Примерные технико-экономические показатели на 1 т рафината

( \\     ^r            Kp-4       JL  •

r©----------- 41---- ^t

-i-T   ' I      T ^KP~⁵   U           £<⁴

H-\ ^ii in iv     v I    ffi-2 H-Jfcl &

Рис. 93. Технологическая схема установки депарафинизации м

а — отделение кристаллизации; б —отделение / — сырье; // — влажный растворитель; ///■—сухой растворит'ель; IV— р VI — аммиак; VII — депарафинированное масло; VIII —

бане фильтра Ф-1 промывается от увлеченного масла порцией су­хого растворителя, и фильтрат собирается в емкости некондицион­ного депарафинированного масла Е-5.

Срезанный ножом с барабана гач шнеком продавливается в ем­кость Е-3, куда также поступает порция сухого растворителя для разбавления гача. Из емкости Е-3 раствор гача насосом Н-3 пере­водится в питательную емкость фильтра II ступени Е-4, откуда перетекает в фильтр II ступени Ф-2. Твердые углеводороды оста­ются в виде лепешки на барабане Ф-2, а фильтрат — некондицион­ный депарафинат'—собирается в емкости Е-5. Лепешка так же, как в фильтре I ступени, промывается порцией сухого раствори­теля. Некондиционное депарафинированное масло насосом Н-4 до­бавляется к сырью перед кристаллизатором Кр-2. Гач удаляется из фильтра II ступени точно так же, как из фильтра I ступени. Раствор гача собирается в емкости Е-6, из которой насосом Н-5 направляется через кристаллизатор Кр-5 в отделение регенерации растворителя. В гаче содержатся кристаллы льда, попавшие в него из влажного растворителя.

В отделении регенерации растворителя (рис. 93,б) отгон рас-' творителя от депарафинированного масла осуществляется в четы­ре ступени. Раствор депарафинированного масла нагревается в теплообменниках Т-6, Т-7, Т-8 и пароподогревателе Т-9 и посту­пает последовательно в колонны К-1, К-2, К-3 и К-4. В низ колон­ны К-4 подается водяной пар. Депарафинированное масло с низа колонны К-4 через теплообменник Т-7 и холодильник Х-2 отво­дится с установки. С верха колонн К-1, К-2 и К-3 уходят пары сухого растворителя, конденсируются, охлаждаются и поступают в емкость сухого растворителя Е-7, откуда насосом Н-8 сухой рас­творитель возвращается в отделение кристаллизации.

Отгон растворителя от гача также происходит в четыре ступе­ни, в колоннах К-5, К-6, К-7 и К-8. С верха колонн К-5, К-6 и К-7 уходят пары влажного растворителя, конденсируются и охлаж­даются. Влажный растворитель собирается в емкости Е-8, откуда насосом Н-14 возвращается в отделение кристаллизации.

С верха колонн К-4 и К-8 уходят пары растворителя и водяной пар. После охлаждения и конденсации растворитель и вода по­ступают в емкость Е-9, где происходит расслоение жидкости. Верхний слой — влажный растворитель—насосом Н-12 перекачи­вается в емкость Е-8. Нижний слой, содержащий 15% метилэтил-кетона, подается насосом Н-13 в кетоновую колонну К-9, с низа которой отводится в канализацию вода, а с верха азеотропная смесь метилэтилкетона и воды через конденсатор Х-11 поступает обратно в емкость Е-9.

Для просушки (отдувки) лепешки от растворителя в фильтрах, а также для создания подушки в емкостях с растворителем при­меняется инертный газ.

В холодильном отделении осуществляется охлаждение сырья, растворителя и инертного газа на холодильной установке со схемой

»/₃12 Зак. 380

353

непосредственного испарения хладагента (аммиака, пропана, этана) в кристаллизаторах при —35 и — 43 °С.

Технологический режим процесса

Температура термообработки °С................. ........ 60—80

I ступени охлаждения (водой) ....               20—30

I ступени фильтрования........................... .......... —25

II ступени фильтрования....................... .......... —10

Давление в кожухе вакуум-фильтра, МПа            0,101

Вакуум в барабане вакуум-фильтра, МПа    0,015—0,03

Градиент депарафинизации, °С......................... .......... 5—10

Скорость фильтрования по сырью, кг/(м² • ч)        90

Материальный баланс установки депарафинизации

рафинатов селективной очистки фракций смеси нефтей

типа ромашкИнской [в % (масс.)]

Дистиллятная Остаточная
фракция      фракция

(420-500 °С) (выше 500 °С)
при -15 °С    при 0 °С

Поступило:

Сырье............................................................    100,0           100,0

Получено:

Депарафинированное масло........................      76,0                65,0

Гач или петролатум..................................... ......... 23,0                34,0

Потери.......................................................... ............ 1,0                   1,0

Итого . . .   100,0        100,0

Производительность установки составляет примерно 210 тыс. т/год на остаточном и 240 тыс. т/год на дистиллятном сырье, т. е. производительность установок депарафинизации на дистиллят­ном сырье на 25—30% выше, чем на остаточном, а скорость филь­трования (по маслу) в зависимости от типа нефти соответствен­но выше на 25—40%.

Аппаратура.Аммиачный кристаллизатор (рис. 94) представля­ет собой холодильник типа труба в трубе. Жидкий аммиак, посту­пающий во внешние трубы из расположенного сверху бака, испа­ряется, а пары его по отводным коллекторам вновь собираются в верхней части бака, откуда отсасываются в холодильное отделе­ние. Во внутренние трубы подается охлаждаемый раствор сырья. Чтобы выделяющийся гач не прилипал к стенкам, внутри каждой трубы установлен вал со скребками. Все валы приводятся в дви­жение от электродвигателя.

В регенеративных кристаллизаторах во внешние трубы пода­ется раствор депарафинированного масла.

