Общие характеристики электродегидраторов

В среднем, в стандартных конструкциях, объем шарового аппарата составляет 600 метров кубических, вертикального - 30 метров кубических, горизонтального - от 160 до 200 метров кубических, в зависимости от зоны ввода нефти по отношению к электродам.

Диаметр горизонтальной конструкции - 3.4 метра, вертикальной - 3 метра, шаровой - до 10.5 метров.

Высота горизонтального электродегидратора варьируется примерно от 18 до 23 метров, высота вертикального составляет 5 метров. Поскольку шаровые аппараты представляют собой сферу, их высота равна диаметру.

Рабочее давление вертикального аппарата варьируется от 0,4 до 0,6 МПа, допустимая температура рабочей среды - 90 градусов (здесь и далее - по Цельсию). Рабочее давление шарового электродегидратора составляет от 0,6 до 0,7 МПа, максимальная температура рабочей среды - 100 градусов. Горизонтальный аппарат может применяться при давлениях от 1,0 до 1,8 МПа и при температурах от 110 до 160 градусов.

29. Вредные примеси в нефтях

Гетероатомные (серо-, азот- и кислородсодержащие) ми не ральные соед., содержащиеся во всех нефтях, явл. нежелательными компонентами, поскольку резко ухудшают кач-во получаемых нефтепр-тов, осложняют переработку(отравляют кат-ры, усиливают коррозию аппаратуры и т. д.)

и обусловливают необходимость применения гидрогенизационных процессов.Между содерж-ем гетероатомных соед. и плотн. Нефтейнаблюдается вполне закономерная симбатная зависимость:

легк. нефти с высоким содерж-ем светлых бедны гетеро-соединениями и, наоборот, ими богаты тяж. нефти. В распределении их по фр-ям наблюдается также определеннаязакономерность: гетероатомные соед. Концентрируютсяв высококипящих фр-ях и остатках.

Серосодерж. соед. Сера явл. наиб. Распространеннымгетероэлементом в нефтях и нефтепр-тах. Содержание еев нефтях колеблется от сотых долей до 5 % мас., реже до14 % мас. Низким содерж-ем серы характ-ся неф ти след.м-ний: Озек-суатское (0,1 %), Сураханское (Баку, 0,05 %),Доссорское (Эмба, 0,15 %), Бориславское (Украина, 0,24 %),Узеньское (Мангышлак, 0,25 %), Котур-Тепе (Туркмения,0,27 %), Речицкое (Белоруссия, 0,32 %) и Сахалинское(0,33–0,5 %). Богаты серосодерж. соед. нефти Урало-Поволжья и Сибири: кол-во серы в арланской нефти достигает до3,0 % мас., а в усть-балыкской — 1,8 % мас.Распределение серы по фр-ям зависит от природы нефтии типа сернистых соед. Как правило, их содерж-е увеличивается от низкокипящих к высококипящим и достигает maxв остатке от ВП нефти —гудроне. В нефтях идентифицированы след. типы серосодерж. соед:1) элементная сера и серов-д — не явл. Непосредственносероорганическими соед., но появл. в рез-те деструкциипоследних;

2) меркаптаны — тиолы, обладающие, как и серов-д, к-тными св-вами и наиб. сильной коррозионной активностью;

3) алифатические сульфиды (тиоэфиры) — нейтральны принизких температурах, но термически мало устойчивыи разлагаются при нагревании свыше 130–160 °С с обр-ем серов-да и меркаптанов;

4) моно- и полициклические сульфиды — термически наиб.устойчивые.

Серов-д (H2S) обнаруживается в сырых нефтях не такчасто и знач. в меньших кол-вах, чем в прир. газах, г. Конд-тах и нефтях, напр., из м-ний, приуроченных к Прикаспийской впадине (Астраханское, Карачаганакское, Оренбург-ское, Тенгизское, Жанажолское, Прорвинское и др.).

Меркаптаны (тиолы)имеют строение RSH, где R — углев-дный заместитель всех типов (алканов, цикланов, аренов, гибридных) разнойММ. Они обладают очень неприятным запахом.

