Химический состав нефти, нефтепродуктов

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Операторы технологических установок 5, 6 раз. (подтверждение).

Б. № 1.

1.Химический состав нефти, нефтепродуктов. Неуглеводородные соединения нефти.

Химический состав нефти.

Нефть – горючая, маслянистая жидкость, преимущественно темного цвета, представляет собой смесь различных углеводородов. В нефти встречаются следующие группы углеводородов:

-метановые (алканы; парафиновые) с общей формулой СnН2n+2;

-нафтеновые (циклоалканы) – СnН2n;

-ароматические (арены) – СnH2n-6.

(Нафтены - предельные алициклические углеводороды, в которых циклы построены из метиленовых групп СН2. Общая формула CnH2n. В зависимости от числа метиленовых групп в кольце различают пентанафтены (пентаметилены), гексанафтены (гексаметилены) и др.).

Преобладают углеводороды метанового ряда: (метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8 и бутаны С4Н10, находящиеся при атмосферном давлении и нормальной температуре в газообразном состоянии. Пентаны С5Н12, гексаны С6Н14 и гептаны С7Н16 неустойчивы, легко переходят из газообразного состояния в жидкое и обратно. Углеводороды от С8Н18 до С17Н36 – жидкие вещества. Углеводороды, содержащие больше 17 атомов углерода – твердые вещества (парафины).

В нефти содержится: углерода 82-87%; водорода 11-14%; серы 0,1 – 7%; азота – 0,001 – 1,8%; кислорода – 0,05 – 1,0%. Также в небольших количествах содержатся хлор, йод, фосфор, мышьяк, кальций, магний, железо, алюминий, кремний, натрий, ванадий. Кстати, соединения последнего являются переносчиками кислорода и способствуют активной коррозии. В нефти можно обнаружить более половины элементов таблицы Менделеева.

Неуглеводородные соединения нефти.

Кислородсодержащие соединения представлены кислотами, фенолами, кетонами и эфирами. Они сосредоточены в высококипящих фракциях.

Нефтяные кислоты в основном представлены циклопентан- и циклогексанкарбоновыми нафтеновыми кислотами. В незначительном количестве присутствуют также алифатические кислоты с числом углеродных атомов 20—21.

Содержание нефтяных кислот составляет 0,01 — 0,4%. Фенолы - содержание их в нефти составляет 0,01—0,05%.

Асфальто-смолистые вещества.

Асфальто-смолистые вещества (АСВ) представляют собой главным образом неуглеводородные соединения нефти, которые содержат в основном (82 + 3) % (максимум 88 %) углерода, (8,1 ± 0,7) % (максимум 10 %) водорода и до 14 % гетероатомов. Этим значениям соответствует величина соотношения Н:С - 1,15 + 0,05.

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Удивительным фактом является постоянство атомного соотношения Н:С при большом разнообразии месторождений нефти и возможностей огромного числа перестановок фрагментов в молекулах, включающих гетероатомы. Этот феномен является веским доказательством того, что асфальтены имеют определенный состав и осаждаются в соответствии с ним, а не в зависимости от растворимости.

АСВ концентрируются в тяжелых нефтяных остатках - гудронах и битумах. Некоторые гетероатомные соединения, входящие в состав АСВ, могут включать одновременно углерод, водород, кислород, серу, а иногда в дополнение к ним азот и металлы.

Наиболее богаты АСВ молодые нефти нафтеноароматического или ароматического основания, особенно смолистые нефти, В таких нефтях доля АСВ может достигать 50%. Старые парафинистые нефти метанового основания, как правило, содержат значительно меньше смол от десятых долей до 2-4 %. При этом асфальтены в этих нефтях отсутствуют полностью.

По общепринятой в настоящее время классификации АСВ нефтей подразделяют на четыре вида:

а) нейтральные смолы, б) асфальтены, в) карбены и карбоиды,

г) асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.

Нейтральные смолы - являются вязкими малоподвижными жидкостями или аморфными твердыми телами от темно-коричневого до темно-бурого цвета. Их физические свойства зависят от того, из каких

700 - 1000. Смолы растворимы в петролейном эфире, бензоле, хлороформе, четыреххлористом углероде.