Ниже приведена краткая техническая характеристика аммиач­ного (I) и регенеративного (II) кристаллизаторов:

i      п

Поверхность охлаждения, м²........................    70 85

Коэффициент теплопередачи, ВтДм² • °С) .... 176—230 50—140

354

Рис. 94. Аммиачный кристал

1—трубы для аммиака (внешние); 2 —трубы для ввода паров аммиака из аппарат 4— штуцер для вывода паров аммиака; 5 —бак для аммиака; 6—коллектор для ввода раствора сырья; ,8 — электродвигатель; 9 — муфта привода вала: 10— вал с

12—трубы для продукта (внутр

Барабанный вакуум-фильтр (рис. 95)—непрерывно действую­щий аппарат с поверхностью фильтрования 50 м% диаметром ба­рабана 3 м и длиной 5,4 м. Частота вращения барабана 0,21— 0,5 об/мин. Уровень жидкости в корпусе поддерживается таким, чтобы было погружено 60% поверхности барабана. Примерно че­рез 30—36 ч ткань фильтра промывается горячим растворителем.' Контроль и регулирование процесса.Для нормальной работы установки важно поддерживать постоянную температуру сырья на входе в фильтры. Эта температура перед фильтрами I ступени определяется расходом аммиака в аммиачные кристаллизаторы.

Температура продукта перед фильт­рами II ступени зависит от тем­пературы растворителя, поступаю­щего на разбавление гача I сту­пени, и растворителя, применяемо­го для промывки на I и II ступенях. Уровень сырья в фильтрах регули­руется клапанами на линиях пода­чи сырья из питательной емкости в фильтр.

Рис. 95. Общий вид барабанного    Техника безопасности.Раствори-

вакуум-фильтра.         _тели депарафинизации и аммиак

взрывоопасны и токсичны. Поэтому аппаратура и трубопроводы должны быть герметизированы. Ем­кости для хранения растворителя и растворов фильтратов, а также фильтры подпитываются инертным газом для предотвращения образования взрывоопасной смеси паров с воздухом.

Примерные технико-экономические показатели на 1 т депарафинироаанного масла

(7'заст = -1б⁰0)

Толуол, кг...................................... 1,6      Аммиак, кг...............................   0,05

Метилэтилкетон, кг....................... 2,0     Водяной пар, ГДж.................... 50—54

рензол, кг....................................... 1,5      @ода оборотная, м³ ....   51,7

Инертный газ, кг........................... .... 2,9      Электроэнергия, МДж . . .  720

Арктические и трансформаторные масла с температурой за­стывания —60^СС получают в процессе глубокой депарафинизации. При этом используют две ступени охлаждения. На первой ступени применяют аммиак, на второй — сжиженный этан.

§ 72. АДСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА МАСЕЛ

Адсорбционная очистка масел основана на способности адсор­бентов избирательно извлекать из масел смолистые и сернистые соединения, непредельные и полициклические ароматические угле­водороды, а также органические кислоты, остатки серной кислоты и растворителей. В результате очистки улучшаются цвет масла, его стабильность, индекс вязкости, коксуемость.

В качестве адсорбентов при очистке масел, как и при очистке топлив, применяют природные глины (отбеливающие земли) и

Ж

искусственные алюмосиликаты. Природные глины перед употреб­лением активируют серной или соляной кислотой и высушивают.

В технологии производства масел (и парафинов) адсорбенты наиболее широко применяют для доочистки продуктов от остатков нежелательных компонентов: солей нафтеновых кислот и еульфо-кислот, кислых гудронов, серной кислоты, избирательных раство­рителей и смол.

В промышленности получили распространение следующие спо­собы очистки: 1) контактная очистка с топко измельченным адсор­бентом; 2) перколяция или фильтрование через слой гранулиро­ванного адсорбента.

Контантная очистка

При контактной очистке масла смешиваются с тонко измель­ченной отбеливающей землей. Поскольку активность адсорбента зависит от степени его измельчения, применяют глину очень тон­кого помола. Чтобы снизить вязкость масла и улучшить его про­никновение в поры адсорбента, масло нагревают.

Температура процесса зависит от качества сырья, природы ад­сорбента и требуемой степени очистки готового продукта.

Чаще всего легкие дистиллятные масла подвергают контакти­рованию при 80—120°С, средние —при 140—170 °С, остаточные — при 180—220 °С. На эффективность процесса влияет также продол­жительность контакта масла с глиной. Чаще всего время контак­та составляет 20—25 мин.

К достоинствам процесса следует отнести возможность легко регулировать степень очистки, определяемую цветом готового про­дукта, путем изменения температуры процесса и соотношения ад­сорбент : масло. Сырье очищается непрерывно, вредные примеси извлекаются все сразу. К недостаткам процесса относятся: труд­ность регенерации адсорбента, потери масла с адсорбентом [30— 40% (масс.) от адсорбента], частичное разложение масла вслед­ствие того, что при высоких температурах природные алюмосили­каты проявляют крекирующую епособноеть. Кроме того, в ряде случаев контактная очистка не позволяет получить масла доста­точно высокого качества по цвету. Адсорбент не регенерируется на установке.

Технологическая схема. Технологическая схема процесса ад­сорбционной очистки масел контактным способом* приводится на рис. 96.

Масло, поступающее на установку для доочистки, подается сырьевым насосом HI через теплообменник Т-1 в блок пылепри-готовлення БП, где в поток масла дозируется адсорбент. Смесь масла с глиной поступает в смеситель А-1, оборудованный тур­бинной мешалкой. Из смесителя А-1 смесь насосом Н-2 подается в трубчатый нагреватель П-1 и оттуда в испарительную колонну К-1, в которой от масла и глины отпариваются вода, продукты

* Промывка адсорбента растворителем па скеме не показана.

12 3.IK. 380

357

разложения масла, остатки избирательных растворителей и газы разложения. В низ колонны К-1 для улучшения отпарки и переме­шивания суспензии вводится водяной пар.