По содерж-ю тиолов нефти подразделяют на меркаптановые и безмеркаптановые. К первому типу относят долматовскую (0,46 % RSH из 3,33 % общей серы) и марковскую (0,7 %RSH из 0,96 % общей серы) и нек-рые др. В аномально высоких концентрациях меркаптаны содержатся в вышепере-

численных г. конд-тах и нефтях Прикаспийской низменности. Так, во фр-и 40–200 °С Оренбургского г. кон-та на долюмеркаптанов приходится1 % из 1,24 % общей серы. Обнаружена след. закономерность: меркаптановая сера в нефтяхи г. конд-тах сосредоточена гл. обр. в головных фр-ях. Так,доля меркаптановой серы от общего содерж-я составляетв тенгизской нефти 10 %, а во фр-и н. к. — 62 °С — 85 % мас.

Сульфиды (тиоэфиры) составляют осн. часть сернистых соед. в топливных фр-ях нефти (от 50 до 80 % от общейсеры в этих фр-ях). Сульфиды подразделяют на две группы:диалкилсульфиды (тиоалканы) и циклические RSR' (где Rи R' — алкильные заместители). Тиоалканы содержатся пре-

им. в парафинистых нефтях, а циклические — в циклановыхи нафтено-ароматических. Тиоалканы С2 – С7 имеют низкие tкипения (37–150 °С) и приперегонке нефти попадают в бензиновые фр-и. С повышением t кипения нефт. фр-й кол-вотиоалканов уменьшается, и во фр-ях выше 300 °С они практ.отсутствуют. В нек-рых легк. и ср. фр-ях нефтей в небольших кол-вах (менее 15 % от суммарной серы в этих фр-ях)

найдены дисульфиды RSSR'. При нагревании они образуютсеру, серов-д и меркаптаны.

Моноциклические сульфиды представляют собой 5- или6-членные гетероциклы с атомом серы. Кроме того, в нефтяхидентифицированы полициклические сульфиды и их разнообразные гомологи, а также тетра- и пентациклические сульфиды.В ср. фр-ях мн. нефтей преобладают тиоцикланы по ср.с диалкилсульфидами. Среди тиоцикланов, как правило, более распространены моноциклические сульфиды. Полициклические сульфиды при разгонке нефтей преим. Попадаютв масляные фр-и и концентрированы в нефт. остатках.

Все серосодерж. соед. нефтей, кроме низкомолекулярных меркаптанов, при низких температурах хим. нейтральны и близки по св-вам к аренам. Пром. применения они покане нашли из-за низкой эффективности методов их выделения из нефтей. В ограниченных кол-вах выделяют из ср.(керосиновых) фр-й нек-рых нефтей сульфиды для послед.окисления в сульфоны и сульфок-ты. Сернистые соед. нефтей в наст. время не извлекают, а уничтожают гидрогенизационными процессами. Образующийся при этом серов-дперерабатывают в элементную серу или серную к-ту. В то жевремя в последние годы вомн. странах мира разрабатываются и интенсивно вводятся многотоннажные пром. Процессыпо синтезу сернистых соед., имеющих большую народно-хозяйст венную ценность.

Азотсодерж. соед-я. Во всех нефтях в небольших кол-вах (< 1 %) содержится азот в виде соед., обладающих осн.или нейтральными св-вами. Большая их часть концентрируется в высококипящихфр-ях и остатках перегонки нефти. Азотистые основания могут быть выделены из нефти

обработкой слабой серной к-той. Их кол-во составляет в ср.30–40 % от суммы всех азотистых соед.

Азотистые основания нефти представляют собой гетеро-циклические соед. с атомом азота в одном (реже в двух) изколец, с общим числом колец до трех. В осн. они явл. гомологами пиридина, хинолина и реже акридина.Нейтральные азотистые соед. составляют большую часть(иногда до 80 %) азотсодерж. соед. нефти. Они представленыгомологами пиролла, бензпиррола — индола и карбазола.

С повышением t кипения нефт. фр-й в них увеличиваетсясодерж-е нейтральных и уменьшается содерж-е осн. азотистых соед. В процессах переработки нефт. сырья азотистыесоед. проявляют отрицательные св-ва — снижают активность кат-ров, вызывают осмоление и потемнение нефте -пр-тов.

