Марки нефтяных битумов. Применение битумов в различных областях народного хозяйства.

Это жидкие, полутвердые и твердые нефтепродукты, представляющие из себя коллоидную смесь мальтенов, смол и асфальтенов, предназ­наченные для покрытия дорог, гидротехнических сооружений, покрытия кровли, электроизоляции и др. нужд.

Сырьем для них являются гудроны, крекинг-остатки и асфальтены. Пригодность нефти для получения битума определяется соотношением

БашНИИ А+С-2П>0

где: А, С, П - содержание в процентах асфальтенов, смол и твердых парафинов.

 

Группа нефти	А+С	П	Марки возможных для получения битумов и технологии
	25-36	3-5	Битумы БН, БНД, остаточные, вязкие т. е. все
	10-20	3-6	БН из остатка выше 480. Окисленные – все
	7-10	0,2-2,5	Остаточные из фр. выше 520-5500С. Окисленные БНД и БНК
	7-10	5-7	Остаточные не получаются. Окисленные только из фр. выше 5000С
	5-10	7-12	Дорожные не получаются совсем. Окислением в жестких условиях – только строительные

 

Битумы строительных марок БН (табл. 2.59), применяемые для гидроизоляции фундаментов зданий, отличаются малой пенетрацией и дуктильностью и высокой температурой размягчения (от 37 до 105⁰С), то есть они более тугоплавкие и твердые. Примерно такие же показатели качества установлены и для кровельных битумов марок БНК (табл. 2.60), но для них нормируется еще и температура хрупкости. Их используют как пропиточные (для получения толи и рубероида) и покрытия крыш.

Представляют интерес изоляционные битумы БНИ (табл. 2.61), применяемые для изоляции трубопроводов с целью предотвращения их от коррозии. При малой пенетрации и малой дуктильности они должны быть достаточно тугоплавкими (особенно для аккумуляторных мастик). Кроме того для мастик нормируется растворимость в толуоле или в хлороформе почти полностью (не менее 99,5%).

И, наконец, существует 2 марки хрупких битумов (табл. 2.62), которые размягчаются при 100-110⁰С и 125-135⁰С, имеют мизерную пенетрацию и более жесткие нормы по растворимости. Они используются в лакокрасочной, шинной и электротехнической промышленности.

1.27 Основные показатели технологического режима установок стабилиза­ции газового конденсата.

Газовыми конденсатами являются как смесь тяжелых УВ (ШФЛУ), выделяемая из газа перед ее отправкой в магистральные газопроводы, так и жидкая смесь тяжелых УВ, выносимая газом из скважин в капе6льном виде и отделяемая от газа механически на первых же ступенях сепарации.

Углеводородные конденсаты, получаемые при добыче природного газа, не­обходимо подвергать стабилизации перед дальнейшей переработкой с целью извлечения низкокипящих углеводородов (до С4 – С5 ), апри переработке сер­нистого конденсата - и сероводорода.

Для стабилизации газового конденсата используются три метода:

1. Ступенчатое выветривание (сепарация, дегазация);

2. Ректификация в стабилизационных колоннах;

3. Комбинирование сепарации и ректификации.

Газовые конденсаты стаб-ют обычно одним из двух методов – ступенчатой дегазацией или ректиф-ей в стабилиз-х колоннах. Ступенчатая дегазация – это простейший метод стабилизации, состоящий в том, что за счет 2-3 –ступенчатого сброса давления происходит однократное испарение наиболее легких компонентов, к-е в виде газа отделяются от конденсата.

Для стабилизации конденсата можно применять одно-, двух- и трехступен­чатые схемы дегазации. Выбор количества ступеней зависит от содержания низкокипящих углеводородов в конденсате: чем оно больше, тем необходимо большее число ступеней. Это объясняется тем, что при увеличении числа сту­пеней доля отгона на каждой из них уменьшается, а уменьшение доли отгона влечет за собой и уменьшение уноса в газовую сферу целевых углеводородов конденсата.

Основные преимущества схем дегазации - это простота технологии, низкие металло- и энергоемкость процесса. Основной недостаток - это нечеткое разделение углеводородов, одни из которых являются целевыми для газов стаби­лизации, а другие - для стабильного газового конденсата.

Сбор и утилизация газов дегазации конденсата связаны с большими
энергетическими затратами и при больших объемах перерабатываемого конденсата применяют стабилизацию с использованием ректификационных колонн, имеющую ряд преимуществ, в частности, энергия нестабильного конденсата рационально используется, полученный стабильный конденсат отлича­ется низким давлением насыщенных паров и др. Ректификационная стабилиза­ция газового конденсата производится чаще всего в двух колоннах – абсорбционно-отпарной АОК и стабилизационной, что дает возможность, кроме газов стабилизации и стабильного конденсата, полу­чить пропан-бутановую фракцию (или пропан и бутан).

