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

и паровоздушной смеси и при определенном перепаде давления паро­ воздушная смесь выходит в атмосферу. В этом цикле загрязнения нефтепродуктов не происходит. Загрязнение пылью наблюдается при вдохе резервуара, когда температура продукта понизится или повысится атмосферное давление. В этом случае загрязненный воз­ дух (если отсутствует фильтрация) поступает внутрь резервуара.

Таблица 22

Количество пыли (кг), поступающей в резервуары с воздухом при выдаче нефтепродуктов при различной его запыленности

Малые дыхания резервуара наблюдаются ежесуточно, если пере­ пады температур или атмосферного давления достигают величин, достаточных для открытия клапанов. Количество загрязнений, посту­ пающих в резервуар при малых дыханиях, может быть значитель­ ным. Допустим, что средний суточный перепад температур соста­ вляет 5° С, тогда в резервуар емкостью 5000 м3 с коэффициентом заполнения 0,9 при неизменном внешнем давлении за один вдох поступает 30 м3 воздуха. При загрязненности воздуха 1 г/м3 количе­ ство пыли, поступающей в резервуар за один вдох, составит 30 г в сутки, за год — более 10 кг. Здесь не учтены атмосферные колеба­ ния давления и сезонные изменения температуры. Таким образом, даже при хранении нефтепродуктов в «спокойных» условиях, без выдачи и приема, в резервуары постоянно попадают загрязнения, если поступающий воздух не фильтруется.

Пыль, поступающая из атмосферы, значительно увеличивает зольность и изменяет состав золы нефтепродуктов. Это было под­ тверждено специальными опытами автора. Через 20 л топлива ТС-1 пропускали нефильтрованный воздух из атмосферы Ленинграда, который отбирали с высоты около 10 м. Через топливо было

47

пропущено 20 м3 воздуха. Состав золы топлива после запыления существенно изменился:

После запыления топлива в золе значительно увеличилось содер­ жание кремния, алюминия, кальция, которые в виде различных соединений имеются в атмосфере.

Загрязнения могут попасть в нефтепродукты и при перекачке по грязным трубопроводам. Загрязнение трубопроводов может про­ исходить при отсутствии герметизации в периоды между перекач­ ками. Особенно часто это наблюдается, если всасывающие и разда­ точные рукава остаются незакрытыми или небрежно брошенными на грунт. При приеме нефтепродуктов на базы загрязнения в резер­ вуары могут попасть и из недостаточно зачищенных железнодорож­ ных цистерн, танкеров, автоцистерн и магистральных трубопроводов.

Фактическая загрязненность нефтепродуктов

К сожалению, загрязнение нефтепродуктов начинается уже на заводах. Оно обусловливается характером конечной промывки, обработкой щелочами или кислотами и степенью фильтрации, а кро­ ме того, и содержанием зольных элементов и механических примесей в исходных нефтях. При переработке зольные элементы и другие примеси переходят в товарные нефтепродукты. С. М. Катченковым [25] приведены данные по содержанию зольных элементов в неф­ тях различных районов.

В качестве примера в табл. 23 приведен состав золы нефтей Волго-Уральского района. В сызранской нефти основная часть золы приходится на соединения железа, алюминия, ванадия. В Ставро­ польской нефти много соединений кальция, ванадия, значительно меньше — алюминия, магния, железа. В золе девонских прикамских нефтей содержание окислов кремния, алюминия относительно невелико, окислов железа мало в золе нефти из среднего девона и несколько больше — в золе нефти из верхнего девона. Все девонские нефти сильно обогащены окислами ванадия и никеля, в некоторых нефтях эти два элемента в виде окислов составляют 44—54% золы.

Отмечается [25], что в золах нефтей палеозоя кроме обычных элементов постоянно присутствуют стронций, барий, ванадий, ни­ кель, хром, марганец, медь, в золе нефтей карбона и перми — в не­ больших количествах титан.

48

также высоким содержанием железа. В значительно меньших коли­ чествах обнаружены другие зольные элементы, из которых на долю кремния приходится 2—4, кальция 1—2,5, натрия до 2%. Осталь­ ные зольные элементы содержатся в количествах менее 1 %.

Всостав загрязнений входят органические вещества (10—30%)

ввиде смолистых продуктов окисления. ИК-снектры органической части загрязнений, отмытой органическими растворителями, харак­ теризуются общими характерными признаками. В спектрах наблю­ даются интенсивные полосы поглощения в областях 1350—1240, 1045, 872, 742 см-1, соответствующих конденсированным ароматиче­ ским соединениям, и в области 1720—1640 см-1, соответствующей значительному содержанию карбонильных групп. Присутствуют также эфирные (1030 см“1) и гидроксильные группы (3400—3500 см-1). Имеется поглощение (1050—1300 см-1), соответствующее различным серу- и кислородсодержащим функциональным группам.

Обнаружено [53], что состав загрязнений топлив на нефтепере­ рабатывающих заводах сильно зависит от состава промывочной воды.

Авторы отмечают, что при промывке топлив технической водой, в составе которой много минеральных примесей, количество загряз­ нений возрастает, их дисперсность уменьшается за счет увеличения количества частиц размером 10—15 мкм (табл. 25). При промывке топлив конденсатом количество загрязнений уменьшается почти вдвое.