Кислородсодерж. соед. Осн. часть кислорода нефтейвходит в состав САВ и только ок. 10 % его приходится надолю кислых (нефт. к-ты и фенолы) и нейтральных (сложныеэфиры, кетоны) кислородсодерж. соед. Они сосредоточеныпреим. в высококипящих фр-ях. Нефт. к-ты (CnHmCOOH)представлены в осн. циклопентан- и циклогексанкарбоно-выми (циклановыми) к-тами и к-тами смешанной нафтено-ароматической структуры. Из нефт. фенолов идентифицированы фенол (С6Н5ОН), крезол (СН3С6H4ОН), ксиленолы

((CH3) 2C6H3OH) и их производные. Из бензиновой фр-и нек-рых нефтей выделены ацетон, метилэтил-, метилпропил-,метилизопропил-, метилбутил- и этил-изопропилкетоныи нек-рые др. кетоны RCOR'. В ср. и высококипящих фр-яхнефтей обнаружены циклические кетоны типа флуоренона,сложные эфиры (ACOR гдеАС — остаток нефт. к-т) и высокомолекулярные простые эфиры (R'OR) как алифатической,так и циклической структур, напр. типа бензофуранов, обнаруженных в высококипящих фр-ях и остатках. Пром. значение из всех кислородныхсоед. нефти имеют только циклановые к-ты и их соли — нафтенаты, обладающие хорошимимоющими св-вами. Поэтому отходы щелочной очистки нефт.дистиллятов — т. н. мылонафт — используется при изготовлении моющих средств для текстильного произв-ва.Техн. нефт. к-ты (асидол), выделяемые из керосиновыхи легк. масляных дистиллятов, находят применение в кач-верастворителей смол, каучука и анилиновых красителей; дляпропитки шпал; для смачивания шерсти; при изготовлении

цветных лаков и др. Натриевые и калиевые соли циклановых к-т служат в кач-ве деэ-ров при обезвоживании нефти.Нафтенаты кальция и алюминия явл. загустителями консистентных смазок, а соли кальция и цинка явл. диспергирующими присадками к моторным маслам. Соли меди защищают древесину и текстиль от бактериального разложения.

Смолисто-асфальтеновые вещества в нефтях и нефт.

остатках. CAB концентрируются в ТНО — мазутах, полугудронах, гудронах, битумах, кр-г-остатках и др. Суммарноесодерж-е CAB в нефтях в зависимости от их типа и плотн.колеблется от долей процентов до 45 %, а в ТНО достигает до70 % мас. Наиб. богаты CAB молодые нефти наф тено-ароматического и ароматического типа. Таковы нефти Казахстана,Средней Азии, Башкирии, Республики Коми и др. Парафинистые нефти — марковская,доссорская, сурахан ская, биби-эйбатская и нек-рые др. — совсем не содержат асфальтенов,

а содерж-е смол в них составляет менее 4 % мас.CAB представляют собой сложную многокомпонентную

исключительно полидисперсную по ММ смесь высокомолекулярных углев-дов и гетеросоед-й, включающих кроме Cи H, S, N, O и металлы, такие как V, Ni, Fe, Mo и т. д. Выделение индивид. CAB из нефтей и ТНО исключительносложно. Молекулярная структура их до сих пор точно не установлена. Совр. уровеньзнаний и возможности инструментальных физ.-хим. методов иссл. (напр., n-d-M-метод, рентгеноструктурная, ЭПР- и ЯМР-спектроскопия, электроннаямикроскопия, растворимость и т. д.) позволяют лишь дать вероятностное представление о структурной организации, установить кол-во конденсированных нафтено-ароматических

и др. характеристик и построить ср.-статистические моделигипотетических молекул смол и асфальтенов.В практике иссл. состава и строения нефт., угле- и коксохим. остатков широко используется сольвентный способРичардсона, основанный на различной растворимости групповых компонентов в органических растворителях (слабых,ср. и сильных). По этому признаку различают след. усл.групповые компоненты:

1) растворимые в низкомолекулярных (слабых) растворителях (изооктане, петролейном эфире) — масла и смолы(мальтены или γ-фр-я в коксохимии). Смолы извлекаютиз мальтенов адсорбц. хроматографией (на силикагелеили оксиде алюминия);

2) нерастворимые в низкомолекулярных алканах С5–С8, нор-римые в бензоле, толуоле, четыреххлористом углероде — асфальтены (или β-фр-я);

3) нерастворимые в бензоле, толуоле и четыреххлористомуглероде, но р-римые в сероуглероде и хинолине — карбены (или α2-фр-я);

4) нерастворимые ни в каких растворителях — карбоиды (или α1-фр-я).

В нефтях и нативных ТНО (т. е. не подвергнутых тер-модеструктивному воздействию) карбены и карбоиды отсутствуют. Под термином ≪масла≫ принято подразумеватьвысокомолекулярные углев-ды с ММ 300–500 смешанного(гибридного) строения. Методом хроматографического разделения из масляных фр-й выделяют парафино-циклановыеи арены, в т. ч. легк. (моноциклические), ср. (бициклические)и полициклические (три и более циклические).Наиб. важное значение представляют смолы и асфальтены, к-рые часто называют коксообразующими компонентами, и создают сложные технол. проблемы при переработке

ТНО. Смолы — вязкиемалоподвижные жид-сти или аморфные твердые тела от темно-коричневого до темно-бурогоцвета с плотн. ок. ед. с ММ 450–1500. Они представляют собой плоскоконденсированные системы, содерж. пять-шестьколец ароматического, цикланового и гетероциклического

строения, соединенные посредством алифатических структур. Асфальтены — аморфные, но кристаллоподобной структуры твердые тела темно-бурого или черного цвета с плотн.несколько больше ед. сММ 1000–6000 и выше. При нагревании не плавятся, а переходят в пластическое состояниепри t ок. 300 °С, а при более высокой t разлагаются с обр-емгазообразных и жидких в-в и твердого остатка — кокса. Они

в отличие от смол образуют пространственные в большейстеп. конденсированные кристаллоподобные структуры.

Асфальтены обладают высокой парамагнитностью —

1018–1019 (спин/г), характерной для структур, содерж. мн.конденсированных ареновых колец.

Смолы образуют истинные р-ры в маслах и топливныхдистиллятах, а асфальтены в ТНО находятся в коллоидномсостоянии. Растворителем для асфальтенов в нефтях явл.арены и смолы. Благодаря межмолекулярным взаимодействиям асфальтены могут образовывать ассоциаты — надмолекулярные структуры. На степ. их ассоциации сильно влияетсреда. Так, при низких концентрациях в бензоле и нафтали-

не (менее 2 и 16 % соответственно) асфальтены находятсяв молекулярном состоянии. При более высоких значенияхконцентрации в р-ре формируются ассоциаты, состоящие измножества молекул.Все CAB отрицательно влияют на кач-во СМ (ухудшаютцвет, увеличивают нагарообразование, понижают смазывающую способность и т. д.) и подлежат удалению. В составенефт. битумов они обладают рядом ценных техн. св-в и придают им кач-ва, позволяющие широко использовать их. Гл.направления их использования: дорожные покрытия, гидроизоляционные мат-лы, строительство, произ-во кровельных

изделий, битумно-асфальтеновых лаков, пластиков, пеков,коксов, связующих для брикетирования углей, порошковыхионитов и др.

Металлоорганические соед. МОС в осн. Сосредоточеныв гудроне, хотя нек-рая часть из-за их летучести переходитв масляные дистилляты. Осн. часть металлов (V, Ni, Fe, Cu,Zn и др.) связана со смолами и асфальтенами. Знач. их частьнаходится в нефт. остатках в виде металлопорфириновых

комплексов (напр., ванадилпорфирины и никельпорфирины).Нефт. остатки, содерж. САВ и МОС, явл. трудноперерабатываемым сырьем для произв-ва МТ из-за повышеннойих коксуемости и высокого содерж-я металлов, необратимоотравляющих кат-ры технол. процессов.__