Газовый конденсат 1 из сепаратора установки НТС через дроссель 6 поступает в предварительный сепаратор 1, откуда обе фазы (газовая и жидкая)после рекуперативного нагрева горячим потоком стабильного конденсата поступают а АОК. Давление в этой колонне 2,0-2,5 МПа, температура наверху 15-20 С, внизу 170-180 С, а сверху колонны отбирается сухой газ (метан-этан). Деэтанизированный конденсат снизу АОК через дроссель вводится в стабилизационную колонну 3, где путем ректиф-ции от него отделяют ШФЛУ (пропан-пентановую фракцию) и снизу стабильный газоконденсат. Давление в этой колонне обычно 1,0-1,5 МПа, тем-ра 50-70 С(верх) и 180-190 С (низ).

На современных установках обычно применяют комбинирование процессов сепарации и ректификации, что позволяет повысить технологическую гибкость процесса и уменьшить энергозатраты.

 

 

1.28 Реактивные топлива, их марки, получение. Основные требования

Эти топлива предназначены для реактивных двигателей самолетов, вертолетов и ракет. Мировое производство, в среднем, 5% от объема перерабатываемой нефти (примерно 2% в Европе и развивающихся странах и 7% в Северной Америке).

Топлива эти однокомпонентные (т.е. смешение их не допускается) с жестко оговоренной технологией получения. Они должны обеспечивать: надежный запуск двигателя в любых условиях, устойчивое горение в быстро движущимся потоке воздуха и при больших коэффициентах избытка воздуха (более 2-х), полное сгорание без дыма и нагара, высокую скорость и дальность полета и безаварийность.

Т-1 Введено в 1948г. Представляет из себя прямогонный керосин с содержанием серы не более 0,1%. Ориентировано на получение из нефтей Баку. Имеет широкий фракционный состав и относительно высокую норму по минимальной плотности. Состав 130-280⁰С.

ТС-1 Заменяемо с Т-1. Прямогонный керосин с содержанием серы не более 0,25 % (впервые получено из нефтей междуречья Урал-Волга). Фракционный состав определяют другие нормы качества. Малотермостабильно. Вырабатывается по настоящее время. ФрС-130-240⁰С.

Т-2 Дистиллят широкого фракционного состава (100-280⁰С) из высокосернистых нефтей, имеющий высокую летучесть. Введено в 1957 г. с целью расширения ресурсов авиатоплив. В настоящее время не выпускается и считается резервным.

Т-3 Специально вырабатывалось для ГДР (нормы не опубликованы).

Т-4 Введено в 1957 г. как временное и имеющее широкий фракционный состав и высокое содержание серы. Имело малую термостабильность и окисляемость при хранении (вероятно получали из дистиллятов вторичного происхождения – крекинга и т. п.).

Т-5 Разработано как топливо для прямоточных ВРД. Спецификации опубликованы в 1959г. имеет малую термостабильность, высокую плотность и вязкость и широкий фракционный состав.

Вязкость иначе называемое противоизносное свойство. Оно определяет распыляемость топлива, его прокачиваемость в топливной системе и износ плунжеров насоса. Низкотемпературное свойство (температура начала кристаллизации) является для авиатоплив очень важным эксплуатационным свойством, поскольку температура в верхних слоях атмосферы порядка минус 50⁰С. Нагарообразующие свойства. Их определяют такие показатели, как содержание смол и ароматики и высота некоптящего пламени. Содержание серы косвенно характеризует нагарообразующие свойства, но, в основном, оно вредно из-за коррозии. Термостабильность – это свойство топлива образовывать смолистые вещества при контакте с воздухом при высокой температуре. При скорости самолета в 2-5 раз превышающей скорость звука топливные баки самолета разогреваются до 150-200⁰С, отсюда и образование смол в топливе и, как следствие, - нагар при горении. Энергетические свойства характеризуются низшей теплотой сгорания, плотностью и содержанием ароматики. Массовая теплота сгорания топлива должна быть максимальной. Массовыми топливами в настоящее время практически являются топлива двух марок: ТС-1 (высшего и первого сортов), РТ (высшей категории качества). Основное сырье для производства массовых реактивных топлив – среднедистиллятная фракция нефти, выкипающая в пределах температур 140-280⁰С.