Смолы нестабильны и выделенные из нефти или ее тяжелых остатков могут превращаться в асфальтены, то есть перестают растворяться в алканах

С5 - С8.

Асфальтены представляют собой аморфные твердые тела от темнобурого до черного цвета. Это наиболее высокомолекулярные гетероорганические соединения нефти. При нагреве они не плавятся, а сначала переходят в пластичное состояние. При температурах выше 300 °С асфальтены разлагаются с образованием газообразных и жидких продуктов и твердого остатка - кокса. Плотность асфальтенов несколько более единицы. Они склонны к ассоциации, поэтому определяемая молекулярная масса может различаться на 1-2 порядка (от 2000 до 140000). Определяемая в настоящее время методами криоскопии и осмометрии в сильно разбавленных растворах она составляет около 2000.

Асфальтены не растворимы в таких неполярных растворителях, как петролейный эфир, пентан, изопентан, гексан. Пентан и петролейный эфир

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

часто используют в лабораторной практике для осаждения асфальтенов из их смесей со смолами и углеводородами нефти. В промышленности для в осаждения асфальтенов процессе деасфальтизации гудрона применяют жидкий пропан.

Асфальтены растворяют в пиридине, сероуглероде, четыреххлористом углероде, а также в бензоле и других ароматических углеводородах.

Содержание серы, азота, кислорода и металлов в асфапьтенах значительно больше, чем в смолах.

Под действием серной кислоты при нагревании гудронов с продувкой воздухом или в присутствии серы асфальтены способны уплотняться в еще более высокомолекулярные вещества - карбены и карбоиды.

Карбены и карбоиды. Карбены не растворяются в бензоле и других ароматических углеводородах и лишь частично растворяются в пиридине и сероуглероде.

Карбоиды не растворяются ни в каких органических и минеральных растворителях.

В отличие от смол и асфальтенов, карбены и карбоиды в нефтях почти отсутствуют, но они присутствуют в остаточных фракциях вторичных термических и термокаталитических процессов переработки нефти.

Асфальтогеновые смолы. По внешним признакам они похожи на нейтральные смолы. Это маслянистые, очень вязкие, иногда твердые вещества, нерастворимые в петролейном эфире и хорошо растворимые в бензоле, спирте, хлороформе. Природа этих кислот весьма слабо изучена.

2.Технологическая схема установки атмосферной перегонки нефти. Технологический режим.

1.Теплообменники, виды, конструкция, принцип работы, обслуживание.

Теплообмен является ключевым технологическим процессом не только

вгазопереработке, но и в любой отрасли промышленности. В его основе лежит процесс теплоотдачи через пластины, разделяющие потоки. Несмотря на элементарность происходящих внутри теплообменника процедур, он считается сложным оборудованием, которое может функционировать по трем, абсолютно различным принципам: посредством конвекции, теплового излучения и теплопроводности.

При этом каждое физическое явление довольно редко работает самостоятельно. Во многих устройствах они сочетаются и оказывают то или иное влияние на эффективность теплообменных процессов.

Теплообменники, применяемые в промышленности, должны удовлетворять следующим требованиям:

1.Небольшие габаритные размеры при высокой производительности;

2.Высокий коэффициент теплопередачи;

3.Малое гидравлическое сопротивление;

4.Герметичность со стороны каждой среды;

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5. Возможность разборки конструкции и чистки. Классификация и основные типы теплообменников.

Теплообменные аппараты можно классифицировать по следующим признакам:

По конструкции:

1.Аппараты, изготовленные из труб (кожухотрубчатые, «труба в трубе», оросительные, погружные змеевиковые, воздушного охлаждения);

2.Аппараты, поверхностность теплообмена которых изготовлена из листового материала (пластинчатые, спиральные, сотовые);

3.Аппараты с поверхностью теплообмена, изготовленной из неметаллических материалов (графита, пластмасс, стекла и др.);

По назначению:

1.Холодильники;

2.Подогреватели;

3.Испарители;

4.Конденсаторы.

