книги из ГПНТБ / Большаков Г.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов

предотвращения обводнения нефтепродуктов в ходе опыта обратный холодильник 5 снабжался хлоркальциевой трубкой 8 с осушителем. Из ампулы 3 в нефтепродукт вводили навеску исследуемого осуши­ теля. Пробы отбирали при помощи пробоотборника 6, передавливая их из колбы 2 через стеклянный фильтр ПС-3 в сменные конические колбы 7, а затем определяли качество продукта. В промежутках между отборами проб конец трубки пробоотборника 6 защищали от влияния влаги воздуха при помощи колбы с осушителем, кото­ рая надевалась на пробоотборник 6 вместо колбы 7.

Рис. 78. Принципиальная схема прибора для исследования процессов восстановления качества нефтепродуктов в дина-

. мических условиях.

Большое влияние на эффективность восстановления оказывает природа применяемого реагента. Гидрид кальция удаляет воду из нефтепродуктов быстрее, чем карбид (рис. 76). С увеличением тем­ пературы и интенсивности перемешивания скорость удаления воды увеличивается. Карбоновые кислоты и меркаптаны эффективно уда­ ляются из топлив при помощи гидридов (рис. 77) в течение 5—6 мин.

При непосредственной засыпке химических реагентов в нефтепро­ дукты возникает необходимость в последующей их очистке от про­ дуктов реакции. Более удобной и технологической представляется динамическая схема восстановления при перекачке нефтепродуктов через осушитель и фильтр. Для проверки эффективности этого метода была разработана специальная установка и выполнен комплекс экспериментальных исследований.

В бачок 1, рассчитанный на работу при давлении не менее 5 кгс/см3, помещали определенный объем восстанавливаемого нефтепродукта (рис. 78). Сухим инертным газом, давление которого контролировали манометром 2, передавливали нефтепродукт из бачка 1 через’реактор

3 с навеской осушителя и тройник 5 с термометром 4 в мерный ци­ линдр 7, с помощью которого определяли скорость поступления нефтепродукта. Мерный цилиндр 7 для предотвращения обводнения нефтепродукта и отвода образующихся в процессе восстановления газов снабжался хлоркальциевой трубкой 6 с осушителем. Из мер­ ного цилиндра 7 осушенный нефтепродукт с помощью вакуумного насоса переносили в трехгорлую колбу 8, служащую промежуточной емкостью. Из этой колбы через пробоотборник 9 отбирали пробы нефтепродукта и определяли его качество. Реактор 3 состоит из ци­ линдрического полого корпуса, двух крышек, навинчивающихся на корпус, двух уплотнительных стаканов и четырех фторопластовых прокладок.Полезный объем реактора 22 см3(диаметр 13, высота 110мм).

ацетона и сухой углекислоты, температуру которой контроли­ ровали.

Качество нефтепродуктов в динамических условиях восстана­ вливается весьма эффективно. Растворенная и эмульгированная вода из топлив и масел удаляется практически полностью в короткое время (рис. 79). Практически полностью удаляются карбоновые кислоты и меркаптаны (рис. 80).

Таким образом, установлено, что с помощью химических реаген­ тов можно эффективно восстановить качество нефтепродуктов.

Основные схемы восстановления качества нефтепродуктов

Как было показано выше, восстановление качества нефтепро­ дуктов может проводиться в статических и динамических условиях. Очевидно, что выбор принципиальной схемы установки будет определяться в основном необходимой скоростью осушки. Если время, необходимое для восстановления качества нефтепродуктов, не яв­ ляется определяющим фактором, то процесс можно проводить в ста­ тических условиях, так как эта технологическая схема наиболее проста и требует минимальных затрат.

На рис. 81, 82 показаны возможные технологические схемы вос­ становления качества нефтепродуктов путем непосредственной за­ сыпки химических реагентов. В емкость с некондиционным нефтепро­ дуктом (рис. 81) засыпается расчетное количество реагента. Емкость 3 оборудована заборной магистралью 7 с сеткой 1 и поплавком 2, сливной магистралью 6 и газовой линией 5 с обратным холодильни­ ком 4. Поплавок 2 обеспечивает отбор нефтепродукта из верхних слоев, а обратный холодильник 4 (который может быть жидкостным или воздушным) предотвращает потери паров нефтепродуктов, за-

261

хватываемых выделяющимися в процессе восстановления газами. Заборная магистраль 7 через задвижку и сетчатый фильтр 13 соеди­ нена с насосом 12. В эту же магистраль через задвижку 14 включен приемный патрубок 15. Напорный патрубок насоса 12 соединен через вентили 8 со сливной магистралью 6 и фильтром 9. Выход фильтра 9 через вентиль соединен с емкостью для кондиционного продукта 10.