Пары отгона с верха колонны К-1 направляются в конденсатор отгона Х-1, где охлаждаются до Ю5'°С. При этом конденсируются только углеводороды, конденсат и пары воды поступают в сепа­ратор С-1, с низа которого часть жидкого отгона насосом Н-4 возвращается на орошение колонны К-1, а основное количество отводится с установки. Водяные пары с верха сепаратора С-1 по­ступают в охлаждаемый водой конденсатор смешения Х-2, конден­сируются и сбрасываются в канализацию.

Рис. 96. Технологическая схема установки контактной очистки масел:

/ — сырье; // — глина; /// — очищенное масло; IV— отгон; V — глина в отвал; VI — водяной пар; VII — вода; VIII — неконденсироаанные газы.

С низа колонны К-1 суспензия адсорбента в масле насосом Н-3 частично возвращается в колонну К-1 для предотвращения выпа­дения глины из масла. Другая часть направляется через тепло­обменник Т-1 в пневматический смеситель А-2, откуда насосом Н-5 подается на дисковый фильтр Ф-J. Здесь происходит грубое отделение масла от глины. Масло через холодильник Х-3 посту­пает в пневматический смеситель А-3, откуда с помощью насоса Н-6 продавливается через рамный фильтр Ф-2 для тонкой очистки масла от глины. Из фильтра Ф-2 масло поступает в емкость Е-1, откуда насосом Н-7 отводится с установки. Глина периодически удаляется из фильтров и направляется или на регенерацию адсор­бента, или в отвал.

Технологический режим установки

Температура, "С

сырья после Т-1.......................................... .......... 80

суспензии масла и глины после //-/ . .   135—160

верха колонны К-1........................................ ..... 120 — 140

суспензии масла после Т-1............................ 95—120

суспензии масла после Х-3 ..........................      110

3-58

Время пребывания суспензии масла в печи,
мин..................................................................

Расход глины, % (масс.) на сырье

при очистке дистиллятных масел .  . . .
при очистке остаточных масел......................

6-7

3-10 10-25

Чтобы уменьшить потери масла, увлекаемого глиной, обычно глину промывают каким-либо-растворителем, например тяжелым бензином.

Материальный баланс контактной очистки дистиллятных и остаточных масел [в % (масс.)]

Остаточное масло

Днстиллятное масло

Поступило:

Масло........................................... .......... 100

Сухая глина................................. ............. 5

Растворитель............................... ............. 2

Итого . . .

Получено:

Очищенное масло.......................

Отмытое масло............................

Отгон............................................

Растворитель...............................

Вода.............................................

Глина в отвал ............................

Итого ...            107

112

Аппаратура. Смеситель (рис. 97), пред­назначенный для получения однофазной сме­си масла с глиной, представляет собой ци­линдрический стальной аппарат сварной конструкции высотой 5 м и диаметром 2,2 м, снабженный устройством для перемешивания. Внутри смесителя имеется вертикальный вал с четырьмя лопастными турбинными колесами, вращающимися по часовой стрелке внутри неподвижно закрепленных кольцеобразных лопастных колес. При работе тур-бомешалки создается вихревое движение содержимого смесителя. Турбомешалка приводится в движение электромотором, установ­ленным на крышке смесителя.

Дисковый фильтр служит для грубого отделения масла от глины. Масло фильтруется под давлением 0,3—0,4 МПа, которое создается насосом. По конструкции дисковый фильтр-пресс пред­ставляет собой горизонтальный стальной цилиндр, состоящий из верхней и нижней половины. Нижняя часть жестко закреплена на стойках, верхняя откидывается на шарнирах. Внутри к верхней крышке крепятся 36 фильтрующих элементов (дисков) диаметром 900 мм, состоящих из обруча, на который с двух сторон натянуты крупная железная сетка, мелкая железная сетка и ткань из мо-нель-металла. Внутри диска имеется выводная трубка. Масло

12»

359

в смеси с глиной поступает в кожух, откуда просачивается внутрь дисков и по трубкам выводится в коллектор масла.

Рамный фильтр-пресс служит для полного извлечения из масла самых мелких частиц глины. Фильтрующей поверхностью является бумага и ткань.

Колонна-.и спарит ель оборудована семью ректификаци­онными тарелками. Особенностью колонны является коническое нижнее днище, обеспечивающее полный вывод глины из аппарата.

Примерные технико-экономические показатели на 1 т очищенного масла

Адсорбент, кг . . :...................................     30—200

Пар, ГДж.......................................................... .   155-210

Вода оборотная, м³...........................................     2,1—2,8

Электроэнергия, МДж........................................    19,8—23,4

Топливо, кг.......................................................... ......... 0,1—0,3

Метод перколяции

Через слой гранулированного адсорбента осуществляется фильтрование как на неподвижном, так и на движущемся адсор­бенте. В первом случае масло в чистом виде или в растворе тяже­лого бензина фильтруется через неподвижный слой глины с части­цами размером 0,3—2 мм.

Фильтр представляет собой вертикальный пустотелый цилин­дрический аппарат, заполненный адсорбентом. Первые порции масла очищаются очень глубоко. По мере того как адсорбент на­сыщается извлекаемыми из масла веществами, полнота очистки падает. Весь фильтрат собирается в одну емкость и перемешива­ется. Поэтому качество фильтрата получается усредненным. По окончании фильтрования адсорбент промывается растворителем (тяжелым бензином) для извлечения из фильтра остатков масла. Затем для удаления растворителя фильтр пропаривается водяным паром. После промывки и пропарки адсорбент выгружается и за­меняется свежим.

Основной недостаток метода перколяции на неподвижном ад­сорбенте— его трудоемкость и громоздкость. Основное преимуще­ство—мягкие условия очистки при температурах от 20 до 100°С, отсутствие разложения углеводородов масла. Метод применяется в основном для доочистки масел.