По направлению движения теплоносителей:

1.Прямоточные;

2.Противоточные;

3.Перекрестного тока.

I. Классификация аппаратов, изготовленных из труб: 1. Кожухотрубчатые:

-с неподвижными трубными решетками (ТН); -с линзовым компенсатором на корпусе (ТК); -с плавающей головкой (ТП);

-с U-образными трубами (ТУ);

-с витым змеевиковым трубным пучком (ТВ).

1.Теплообменники типа «труба в трубе» (ТТ);

2.Оросительные (ТО);

3.Погружные змеевиковые (ТПЗ);

4.Воздушного охлаждения (ТВО);

5.Из оребренных труб (ТР).

II.Аппараты, изготовленные из листового материала:

1.Пластинчатые: -разборные (ТПР); -полуразборные (ТПП);

-сварные неразборные (ТПС).

2.Спиральные (ТС);

3.С рубашкой из листа (ТРЛ).

III. Аппараты, изготовленные из неметаллических материалов:

1.С эмалированной поверхностью (ТЭМ);

2.Из стекла (ТСТ);

3.Из графита (ТГ);

4.Из пластмассы, фторопласта (ТФ).

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Существуют рекомендации общего характера, которыми можно руководствоваться при выборе конструкции теплообменника и схемы движения в нем теплоносителей:

При высоком давлении теплоносителей предпочтительнее трубчатые теплообменники. В этом случае в трубное пространство желательно направить теплоноситель с более высоким давлением, поскольку из-за малого диаметра трубы могут выдержать большее давление, чем корпус.

Коррозионный теплоноситель в трубчатых теплообменниках целесообразно направлять по трубам, т. к. в этом случае при коррозионном изнашивании не требуется замены корпуса теплообменника. При использовании коррозионных теплоносителей предпочтительнее теплообменные аппараты из полимерных материалов, например, из фторопласта, обладающего уникальной коррозионной стойкостью.

Если один из теплоносителей загрязнен или дает отложения, то целесообразно направлять его с той стороны теплообмена, которая более доступна для очистки.

Для улучшения теплообмена не всегда требуется увеличение скорости теплоносителя (при конденсации паров для улучшения теплообмена необходимо обеспечить хороший отвод конденсата с теплообменной поверхности).

Теплообменники можно также можно классифицировать по способу передачи тепла: поверхностные и смесительные.

Каждое из устройств при этом имеет свою особую конструкцию, эффективность и предназначение.

Так поверхностные аппараты являются наиболее распространенными, и принцип их действия состоит в том, что теплообменные процессы происходят с использованием рабочих поверхностей: пластин, трубок и т.д.

В смесительных аппаратах теплообмен осуществляется путем перемешивания двух сред, например воздуха и жидкости. Подобная технология позволяет достигать небывалого уровня КПД, простоты конструкции и высокой скорости рабочего цикла. Однако смесительные теплообменники находят применение лишь на тех производственных этапах, которые допускают смешение двух разнотипных сред.

Для теплообменных аппаратов характерны две разновидности устройств в зависимости от конструкции: рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных теплообменниках контакт двух жидкостей осуществляется посредством разделительных стенок. Поток рабочей жидкости несущий тепло при этом не изменяется и движется в одном направлении.

Регенеративные теплообменники имеют рабочую поверхность, которая одновременно является источником тепла и его аккумулятором. Попеременно соприкасаясь к ней, рабочие жидкости совершают рабочий

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

цикл и осуществляют процесс теплообмена. Тепловой поток при этом может менять свое направление.

В общем выпуске теплообменных аппаратов для промышленности в России около 80 % занимают кожухотрубчатые теплообменники. Эти теплообменники достаточно просты в изготовлении и надежны в эксплуатации и в то же время достаточно универсальны, т. е. могут быть использованы для осуществления теплообмена между газами, парами, жидкостями в любом сочетании теплоносителей и в широком диапазоне их давлений и температур.

Требования безопасности при обслуживании теплообменной аппаратуры.