Установка, собранная по схеме, показанной на рис. 81, работает следующим образом. Через приемный патрубок 15 в емкость 3 закачивают некондиционный нефтепродукт. Предварительно в ем­ кость 3 засыпают через люк расчетное количество химического

с электроприводом.

реагента. После этого нефтепродукт перекачивают по кольцу. Для этого закрывают вентиль у входа на фильтр и вентиль 14, а вентиль 8 на сливной магистрали 6 и вентиль на заборной магистрали 7 откры­ вают. По окончании осушки вентиль на сливной магистрали 6 за­ крывают, а вентиль на входе фильтра 9 открывают. Открывают также вентиль на выходе фильтра и восстановленный нефтепродукт пере­ качивают в емкость 10.

Для быстрого восстановления качества нефтепродуктов может быть использована технологическая схема, показанная на рис. 83. Установка, собранная по этой схеме, работает следующим образом.

Некондиционный нефтепродукт через заборный патрубок 1, на котором расположена задвижка 2, насосом 3 подают но напорной магистрали в коллектор. Из коллектора через задвижки 8 или 9 нефтепродукт поступает соответственно в' реактор 10 или 11 с хими­

263

ческим реагентом 24. Восстановленный нефтепродукт через открытые задвижки 12 или 13 поступает на вход фильтров 16 или 17, которые включаются соответственно задвижками 14 или 15. Профильтрован­ ный нефтепродукт через задвижки 18 или 19 подается в емкость 22

Р и с . 8 3 . П р и н ц и п и а л ь н а я с х е м а в о с с т а н о в л е н и я к а ч е с т в а н е ф т е п р о д у к т о в х и м и ­

для кондиционного продукта, которая снабжена обратным холодиль­ ником 20 для отвода газов, образующихся в процессе восстановления. Холодильник может быть жидкостным или воздушным. При необходи­ мости повторения цикла восстановления нефтепродукта, находя­ щегося в емкости 22, задвижку 2 закрывают и открывают задвижку 26 на магистрали 25. Для откачки кондиционного нефтепродукта из емкости 22 закрывают задвижки 8, 9 и 2, а задвижки 4 и 26

264

открывают, и топливо по патрубку 5 направляется в емкость для хранения.

Для регулирования давления в системе и скорости прохождения нефтепродукта через реакторы с химическим реагентом предусмот­ рена перепускная линия 7 с задвижкой 6. При необходимости смены отработанного химического реагента попарно перекрывают задвижки 9, 13 или 8, 12 и соответствующие реакторы засыпают свежим реа­

Образующиеся в процессе восстановления газы в обеих приведен­ ных выше технологических схемах по газовым линиям через обрат­ ные холодильники направляют в поглотители либо сжигают. Так как газы в процессе восстановления выделяются постепенно, то при выбросе в атмосферу опасных концентраций этих газов создаваться не будет, что подтверждено специальными экспериментами.

Предлагаемые технологические схемы могут быть выполнены из штатного оборудования, имеющегося на базах я складах, с не­ большими конструктивными дополнениями, которые могут быть осуществлены обслуживающим персоналом.

Г л а в а 12

СМЕШЕНИЕ И ДОБАВЛЕНИЕ НЕДОСТАЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ’

Показатели, по которым восстанавливают качество нефтепродуктов смешением

Восстановление качества нефтепродуктов смешением широко применяют на нефтебазах, складах и др. Этот метод не требует боль­ ших экономических затрат, и для его осуществления может исполь­ зоваться обычное складское оборудование.

Нефтепродукты исправляют смешением по следующим показате­ лям. Качество топлив восстанавливают по октановому числу, со­ держанию ТЭС и фактических смол, фракционному составу, плот­ ности, коксуемости, кислотности, содержанию серы, зольности, со­ держанию механических примесей и воды, вязкости, температуре вспышки в закрытом тигле; качество масел — по вязкости, темпера­ туре вспышки, коксуемости, кислотному числу, зольности, плот­ ности, содержанию механических примесей и воды. Качество специальных жидкостей, к которым относятся спирто-водо-глицери- новые и охлаждающие низкозамерзающие, восстанавливают по содер­ жанию присадок, механических примесей и компонентов, входящих в их состав.

265

Качество некондиционных нефтепродуктов восстанавливают пу­ тем их смешения с нефтепродуктами, имеющими запас качества по соответствующим показателям, а также добавлением недостающих компонентов.

Восстановление качества нефтепродуктов смешением

Перед восстановлением необходимо провести полный анализ не­ кондиционного продукта и продукта, имеющего запас качества, за­ тем установить расчетным путем количество смешиваемых продуктов, проверить правильность проведенных расчетов путем анализа приготовленного в лаборатории образца смеси и, наконец, подгото­ вить необходимые для смешения резервуары или тару, средства перекачки и другое необходимое оборудование.