Непрерывный процесс адсорбционной очистки и доочистки ма­сел с использованием растворителя происходит в противотоке на движущемся синтетическом алюмосиликатном адсорбенте с раз­мером зерен 0,25—0,8 мм. Растворитель—бензиновая фракция 80—120°С, содержащая 3—5% ароматических углеводородов. В стадии адсорбции растворитель применяется для снижения вязкости масла, в стадии промывки служит десорбентом. Адсор­бент подвергается непрерывной окислительной регенерации непо­средственно на установке.

360

Результаты адсорбционной доочистки на движущемся адсор-бенте рафинатов селективной очистки дистиллятных и остаточных масел сернистых нефтей приведены в табл. 21.

ТАБЛИЦАМ

Характеристика масел из сернистых нефтей до и послэ

адсорбционной доочистки при соотношении

адсорбент:сырье = 0,5:1

Технологическая схема. Технологическая схема процесса непре­рывной адсорбционной очистки с окислительной регенерацией ад­сорбента приводится на рис. 98.

Сырье и растворитель смешиваются на входе в нижнюю часть адсорбера А-2, при этом раствор движется снизу, вверх, а сверху в адсорбер входит циркулирующий адсорбент и опускается вниз противотоком к раствору сырья. Адсорбент извлекает из сырья смолы и полициклические ароматические углеводороды. Раствор очищенного масла (раствор рафината-1) с верха адсорбера А-2 направляется на регенерацию растворителя, осуществляемую в две ступени в колоннах К-1 и К-2.

Суспензия адсорбента, насыщенного извлеченными вещества­ми, в растворителе из адсорбера А-2 поступает нисходящим пото­ком в десорбер А-3, где промывается восходящим потоком теп­лого растворителя, подаваемого в нижнюю часть десорбера А-3. Теплый растворитель вытесняет с поверхности адсорбента арома­тизированный рафинат-2. Раствор рафината-2 уходит с верха де­сорбера А-3 и подвергается трехступенчатой отгонке от раствори­теля, которая проводится в кипятильнике Т-4, колоннах К-3 и К-4.

С низа десорбера А-3 суспензия адсорбента, насыщенного смо­лами, перетекает в паровую сушилку с кипящим слоем А-4, где от адсорбента водяным паром отпаривается растворитель.

Высушенный адсорбент подается при помощи пневмотранспор­та в сепаратор пневмовзвеси С-1, откуда стекает в ступенчато-противоточный регенератор Р-1. В регенераторе смола выжигается

361

с поверхности адсорбента. Воздух нагнетается противотоком ад­сорбенту в низ регенератора Р-1, дымовые газы уходят с верха регенератора Р-1 в котел-утилизатор.

С низа регенератора Р-1 регенерированный адсорбент направ­ляется в холодильник с кипящим слоем А-1, где охлаждается в ре­зультате отвода тепла водой через змеевик, а также нагрева воз-

Рис. 98. Технологическая схема установки непрерывной адсорбционной

очистки масел:

/—сырье; //—адсорбент; III — рафинат-1; IV— рафинат-2; V — воздух; VI — вода;

VII — водяной пар; VIII — дымовые газы.

духа, поступающего на регенерацию через А-1 в Р-1. С низа холо­дильника А-1 адсорбент при помощи пневмотранспорта подается в сепаратор пневмовзвеси С-2, откуда вновь направляется в адсор­бер А -2.

Технологический режим установки

Дистиллят Деасфальтизат Соотношение

адсорбент : сырье при очистке ..... 2:1 (3-ь4): 1
адсорбент: сырье при доочистке . .,  0,2:1    (0,25-^-0,5); 1
растворитель : сырье на разбавле­
ние..........................................................      1:1    1:3

адсорбент : растворитель на десорб­
цию .................................................      1:2                1:2

Температура, °С

адсорбция............................................. ..................... 40—45

десорбция.............................................                 75—80

сушки адсорбента.................................                     150

выжига смол.........................................                    С50

Давление процесса, МПа.............................               0,1—0,14

362

Материальный баланс непрерывной адсорбционной очистки масел [в % (масс.)]

Очистка      Очистка     Доочистка

дистиллята деасфальти- дистиллятных
зата      и остаточных

масел Поступило:

Сырье.......................................... .......... 100             100             100

Получено:

Рафинат-1 (очищенное масло). 72,7 65,7           94,0
Рафинат-2 (ароматизирован­
ный продукт)............................... ......... 16,8            18,8            6,0

Выжигаемые смолы и потери  10,5            15,5            —

Итого . . . 100,0          100,0          100,0

Рафинат-2 в отличие от экстрактов селективной очистки не со­держит смолистых веществ и представляет собой высококонцент­рированные ароматические углеводороды и их производные, в том числе сераароматические соединения. Последние используют в ка­честве наполнителей и пластификаторов при производстве резины, теплоносителей, газостойких конденсаторных масел, а также ком­понентов при получении присадок.

Примерные технико-экономические показатели                      ,

на 1 т очищенного масла (при очистке деасфальтизата)

Адсорбент, кг.............................................................. ......... 2,3

Растворитель, кг.......................................................... ......... 163

Пар, ГДж......................................................................   2514

■Вода оборотная, м³ ............................................... ....... 178,0

Вода химическая очищенная, м³................................      4,0

Электроэнергия, МДж................................................     550

§ 73. СЕРНОКИСЛОТНАЯ И ЩЕЛОЧНАЯ ОЧИСТКА МАСЕЛ

Товарные масла из дистиллятных и остаточных фракций ба­кинских и эмбенских нефтей, содержащих незначительное коли­чество смол, в промышленности до сих пор получают в результате сернокислотной очистки, выщелачивания и контактной очистки отбеливающими землями.

Сернокислотная очистка масел

При обработке серной кислотой из масляной фракции уда­ляются смолисто-асфальтеновые вещества, непредельные углево­дороды, нафтеновые кислоты, частично азотистые и сернистые соединения, полициклические ароматические углеводороды.