Все горячие части оборудования, трубопроводы, прикосновение к которым может вызвать ожоги должны иметь тепловую изоляцию.

Температура на поверхности изоляции при температуре окружающего воздуха 25 °С должна быть не выше 45 °С. Окраска, условные обозначения, размеры букв и расположение надписей должны соответствовать требованиям стандартов.

Все горячие участки поверхностей оборудования и трубопроводов, находящиеся в зоне возможного попадания на них легковоспламеняющихся, горючих, взрывоопасных или вредных веществ, должны быть покрыты металлической обшивкой для предохранения тепловой изоляции от пропитывания этими веществами.

Элементы оборудования, расположенные на высоте более 1,5 м от уровня пола (рабочей площадки), следует обслуживать со стационарных площадок с ограждениями и лестницами.

Лестницы и площадки должны быть ограждены перилами высотой не менее 1,0 м с бортовым элементом по низу перил высотой не менее 0,14 м в соответствии с требованиями ГОСТ.

Задвижки и вентили, для открывания которых требуются большие усилия, должны быть снабжены обводными линиями и механическими или электрическими приводами.

На штурвалах задвижек, вентилей и шиберов должно быть указано направление вращения при открывании или закрывании их.

Движущиеся части производственного оборудования, к которым возможен доступ работающих, должны иметь механические защитные ограждения. Защитные ограждения должны быть откидные (на петлях, шарнирах) или съемные, изготовленные из отдельных

Эксплуатация, техническое обслуживание, периодические испытания и освидетельствование теплообменных аппаратов должно осуществляться в соответствии с требованиями НТД и КД на изделия. Не допускается эксплуатация теплообменных аппаратов после истечения срока очередного их освидетельствования или выявления дефектов, угрожающих нарушением надежной и безопасной работы, при отсутствии или неисправности

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

элементов их защит и регуляторов уровня. В паспорте теплообменного аппарата должна быть произведена запись с указанием причины запрещения.

Все трубопроводы и теплообменные аппараты должны иметь в верхних точках воздушники, а в нижних точках и застойных зонах - дренажные устройства.

Места слива воды из дренажных трубопроводов должны быть вынесены на безопасное расстояние. Исправность предохранительных клапанов, манометров и другой арматуры теплообменного аппарата должен обеспечивать обслуживающий персонал в соответствии с инструкцией по обслуживанию теплообменных аппаратов.

С теплообменных аппаратов и трубопроводов, отключенных для ремонта, необходимо снять давление и освободить их от пара и воды. С электроприводов отключающей арматуры - снять напряжение, а с цепей управления электроприводами - предохранители.

4.Требования к ограждениям движущихся частей машин и механизмов.

Машины и механизмы должны иметь прочные металлические ограждения, надежно закрывающие доступ со всех сторон к движущимся частям.

Открывать дверцы ограждений или снимать ограждения следует после полной остановки оборудования или механизма. Пуск оборудования или механизма разрешается только после установки на место и надежного закрепления всех съемных частей ограждения. Съемные ограждения должны быть удобными для их сборки и разборки.

Ограждения, устанавливаемые на расстоянии более 35 см от движущихся частей механизмов, могут выполняться в виде перил. Если ограждение установлено на расстоянии менее 35 см от движущихся частей механизмов, то оно должно быть сплошным или сетчатым в металлической оправе (каркасе).

Высота перильного ограждения определяется размерами движущихся частей механизмов, но должна быть не менее 1,25 м. Высота нижнего пояса ограждения должна равняться 15 см, промежутки между отдельными поясами должны составлять не более 40 см, а расстояние между осями смежных стоек - не более 2,5 м. Высота сетчатого ограждения должна быть не менее 1,8 м. Механизмы, имеющие высоту менее 1,8 м, должны ограждаться полностью. Размер отверстий сеток должен быть не более 30*30 мм.

Перильные ограждения для приводных ремней должны быть высотой не менее 1,5 м. С внешней стороны обоих шкивов на случай разрыва ремня должны быть установлены металлические лобовые щиты.

Зубчатые и цепные передачи должны быть ограждены сплошными, металлическими щитами (кожухами), имеющими съемные части и приспособления* для удобной сборки и разборки.

