7 Загальні відомості про нафту.
Існує три гіпотези походження нафти. Найбільш сучасною та поширеною є гіпотеза органічного (біогенного) походження, згідно якої нафта утворилася з останків рослин та тварин.
Є прихильники гіпотези неорганічного (абіогенного) походження нафти. Є прихильники і комплексного підходу до питання походження нафти. Вони вважають, що могли існувати обидва механізми утворення нафти (органічний і неорганічний) в певному ступені доповнюючи один одного або діючих на різних стадіях процесу.
Нафта це в’язка, масляниста рідина з характерним запахом. Колір її залежить від розчинених в ній смол: темно-бура, буро-зеленувата, а інколи світла, майже безбарвна. На світлі нафта злегка флоуорисціює. Вона легша за воду і завжди утворює на водяній поверхні розчинні (до мономолекулярного шару) плями. Густина нафти залежить від родовищ і коливається від 770 до 900 кг/м3. Кінематична в’язкість більшості нафт рідко перевищує 40-60 мм2/с при 20 град.С. У воді нафта не розчиняється, а при інтенсивному перемішуванні утворює стійкі емульсії, що
повільно розшаровуються.
Фракційний склад нафти:
Фракції: температура:
Бензин 30-215
Паливо для реактивних двигунів 120-315
Дизельне паливо 180-360
Газойль 230-360
Після відгону цих фракцій залишається в’язка темна рідина, яка називається мазутом (від арабського слова макзулат, що означає «покидь»).
Груповий хімічний склад нафти та продуктів її переробки.
Груповим хімічним складом нафти називають вміст в ній вуглеводнів певних хімічних груп, які характеризуються співвідношенням та структурою сполучень атомів вуглецю та водню.
1 група –метанові або парафінові (АЛКАНИ) , загальна формула СnH2n+2,
2-га група -нафтенові вуглеводні (ЦИКЛАНИ) , загальна формула СnH2n.
3-тя група – ненасичені вуглеводні (АЛКЕНИ) , загальна хімічна формула СnH2n.
4-та група – ароматичні вуглеводні (АРЕНИ) ,
загальна формула СnHn.
Елементний склад нафти.
Основні елементи, які входять в склад нафти та в продукти її переробки, це вуглець та водень. Вміст вуглецю в середньому 84-85%, а водню 12-14%. Крім вуглецю та водню в нафті міститься сірки 0,01-5,5%, кисню 0,1-1,3%, азоту 0,02-1,7% та сліди металів.
ГОСТ 9965–76. У залежності від масової частки сірки, нафти підрозділяються на три класи:
1 – малосірчисті (до 0,60%); 2 – сірчисті (від 0,61 до 1,80%);
3 – багатосірчасті (більш 1,80%).
У залежності від густини при 20 С, кожен клас нафти підрозділяється на три типи:
1 – легкі (до 850 кг/м3); 2 – середні (від 851 до 885 кг/м3);
3 – важкі (більш 885 кг/м3).
Умовне позначення нафти складається з трьох цифр, що відповідають класу, типу і групі.
Приклад: «Нафта Самотлорського родовища з масовою часткою сірки 0,96% (клас 2), густиною 842,6 кг/м3 (тип 1), концентрацією хлористих солей 72 мг/дм3, масовою долею води 0,3% (група 1) – позначають 2.1.1.».
Отримання нафтопродуктів з нафти ведеться по двох напрямах:
пряма перегонка (дистиляція) і деструктивна переробка. Спочатку нафту піддавали тільки дистиляції, зараз цей спосіб переробки називають первинним або фізичним. При цьому середній вихід бензинових компонентів коливається залежно від складу нафти від 15 до 25%, а інших палив зазвичай припадає на частку 20-30% отримуваних дистилятів. При деструктивній (вторинній, хімічній) переробці дистилятів, отриманих атмосферно-вакуумною перегонкою, застосовують методи хімічної переробки важких нафтопродуктів. Важкі вуглеводні при зміні трьох основних складових процесу температури, тиску і каталізаторів розщепляються на легші, у тому числі і бензинові фракції.
Пряма перегонка є первинним і обов'язковим процесом переробки нафти. Практично вона здійснюється випаром нафти в трубчастій печі при нагріві до 300…350 оС
Очищення є завершальною стадією підготовки базових продуктів. Їх необхідно очистити від надлишку сірчистих з'єднань, органічних кислот, речовин смолянисто-асфальтенів і що застигають при високих температурах парафінових і деяких циклічних вуглеводнів.
Рис. 1 Принципова схема одержання нафтового палива
Схема отримання пального з нафти показана на рис.1.
Каталітичний крекінг дозволяє переробляти соляровую фракцію, що отримується в результаті вакуумної перегонки. Вона є сумішшю вуглеводнів з числом атомів вуглецю від 16 до 20. Процес відбувається при температурі 450-550°С і тиску 0,07- 0,3 МПа. Як каталізатор зазвичай застосовують алюмосиликаты (75-80% окисли кремнію і 10-20% окислу алюмінію). За допомогою каталітичного крекінгу отримують бензин з
При імпорті нових марок автомобільного бензину з країн ближнього і дальнього зарубіжжя сертифікуватися вони будуть відповідно вимог нормативної документації, яка діє в Україні.
Корозію металів (резервуарів, двигунів автомобілів, паливоподаючої і випускної системи, баків) може спричинювати бензин , якщо в його складі є корозійні сполуки. Вуглеводні, які є основною складовою палив, корозії не викликають.
Корозійні властивості бензинів залежать від вмісту в них водорозчинних (неорганічних) кислот та лугів, органічних кислот та сірчаних сполук. Сірчані сполуки, що можуть бути в нафтопродуктах, умовно розподіляються на активні і неактивні. Активні сірчані сполуки (елементарна сірка, сірководень, меркаптани) спричинюють корозію будь-яких металів у різних умовах, тому вміст їх у паливах недопустимий.
Стійкість бензину до окислення оцінюється індукційним періодом - часом у хвилинах від початку випробування до початку окислення в стандартних умовах. Чим більший індукційний період, тим стійкіший бензин до окислення. Перед експлуатацією паливо зберігається протягом різного терміну і в різних умовах: в підземних і наземних резервуарах.
Контрольні запитання:
1. Які основні фізичні властивості автомобільних бензинів?
2. Які вимоги до якості автомобільних бензинів?
3. Які властивості і показники бензинів впливають на сумішоутворення?
4. Які характеристики фракційного складу бензину?
5. Що таке нормальне, детонаційне і розжарювальне згоряння?
6. Що таке детонаційна стійкість і яким показником вона визначається?
7. Які є методи визначення октанового числа?
8. Які є способи підвищення октанового числа бензинів?
9. Як позначаються і які є марки автомобільних бензинів?
10. Які основні правила зберігання бензинів?