Масляная фракция, обработанная серной кислотой, расслаи­вается иа два слоя. Нижний слой — кислый гудрон — состоит из продуктов реакции, избытка кислоты, соединений, растворившихся в кислоте, и масла, механически увлеченного в нижний слой.

363

Верхний слой — кислое масло —составляют углеводороды масла и незначительное количество продуктов реакции и кислоты, рас­творенных в масле.

Параметры сернокислотной очистки (а также защелачивания и водной промывки), которые зависят от химического состава и вязкости сырья и от требуемого качества очищенного продукта, в каждом отдельном случае подбираются опытным путем.

Результаты очистки зависят от температуры очистки, продол­жительности контакта масла с кислотой, концентрации и расхода серной кислоты, порядка введения кислоты.

Температура очистки.Очистку масел серной кислотой следует вести при возможно более низких температурах. Повышение тем­пературы усиливает реакцию образования сульфокислот, что при­водит к большим потерям; кроме того, при более высокой темпера­туре усиливается растворение гудрона в кислом масле, отчего ухудшается цвет товарного продукта. Кислый гудрон в результате превращения смол в асфальтены становится твердым и хрупким, его трудно спустить через нижний штуцер аппарата.

Однако вязкие масла очищать при низких температурах за­труднительно из-за плохого смешения кислоты с маслом и ухуд­шения условий осаждения кислого гудрона.

На практике очистку проводят при следующих температурах:

Вязкость масла при
50 "С, мм²/с . . . .  18—25 10-17        6-9  3-5   2—2,5

Температура очист­
ки, °С .................        55-60 45-50   40   30-35 20-25

Концентрация и расход кислоты.Серная кислота, применяемая для очистки, имеет концентрацию от 92 до 96%. Активность сер­ной кислоты значительно снижается при крепости ее ниже 90%. Дымящая серная кислота вызывает усиленное образование суль­фокислот. Ее применяют только для получения бесцветных (ме­дицинских, парфюмерных) масел. В результате очистки крепость кислоты падает. Кислый гудрон содержит от 25 до 70% непрореа-гировавшей серной кислоты.

Расход серной кислоты на очистку зависит как от качества сырья, так и от требуемой степени очистки. С увеличением рас­хода кислоты цвет масла улучшается. Расход кислоты при очистке дистиллятных масел составляет 3—10% (масс), при очистке остаточных масел расход кислоты возрастает до 15—20% (масс). Расход дымящей серной кислоты на очистку парфюмерных и меди­цинских масел доходит до 50—60% (масс).

Порядок обработки кислотой.Очищаемый продукт обычно со­держит влагу, которая разбавляет кислоту и снижает ее эффектив­ность. Поэтому перед очисткой масло подсушивают, применяя для осушки 0,25—2% (масс.) той же серной кислоты, что и для очистки. После подсушки кислый гудрон удаляют и далее обраба­тывают масло порциями кислоты по 3—4% (масс), каждый раз тщательно осаждая и отделяя кислый гудрон. Остаточные масла очищают в один прием из-за плохого осаждения кислого гудрона.

364

Продолжительность контакта.Время контакта зависит от интен­сивности перемешивания и условий удаления кислого гудрона. При слишком длительном перемешивании кислый гудрон частично растворяется в масле. В аппаратах вместимостью 25—100т пере­мешивание продолжается от 30 до 70 мин.

Время отстоя кислого гудрона должно быть как можно мень­ше (4—8 ч при использовании осадителей). Поэтому температуру очистки выбирают с учетом вязкости среды. Для ускорения осаж­дения применяют коагулянты: 6—9%-ный раствор едкого натра, раствор жидкого стекла, холодную воду. Эти вещества добавляют после окончания перемешивания масла с кислотой.

Аппаратура.Основной аппарат — цилиндрическая емкость с ко­ническим днищем объемом от 25 до 250 м³. Перемешивание осу­ществляется воздухом. Аппарат оборудован паровой рубашкой в конусной части.

Щелочная очистка масел

В кислом масле содержатся сульфокислоты, следы серной кис­лоты, нефтяные кислоты. Эти продукты могут быть удалены из дистиллятных масел нейтрализацией 3—10%-ным раствором ще­лочи, чаще всего едкого натра. Температура процесса 45—50 °С. Содержащиеся в масле кислые продукты образуют соли и перехо­дят в щелочной раствор. После отделения щелочных отходов мас­ло промывают горячим паровым конденсатом для удаления остат­ков солей нефтяных кислот (мыл) и подсушивают воздухом. Рас­ход щелочи составляет 0,2—1,5% (масс.) от кислого масла, потери масла при этом равны 2—5% (масс).

Нейтрализация щелочью неприменима для высоковязких ди­стиллятных и для остаточных масел вследствие образования стой­ких эмульсий. Кислые вязкие масла нейтрализуются при контакт­ной очистке отбеливающими землями.

Процесс защелачивания может быть периодическим или непре­рывным.

Периодический процесс осуществляется в щелочной мешалке. В отличие от кислотных щелочные мешалки имеют внутренний за­щитный слой из винипласта или диабазовых плиток, так как сла­бокислая среда масла вызывает повышенную коррозию.

Непрерывный процесс происходит при давлении 0,6—1,0МПа. Преимущества непрерывного процесса по сравнению с периодиче­ским — значительное улучшение отстоя масла от щелочных сто­ков и уменьшение производственных потерь.

Технологическая схема.Технологическая схема непрерывного процесса щелочной очистки масел приводится- на рис. 99.

Сырье насосом Н-1 подается в теплообменник Т-1, нагревается до 50 °С и поступает в печь П-1, откуда уходит с температурой 150—170°С. Далее оно контактирует в смесителе С-1 с 1—2,5%-ным раствором щелочи, подаваемым насосом Н-2. Смесь направ­ляется в отстойник £-/, где масло отстаивается от мыл и щелочи.