Выступающие детали движущихся частей станков и машин (в том числе шпонки валов) и вращающиеся соединения должны быть

7

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

закрыты кожухами по всей окружности вращения. Допускается применение открытых в нижней части кожухов, если кромка кожуха расположена ниже движущейся или вращающейся детали не менее чем на 100 мм и не выше 0,5 м от уровня пола.

5.Оказание первой помощи при отравлении сероводородом.

Первая помощь — удаление пострадавшего из загрязненной

атмосферы, вдыхание кислорода, искусственное дыхание; средства, возбуждающие дыхательный центр (1% раствор лобелина 1 мл), согревание тела.

Симптомы.

Острое отравление:

При легком отравлении на первый план выступают симптомы раздражающего действия сероводорода: ощущение жжения, рези в глазах, слезотечение, светобоязнь, блефароспазм, покраснение конъюнктивы, насморк, чувство царапания в горле и за грудиной, кашель. В легких могут выслушиваться сухие хрипы. Возможен рефлекторный бронхоспазм.

При отравлении средней степени, помимо этого, отмечаются признаки резорбтивного действия: головная боль, тошнота, рвота, головокружение, слабость, нарушение координации движений, обморочное, возбужденное состояние. Иногда бывают цианоз, тахикардия, гипотония, поносы, расстройство мочеиспускания. В моче - белок, цилиндры; наблюдается повышенная температура тела. Может развиться бронхит или пневмония.

При тяжелом отравлении - рвота, синюха, нарушение сердечнососудистой деятельности и дыхания. В дальнейшем может наступить коматозное состояние со смертельным исходом. При более благоприятном течение кома может сменяться двигательным возбуждением с последующим глубоким сном. После пробуждения - апатия, оглушенность, астенический синдром. Эти симптомы либо постепенно исчезают, либо переходят в более или менее стойкие явления органического поражения центральной нервной системы (энцефалопатия), Нередко но выходе из коматозного состояния развивается отек легких с нарастающей легочной, а затем сердечной недостаточностью.

Молниеносная, «апоплексическая» форма отравления развивается при действии очень высоких концентраций (1000 мг/м3 и выше) сероводорода. Почти мгновенно появляются судороги и потеря сознания, быстро наступает смерть от паралича дыхательного центра, иногда от паралича сердца.

Подострая интоксикация.

При подострой интоксикации клиническая картина развивается медленнее. Характерны головные боли, головокружения, слабость, быстрая утомляемость, потливость, ринит, покраснение и сухость слизистых оболочек рта и зева с сильными болями при глотании, трахеобронхит, конъюнктивит. Раздражение желудочно-кишечного тракта: слюнотечение, тошнота, рвота, полипообразные боли в животе и понос со стулом чернозеленого цвета.

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Последствиями перенесенного острого или подострого отравления могут быть головные боли, склонность к повышению температуры с ознобом, желудочно-кишечные заболевания, бронхопневмония, миокардиодистрофия, инфаркт миокарда, органические заболевания центральной нервной системы.

Хроническое отравление:

У лиц, длительное время подвергавшихся воздействию сероводорода, могут наблюдаться хронические воспалительные заболевания глаз (кератоконъюнктивиты), верхних дыхательных путей (риниты, ларинготрахеиты, бронхиты), желудочно-кишечные расстройства; вегетоастенический синдром с головной болью, головокружением, слабостью, упадком питания, нарушением сна, общей потливостью, артериальной гипотонией, брадикардией и т. п. Могут быть вегетативные полиневриты. В результате контакта с растворами сероводорода в воде могут развиться дерматиты и экземы. В крови - умеренная гипохромная анемия, анизоцитоз, пойкилоцитоз, моноцитоз. Возможно развитие привыкания к запаху сероводорода.

Из мира медицины.

Первая помощь при отравлении сероводородом.

Его называют коварным из-за быстрого отключения обоняния, поэтому отравление может произойти без ощущения присутствия сероводорода.