Топливо РТ получают, как правило, гидроочисткой прямогонных дистиллятов с пределами выкипания 135-280⁰С. В качестве сырья для гидроочистки используют дистилляты, из которых нельзя получить топливо ТС-1 из-за повышенного сверх нормы содержания общей и меркаптановой серы. С учетом тенденции снижения добычи легких нефтей, пригодных для получения ТС-1 и РТ возможны следующие пути:

а) Повысить норму на содержание АрУ до 23-25%. При этом для получения РТ будут пригодны до 75% всех нефтей. Но это потребует некоторые конструктивные изменения турбореактивного двигателя, так как это увеличивает возможность нагароотложений.

б) Повысить норму на начало кристаллизации до значений “не выше минус 50⁰С”, а на некоторые марки топлива до “не выше минус 40⁰С”, поскольку топливо в баках никогда не охлаждается до минус 50⁰С.

в) Расширить фракционный состав как по началу, так и по концу кипения. Первым шагом в этом направлении в ближайшие годы стал бы переход на использование топлива Т-2 (100-280⁰С).

г) Применение сжиженного водорода в авиации. Попытки его использования как топлива в обычных авиадвигателях уже делались, но были прекращены из-за сложностей хранения водорода на самолете. В дальнейшем возможно возобновление работ по применению водорода, но уже в новом качестве: как параллельного топлива для малых ЖРД (вместе с окислителем) которые могут выполнять роль разгонных двигателей.

1.29 Перечислите товарные марки авто- и авиабензинов. Перспективы по­лучения высокооктановых бензинов. Оксигенаты и их применение.

Товарные бензины это многокомпонентные топлива, представляющие собой смесь бензиновых фракций (4-6), полученных различными технологическими процессами, и добавляемых к ним присадок.

По прежнему ГОСТ 2084 вырабатывается 4 марки автобензинов: А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95

По новому, российскому ГОСТ Р-51105 предусмотрено 4 марки: Нормаль-80, Регуляр-91, Премиум-95 и Супер-98 (все цифры по исследовательскому методу), причем все неэтилированные.

Бензин “Нормаль-80” предназначен на грузовых автомобилях наряду с А-76. “Регуляр-91” – взамен АИ-93, а бензины “Премиум-95” и “Супер-98” полностью отвечают европейским требованиям, конкурентны на европейском ранке и предназначены, в основном, для иномарок автомобилей, завозимых в Россию.

В соответствии с требованиями европейских норм, в этих бензинах установлена “объемная доля бензола” не более 5%, а также ужесточено требование по содержанию серы – “до 0,05%”.

Авиабензины по ГОСТ 1012 –72 вырабатываются 2 вида:

Б-95/130 и Б-91/115 (первая цифра Очм, вторая – сортность)

Б-95/130 выпускается на базе бензина каталитического крекинга (70%) с добавкой алкилбензина (25%) и немного ароматики (5%). Добавляется примерно 3,3 г/кг ТЭС.

Б-91/115 также имеет в своей основе бензин крекинга (45%) и алкибензин (20%0 с ароматикой (3%), но к нему добавляют около 30% бензина прямой перегонки.

 

Очень важной проблемой является оптимизация ОЧ по фракциям. К высокооктановым компонентам относят ароматические углеводороды, алкилбензин, эфиры и спирты.

ОЧ АрУ самое высокое, но при большом их содержании в бензине растут нагарообразующие свойства бензина, и снижается низшая теплота сгорания.

Алкилбензин. Это продукт синтеза изобутана с бутиленами представляет концентрат углеводородов изосоединений С₈Н₁₈ и С₇Н₁₆. Сейчас является самым массовым высокооктановым компонентом автомобильных и авиационных бензинов (ОЧм=90-93). Кроме бутиленов, в производство алкилата вовлекаются также пропилен, а в последнее время и амилены.

Сложные эфиры.Это один из самых высокооктановых компонентов, получаемый как продукт синтеза метанола и изоолефинами С₃, С₄, С₅. Например, наиболее известный метил- третбутиловый эфир. Сложные эфиры все больше используются как компоненты бензинов, так как позволяют:

- понизить точку кипения 50% об. и улучшить испаряемость бензина на переходных режимах,

- повысить ОЧ смеси без добавки ТСЭ,

сократить СО с выхлопными газами за счет более полного сгорания ТВС.

Спирты. Спирты могут служить альтернативными топливами и добавками к бензинам. По таким показателям как теплота сгорания и испарения спирты уступают даже эфирам. Кроме того, они неограниченно растворимы в воде (т. е. гигроскопичны). Тем не менее, при их низкой себестоимости они могут найти самое широкое применение. Чаще всего добавляют к бензинам метанол и этанол в количестве до 20% масс. и такая смесь называется “газохол”. Но расход его на 15-20% выше, чем чистого бензина, и в этом недостаток такой смеси.