365

Щелочные отходы под собственным давлением после холодиль­ника Х-J при 70 °С поступают в резервуары для последующего вы­деления нефтяных кислот.

С верха отстойника Е-1 выщелоченное масло с температурой 130—140 °С поступает в смеситель С-2, куда насосом Н-3 подается вода при 60 °С. Смесь воды и масла разделяется в отстойнике Е-2, с низа которого промывная вода через холодильник Х-2 при 70 °С поступает в резервуар для последующего выделения нефтяных кислот.

Выщелоченное и промытое масло с верха отстойника Е-2 попа­дает в теплообменник Т-1, где охлаждается сырьем до 80 °С, а за­тем в колонну К-1 для просушки сжатым воздухом. С низа колон­ны К-1 выщелоченное масло отводится с установки.

Рис. 99. Технологическая схема установки непрерывной щелочной очистки

масла: / — сырье; // — 2,5% раствор едкого натра; /// — щелочные отходы; IV— вода; V — воз-Дух; VI — очищенное масло.

Процесс кислотно-щелочной очистки масел имеет ряд недостат­ков по сравнению с селективным методом очистки. Масла, очищен­ные серной кислотой, имеют более низкий (на 10—12 единиц) ин­декс вязкости. Эффективно используется лишь 40—50% кислоты. Кислый гудрон не находит достаточного применения. Потери мас­ла с кислым гудроном весьма значительны и составляют 3—10% (.масс.) для дистиллятных и 25—30% (масс.) для остаточных масел.

§ 74. ГИДРООЧИСТКА МАСЕЛ

Цель процесса гидроочистки масел — улучшение цвета и ста­бильности, некоторое повышение индекса вязкости, значительное снижение содержания серы и кокса. Гидроочистка масел может эф­фективно применяться в различном сочетании с основными процес­сами масляного производства в зависимости от качества сырья и требований к готовым маслам. Обычно масла подвергают гидро­очистке после очистки избирательными растворителями. В этом случае гидроочистка применяется вместо очистки отбеливающими землями (так называемая гидродоочнстка масел),

m

Гидроочистке подвергают депарафинированные масла из дис-тиллятных рафинатов после очистки фенолом и фурфуролом, а так­же депарафинированные масла из остаточных фракций после де-асфальтизации пропаном и фенольной очистки.

Кроме того, имеется положительный опыт применения- про­цесса гидроочистки до и вместо селективной очистки. Энергети­ческие масла, например, из восточных нефтей Советского Союза, получаемые очисткой селективными растворителями, не обладают требуемой стабильностью против окисления. Применение гидриро­вания, наоборот, приводит к получению в этом случае высокоста-бнльного масла. Масла, очищенные селективными растворителями, обладают более однородным составом и содержат меньше серни­стых соединений, смол и полициклических ароматических углево­дородов, чем неочищенные продукты тех же пределов выкипания. Это обстоятельство приводит к необходимости проводить гидриро­вание рафинатов в более мягких условиях.

Побочными продуктами гидроочистки являются сероводород, углеводородные газы и отгон (к. к. ниже 350 ^СС). Сероводород ис­пользуется для производства серы или серной кислоты, углеводо­родные газы применяются в качестве топлива непосредственно на установке, отгон добавляется к котельным топливам для снижения их вязкости.

Характеристика масляных дистиллятов до и после гидродо-очистки приводится в табл. 22.

ТАБЛИЦА 22

Результаты гидроочистки моторных масел

Масло ДС-8

Масло ДС-11

Остаточное масло

Показатели

очищен­ное

очищен­ное

исходное

очищен­ное

Вязкость при 100 °С,

мм²/с ......................

Индекс вязкости . . Содержание серы, %

(масс.).....................

Коксуемость,

% (масс.)................

Цвет (по КН-51,

15:85), мм . . . .

8,3 85

1,1

0,16

35

7,9

88

0,6 0,1 98

10,5 82

22

9,7 84

0,7

80

21

1,0

0,45

6,5*

20,8

0,8

0,27

3,1*

* Цветв чарках NPA.

Из табл. 22 видно, что в результате, гидроочистки индекс вяз­кости несколько повышается, а коксуемость, содержание серы — снижаются.

Отечественная промышленная установка гидроочистки масел имеет три параллельных потока производительностью 120 тыс. т/год каждый. Потоки могут перерабатывать как одинаковое, так и раз­ное сырье одновременно. Каждый из потоков состоит из двух

367

частей: 1) блок гидроочистки масел и регенерации катализатора; 2) блок очистки циркуляционного газа от сероводорода.

Технологическая схема. Технологическая схема блока гидро­очистки масел для одного потока приводится на рис. 100.

Схема реакторного блока установки за исключением двухсту­пенчатой сепарации смеси продукта с циркуляционным газом (го­рячей в С-1 и холодной в С-2) не отличается от схемы реакторного блока гидроочистки дизельного топлива. Стабилизация гидрогени-зата состоит из следующих операций.

Рис. 100. Технологическая схема устаноики ги^роочнстки масел:

/ — сырье; // — иодородсодержащий газ риформипга; /// — гидроошщгиное масло;

IV— углеводородный газ; V — отгон; VI— сероводород;; VII — водяной пар; VIII — моно-

этаноламин; IX — вода; X— некондепсироваиные газы.

Гидрогенизат из сепаратора С-1 и С-2 самотеком поступает в отпарную колонну К-1, где легкие фракции и основная часть серо­водорода отгоняются с водяным паром. Легкие фракции и газы с верха колонны К-1 конденсируются в конденсаторе-холодильнике ХК-1 и разделяются в сепараторе С-3, откуда газ подается в печи установки в качестве топлива. Легкий продукт насосом Н-2 отво­дится с установки, часть его используется для острого орошения колонны К-1-

С низа колонны К-1 масло, содержащее влагу, поступает в ко­лонну вакуумной сушки /С-2, где вакуум поддерживается при по­мощи двухступенчатого пароструйного эжектора А-2. Гидроочи-щенное масло с низа колонны К-2 насосом Н-3 прогоняется через теплообменник Т-1 и рамный фильтр Ф-1. В рамном фильтре отде­ляется катализаторная пыль. Чистое масло направляется с уста­новки в товарный парк завода.