Действие сероводорода нервнопаралитическое, при малых концентрациях парализуются периферийные нервы, ближе к дыхательным путям. Примерно до 220 мг/м3 особых симптомов кроме металлического вкуса во рту не ощущается. О его присутствии мы можем догадаться по признакам легкого отравления.

При концентрации 200мг/м3 наблюдается жжение в глазах, светобоязнь, слезотечение, раздражение в носу и зеве - это когда сероводород проник в гортань и образовал кислоту.

При концентрации 280мг/м3 металлический вкус во рту, слабость, головные боли, тошнота - когда проникнет в желудок вместе со слюной. Стеснение в груди, нехватка воздуха, трудно дышать (парализуются мышцы ребер), трудно ходить держать равновесие (потеря координации, проникновение к мышцам конечностей), трудно говорить теряются буквы, двоится в глазах (поражены мышцы хрусталика глаза) – эти признаки появляются, когда сероводород проникнет в легкие и разнесется кровью по всему организму. Дальше поражается центральная нервная система мышцы сердца, ребер - остановка дыхания и сердцебиения.

При концентрации выше1000 мг/м3 может наступить почти мгновенное отравление, судороги и потеря сознания, сопровождающихся быстрой смертью.

Первая помощь.

1. Задержать дыхание, надеть противогаз на себя и на пострадавшего.

9

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.Вынести из загазованной зоны в подветренную сторону, лучше перпендикулярно ветру, или на встречу, если известно, что источник рядом, уложить, освободить от тесной одежды.

3.Оценить состояние, по дыханию и пульсу. Зрачки смотрим для определения времени, когда прекратилась подача кислорода в мозг – через 5 минут от недостатка кислорода глазные мышцы расслабляются и зрачок расширяется. По пульсу определяем, работает ли сердце, пульс щупаем на сонной артерии, на запястье его может не быть, нельзя тратить время, потому, что сердцу легче качать кровь по малому кругу – через легкие и мозг, чем по большому - через конечности.

4.Сообщить. Вызвать скорую или отправить.

5.Во всех случаях отравления сероводородом рекомендуется вдыхание раствора хлора (гипохлорит натрия) (смочить платок), так как нашатырный спирт это тоже кислота, как и сероводород, получится вторичный ожог дыхательных путей. В отличие от отравлениях попутными газами, когда для приведения в чувство применяют нашатырный спирт.

6.При легких отравлениях (если уверены в этом) дать выпить теплое молоко с содой. При потере сознания привести в чувство – вдыханием хлорного раствора, можно побрызгать водой, потереть уши, потрясти, побить по щекам. Зачем нужно обязательно приводить в чувство, дыхание есть, сердце работает? Потому, что может остановиться дыхание, когда человек в сознании он заставляет себя дышать, как только почувствует нехватку кислорода.

7.Возможны три состояния при отравлениях: потеря сознания, потеря дыхания и потеря сердцебиения. Естественно помощь разная. При отсутствии дыхания – искусственное дыхание, при отсутствии сердцебиения

–непрямой массаж в сочетании с искусственным дыханием. При проведении искусственного дыхания не делать вдохи над пострадавшим, чтобы не отравиться его выдохами. Лучше использовать появившиеся в аптечках специальные воронки с поглотителями, которые задерживают газы и подают воздух в легкие независимо от положения языка.

8.При болезненном раздражении глаз (конъюнктивите) промыть глаза чистой водой или 2-3 процентным раствором питьевой соды, поместить больного в затемненную комнату, в глаза закапать 2-3 капли прокипяченного и остуженного вазелинового и оливкового масла. При сильных болях и рези в области глаз приложить на глаза холодные примочки или же закапать в глаза 1-2 капли 0,5 процентного нормального раствора дикаина с добавлением адреналина 1:100. При попадании раствора сероводорода с водой на кожу промыть проточной водой пораженный участок тела.

9.При отравлении сернистым газом делать промывание глаз, носа, полоскание 2-процентным раствором питьевой соды, положить тепло на область шеи. При кашле применять кодеин, тепловлажные ингаляции 2-3 процентным раствором питьевой соды (2-3 раза в день по 10 минут).

10