При смешении топлив в резервуар сначала подают топливо с боль­ шей плотностью, а затем в нижнюю часть резервуара перекачивают необходимое количество топлива с меньшей плотностью. В этом случае улучшаются условия смешения топлив. После этого получен­ ную смесь перемешивают перекачкой «на кольцо» по схеме резерву­ ар — насос — резервуар до тех пор, пока не будет получена однород­ ная смесь. Однородность смеси определяют лабораторным анализом после отстоя в течение 3—4 ч. Операцию восстановления считают законченной, когда плотность смеси в нижнем, среднем и верхнем слоях будет одинакова и результаты лабораторного анализа подтвер­ дят соответствие качества нефтепродукта требованиям ГОСТ или технических условий.

Нефтепродукты с большой вязкостью смешивают в резервуарах, которые оборудованы подогревателями. Масла можно смешивать также на установке для смешения, фильтрования и обезвоживания масел (УСФОМ). Если резервуаров с подогревом и установок УСФОМ нет, то смешение масел можно осуществлять в водомаслогрейках, автомаслозаправщиках, автоводомаслозаправщиках.

Исходные продукты перед смешением нагревают до 60—80° С и смешение проводят при непрерывном подогреве масел при этой же температуре. Перекачку высоковязких нефтепродуктов «на кольцо» продолжают до получения однородной смеси; после этого смесь выдерживают при 60—80° С в течение 2—4 ч и определяют лабо­ раторным анализом качество восстановленного продукта. Если смесь неоднородна по составу, то продолжают ее перемешивание при постоянном подогреве до получения однородной смеси.

Такие показатели качества нефтепродуктов, как содержание ТЭС, фактических смол, плотность, коксуемость, кислотность, кислот­ ное число, зольность, содержание серы, ароматических углеводоро­ дов, йодное число, являются величинами аддитивными, т. е. значе­ ние для полученной смеси равно среднеарифметической величине этих показателей у нефтепродуктов, взятых для смешения. Этому же закону подчиняется и октановое число неэтилированных бензинов и бензинов с одинаковым содержанием ТЭС.

266

Соотношение нефтепродуктов, необходимых для смешения, опре­ деляют по формуле

станавливаемому показателю, весовые ед.; РБ — количество некон­ диционного продукта, весовые ед.; А — содержание продукта, имеющего запас качества по восстанавливаемому показателю, % вес.;

являются аддитивными. С доста­ точной для практики точностью вязкость смеси двух нефтепродуктов

можно определить по следующему уравнению: 4

где ѵді ѵБ — вязкости нефтепродуктов, вовлекаемых в смесь, сст, при этом ѵа > ѵБ; A Ä, А Б — содержание нефтепродуктов в смеси, % вес.; к — коэффициент, определяемый по рис. 84 или по следу­ ющим данным:

267

Расчет по уравнению (223) дает ошибку около 5 %. Вязкость смеси можно определить также по различным номограммам и табли­ цам. В СССР для определения вязкости смеси нефтепродуктов рас­ пространена номограмма, показанная на рис. 85 (см. вкладку). В основу номограммы положено уравнение

Если два нефтепродукта с известной вязкостью смешиваются между собой, то для определения вязкости смеси поступают следу­ ющим образом. На линии, соответствующей 100% нефтепродукта А, откладывают значение его вязкости, так же поступают и для нефтепродукта В. Обе точки соединяют линией, на которой отме­ чают точку, соответствующую взятому соотношению нефтепродук­ тов. От этой точки проводят горизонтальную линию до пересечения с осью ординат и по точке пересечения отсчитывают вязкость смеси. Например, при смешении 60% нефтепродукта А с вязкостью 15 сст с 40 % нефтепродукта Б с вязкостью 8 сст получается смесь с вяз­ костью 11,7 сст.

Если необходимо получить продукт с заданной вязкостью из двух нефтепродуктов также с известной вязкостью, то соотношение обоих компонентов находят следующим образом. На линиях, соот­ ветствующих 100% продуктов А и Б, откладывают значение их вязкостей и соединяют полученные точки прямой. Затем на любой оси ординат откладывают вязкость, которую необходимо получить. Через эту точку проводят линию, параллельную оси абсцисс, из точки ее пересечения с ранее проведенной прямой опускают перпен­ дикуляр на ось абсцисс и в точке пересечения отсчитывают соотно­ шения компонентов, которое необходимо взять для смешения. Например, при смешении двух продуктов с вязкостью 6 и 3 сст необходимо получить смесь с вязкостью 4 сст. Для этого нужно взять первого продукта 55 и второго 45 %.

Температуру вспышки в закрытом тигле восстановленного нефте­ продукта определяют следующим образом:

вспышки смешиваемых компонентов, при этом tA > <Б , °С ;4А, Ав — содержание продуктов в смеси, % вес.; к г — коэффициент, опреде­ ляемый по рис. 84.

В лаборатории определяют температуру вспышки восстановлен­ ного нефтепродукта.

268