Схема очистки газа от сероводорода раствором моноэтанолами-на описана в § 58.

Технологический режим процесса.В процессе применяется таб-летированный неподвижный алюмокобальтмолибдецовый или алю-

368

момолибденовый катализатор. Ниже приводится технологический режим процесса:

Объемная скорость, ч^_|.........................................    1,5—2

Кратность циркуляции водородсодержащсго

газа, м³/м³ .................................................. 125—300

Температура, °С

в реакторе...................................................... .... 250—300

в С-1............................................................... 200-240

в С-2............................................................... .......... 40

в К-1............................................................... ..... 195-235

Давление, МПа

в реакторе....................................................... .... 3,5—40,0

в К-1................................................................      0,14

в К-2................................................................   0,0133

Расход. водяного пара, % (масс.) на сырье

колонн................................................................ ......... 5—8

Регенерация катализатора газовоздушным методом осущест­вляется в следующих условиях:

Температура, °С                                550

Давление, МПа                                  4,0

Время выжига, ч                               30

Материальный баланс процесса гидродоочистки

дистиллятных и остаточных масляных фракций

сернистой нефти [в % (масс.)]

Легкие и средние Остаточные
дистиллятные       масла

масла

Поступило:

Масла........................................................... .......... 100,00            100,00

Водород 100%-пый (па реакцию) . . .       0,93               1,25

Итого . . .  100,93            101,25

Получено:

Масла........................................................... .... 90,00—98,50     97,50

Углеводородные газы................................. ............ 0,63               0,85

Сероводород.................. ..... 0,16—0,27          0,36

Отгон............................................................ ...... 0,64 — 1,03          2,04

Потери.......................................................... ........... 0,50               0,50

Итого ...            100,93            101,25

Аппаратура. Реактор гидроочистки представляет собой цилиндрический аппарат с шаровыми днищами высотой 12,83 м и диаметром 1,3 м. Стенка реактора выполнена из двухслойной ста­ли. Катализатор уложен сплошным слоем высотой 9,4 м. На ка­ждом из потоков установлен один реактор.

Трубчатые печи выполнены с беспламенными панель­ными горелками и рассчитаны на теилонапряженность радиантных труб 17—20 кВ-^/м².

369

Получение масел из гидроочищенного сырья.Эффективность существующих процессов селективной очистки масляного сырья не всегда достаточно высока из-за удаления с нежелательными компонентами значительной части ценных углеводородов, особенно при выработке масел с индексом вязкости 90 и выше. Исследова­ния показали, что предварительная гидроочистка масляных дистил­лятов и деасфальтизатов остаточных масел на обычных катализа­торах гидроочистки позволяет значительно улучшить работу уста­новок селективной очистки.

Примерные технико-экономические показатели на 1 т гидроочищенного масла

Водород 100%-ный . . 3—5              Вода, м³ ................... ............ 7—10

Катализатор, кг ... . 0,045—0,078      Электроэнергия, МДж . 288,8—378
Пар, МДж........................ 213,7-276,5       Топливо, кг...................... ........... 14-16

Глава XI

ПРОИЗВОДСТВО НЕФТЕПРОДУКТОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

§ 76. ТВЕРДЫЕ ПАРАФИНЫ И ЦЕРЕЗИНЫ

Большую часть товарных парафинов производят на нефтепере­рабатывающих заводах при переработке дизельных и масляных фракций парафинистых нефтей. Твердые парафины получаются при депарафинизации дистиллятных масел, церезин — при депарафи-низации остаточных масел. Кроме того, церезин получают при пе­реработке озокерита путем выплавления органической части, от­гонки легкой части и очистки от смолистых веществ твердого остатка. В настоящее время выпускаются: парафин нефтяной для пищевой промышленности (ГОСТ 13577—71), парафины нефтяные (ГОСТ 16960—71), церезин (ГОСТ 2488—73). Температура плав­ления парафинов порядка 50—58 °С, температура каплепадения це­резинов 57—80 ^СС. Парафины (кроме марок парафина для синтеза и спичечного) представляют собой массу белого цвета без запаха. Для разных марок парафинов допускается содержание масла от 0,5 до 5%. Для пищевых парафинов исключается присутствие бенз-пирена.

Парафиновые углеводороды выделяют из нефтяных фракций: 1) непосредственным охлаждением; 2) охлаждением с примене­нием избирательных растворителей.

Для получения парафина первым способом дистиллятную мас­ляную фракцию, содержащую 20—30% парафиновых углеводоро­дов, с вязкостью при 50 °С не более 9—11 мм²/с охлаждают в хо­лодильниках и кристаллизаторах, как правило, в две ступени. Предварительно нагретый дистиллят охлаждают в первой ступени до 12—16°С, выделившиеся твердые углеводороды отделяют филь-"^чнием; во второй ступени охлаждают до 2 °С фильтрат первой ■ '■нова отделяют твердые углеводороды. Твердый продукт "' объединяют. Он представляет собой неочищенный -чйся в дальнейшей переработке, и носит назва-

"•пафиновых углеводородов с примене-

"".лей подробно рассказано в § 71.

'ии масляных дистиллятов про-

■чт сырьем для производства

^точных масел и получив-

371

ший название петролатума, является сырьем для производства це­резина.

Гач и петролатум содержат значительное количество масла, по­этому для получения товарного парафина и церезина их необхо­димо подвергнуть обезмасливапию. Процесс обезмасливания мож­но вести или способом потения, или с. применением избирательных растворителей.