По данным этих же авторов при промывке конденсатом из топлива Т-1 удаляются соединения железа, кальция, натрия, алюминия и свинца. После промывки технической водой содержание соединений алюминия, железа, натрия больше (табл. 26).

50

Увеличение загрязнений в крекинг-мазутах объясняется повышен­ ным образованием смолистых веществ, которые играют собиратель­ ную роль в формировании загрязнений. Наибольшую загрязнен­ ность (2—3%) имеют высоковязкие мазуты.

По данным А. Д. Фатьянова [45], основными компонентами сер­ нистого крекинг-мазута являются соединения, содержащие кремний, алюминий, кальций, магний, натрий, железо, а прямогонных мазу­ тов — кальций, магний, алюминий, никель; содержание железа в них больше, а кремния меньше, чем в крекинг-мазутах (табл. 27).

52

Соединения ванадия и натрия, являющиеся коррозионно-актив­ ными веществами, характерны в основном для высокосернистых мазутов и переходят в их состав из нефти. Содержание пятиокиси ванадия в золе некоторых нефтей приведено в табл. 28, из данных которой видно, что зола некоторых отечественных нефтей содержит до 65% У 20 5, а зарубежных — даже 72%.

Соединения ванадия входят в состав органической части мазута, и поэтому отделение их от мазута довольно сложно. Напротив, соединения натрия часто являются примесями и хорошо растворимы в воде; при равномерном распределении воды в мазуте они в значи­ тельной степени переходят в воду.

После получения и непродолжительного хранения на заводах нефтепродукты транспортируются на нефтебазы и в места потребле­ ния. Перевозка осуществляется в основном железнодорожным транс­ портом, реже — морским и трубопроводным. В процессе перевозки нефтепродукты загрязняются механическими примесями. Автор ис­ следовал дисперсный состав загрязнений из железнодорожных цистерн (табл. 29). Из приведенных данных видно, что число частиц.

Таблица 29'

Дисперсность частиц твердой фазы загрязнений нефтепродуктов из железнодорожных цистерн

(средние данные)

53

менее 1 мкм в 1 мл топлива достигает десятков тысяч. С увеличе­ нием размеров частиц относительное их содержание в топливе уменьшается. В топливах обнаружены частицы гораздо крупнее

5—20 мкм.

В южной климатической зоне загрязненность топлив в железно­ дорожных цистернах возрастает и в топливах обнаруживаются частицы большего размера, чем в средней и северной зонах. Анало­ гичные данные приведены в работе [53].

Состав загрязнений из железнодорожных и автомобильных ци­ стерн приведен в табл. 30. Загрязнения характеризуются высокой зольностью, значительным содержанием железа, кремния, в отдель­ ных случаях натрия, алюминия, кальция. Кремний, алюминий,

Показатели

Загрязнение нефтепродуктов продолжается при хранении на неф­ тебазах. В табл. 31 приведены средние данные по загрязненности нефтепродуктов, хранящихся на нефтебазах Ленинградской области. Из данных табл. 31 видно, что загрязненность нефтепродуктов лежит в пределах от 3 до 1000 г/т. Минимальную загрязненность имеют авиационные нефтепродукты, максимальную из исследованных — мазуты. Загрязненность мазутов может достигать в отдельных слу­ чаях 5—10 кг/т. Довольно высока загрязненность автомобильных

54

Таблица 31

Характеристика загрязнений нефтепродуктов, хранящихся в вертикальных резервуарах

(средние данные)

и дизельных топлив, достигающая десятков, а иногда и сотен грам­ мов на тонну. В табл. 31 приведены средние данные по загрязнениям нефтепродуктов, фактическая же их загрязненность может колебать­ ся в довольно широких пределах. Так, количество загрязнений в автомобильных бензинах может достигать 40—60 г/т, в дизельных топливах — до 100—150, а иногда и до 500 г/т. Я. Б. Чертков с со­ трудниками [53] приводит также данные о загрязненности дизель­ ных топлив (г/т) на пути их прохождения от баз Главнефтесбыта до топливных баков тракторов:

Там, где хранение дизельных топлив организовано правильно, загрязненность его минимальна. Так, по данным тех же авторов, загрязненность дизельного топлива в хорошо налаженном нефте­ складском хозяйстве нефтебазы Лондона не превышает 3 г/т, а в не­ которых районах Африки с высокой запыленностью атмосферы

Хранение: 1, 3 — в стальных резервуарах, 2, 4 ■— в оцинко­ ванных бочках; 1 — железо, 2 — цинк, 3 , 4 — кремний.

достигает 230 г/т. Велика загрязненность мазутов. В среднем она равна 0,5—1,5 кг/т, но в отдельных случаях может быть, как указыва­ лось, в 3—7 раз больше. Меньшая загрязненность авиационных топлив объясняется более тщательной их фильтрацией. Для всех загрязнений характерно убывающее количество частиц с увеличе­ нием их размера. Максимальное количество (в измеренном интер­ вале) приходится на долю частиц размером 1—3 мкм. Количество таких частиц в авиационных топливах лежит в пределах 3500—

56