Обезмасливание парафина способом потения.Потение — перио­дический процесс, который проводится в специальных теплоизоли­рованных камерах, имеющих по стенам паровые змеевики. Внутри

камер устанавливают аппара­ты для потения, которые состо­ят нз неглубоких прямоуголь­ных железных тарелок разме­ром 12 X 3 X 0,2 м, установ­ленных одна над другой. Дно каждой тарелки представляет обращенную вниз пирамиду, из вершины которой выходит сливная труба. Все сливные трубы собираются в общий коллектор. В тарелке устано­влена горизонтальная метал­лическая решетка, на которую укладывают сетку и водяной змеевик. Под сеткой имеется паровой змеевик. Общий вид этажерки, составленной из 10 тарелок, показан на рис. 101. Перед началом процесса потения тарелки наполняют водой до решетки. На воду наливают слой в 15 см расплавленного гача, по­дают в водяной змеевик воду и охлаждают парафин до темпера­туры на 5—6 °С ниже температуры полного затвердевания. Воду из тарелок спускают. Полученный тонкий слой парафина удержи­вается сеткой. Камеру плотно закрывают и начинают нагревать со скоростью 1 °С/ч при помощи змеевиков, расположенных на стенах камеры, примерно до 40 °С (в зависимости от температуры плав­ления парафина). При этом из гача вытекает смесь масла и низко­плавкого парафина. Этот продукт получил название отека. Отек возвращают в дистиллят перед первой ступенью охлаждения, д*"¹" ло полностью удаляется вместе с низкоплавкими парафин тавшийся высоконлавкий парафин расплавляют. ^г-пар в паровой змеевик, и собирают в специа,г резервуар. Из 100% гача получается фина-сырца.

Обезмасливание парафина с г творителей.Непрерывный про!' латумов с применением изб'' процессу депарафинизаци

372

ном режиме. Ниже приводится режим работы установки обезмас-ливания парафина производительностью 260 т/сут:

Соотношение

растворитель: сырье перед фильтром. (4,5 + 5) :1

растворитель: парафин на I ступени .             4:1
Температура, °С

раствора......................................................          80

фильтрования

на I ступени                                        0—1

на II ступени                                             5—6

Давление раствора, МПа................................... ............ 1,2

Материальный баланс установки обезмасливания гача [в % (масс,)]

Поступило:                                                       Получено:

Гач...............................................   100   Раствор парафина

Растворитель...............................   500         парафин неочищенный . .   56

рлстворитель                ....... 132

Итого ...  600       Раствор масла

отходы масла.......................     44

растворитель                ....... 368

Итого . . .  600

Процесс депарафинизации масел и обезмасливания гача не­редко совмещают на одной установке. Вслед за получением гача в фильтре I ступени установки депарафинизации масел его под­вергают обезмасливанию в фильтрах II и III ступеней. Комбини­рование процессов депарафинизации масел и обезмасливания га-чей позволяет иметь одно отделение регенерации растворителя, сократить количество оборудования и обслуживающего персонала.

Обезмасленный парафин-сырец по цвету, запаху, содержанию ароматических углеводородов и смолистых веществ не удовлетво­ряет требованиям ГОСТа, поэтому его следует дополнительно очи­щать одним из следующих способов:

1) сернокислотная очистка с последующей доочисткой отбели­вающими землями методом перколяции;

2) непрерывная адсорбционная очистка на крошке алюмоси-ликатного катализатора;

3) гидроочистка на алюмокобальтмолибденовом катализаторе при давлении 4 МПа и температуре 330°С.

Для улучшения качества товарного парафина применяют при­садки, например полиэтиленовый воск.

Готовый парафин (жидкий, спичечный) транспортируется в железнодорожных цистернах или в бумажных мешках после от-дивки в плиты на специальных формовочных машинах. Существу-"томатические линии розлива и упаковки парафина.

§ 76. ПЛАСТИЧНЫЕ СМАЗКИ

лше многих лет для уменьшения трения и износа в ма-

механизмах, а также для защиты металлов от коррозии

ют пластичные смазки. Установлено, что загущенные

373

смазки применялись уже в древнем Египте за 3400 лет до нашей эры. Однако только в последние 25 лет началось бурное развитие производства пластичных смазок и значительное расширение их ассортимента, а мировое производство и потребление их возросло в 2—3 раза, достигнув миллиона тонн. Это в значительной мере объясняется развитием техники и появлением ее новых отраслей.

Особый интерес к пластичным смазкам стимулируется возмож­ностью получения смазочных композиций с весьма разнообразны­ми свойствами, пригодных для работы в сложных эксплуатацион­ных условиях, где смазочные масла оказываются неработоспособ­ными. К таким случаям следует отнести механизмы с высокой динамической нагрузкой (зубчатые и цепные передачи) или боль­шой скоростью вращения, когда масла не удерживаются в узле трения, коррозионные среды, вакуум, а также случай, когда смаз­ка должна обеспечить работу механизмов, к которым трудно под­вести смазывающее масло.

Классификация смазок по областям применения и ассортимент смазок, получаемых в Советском Союзе, уже были подробно рас­смотрены в § 14.

Пластичные смазки — мазеобразные продукты, не обладающие текучестью при обычных температурах, представляющие собой особый класс смазочных материалов, приготовляемых путем вве­дения в смазочные масла специальных, главным образом твердых мелкодисперсных загустителей, ограничивающих текучесть масел. Смазки — это коллоидные системы, имеющие пространственную структуру, образованную частицами загустителя. Жидкая фаза удерживается в полутвердом состоянии благодаря силам притяже­ния твердых частиц, а также механически включается внутрь кри­сталлов загустителя. Электронной микрофотографией, а также рентгеноструктурным анализом установлено, что большинство смазок имеет волокнистую структуру. Некоторые вещества (вода и Др.), называемые стабилизаторами, повышают прочность кол­лоидной структуры.

Сырье для изготовления смазок.Для производства смазок в качестве жидкой фазы применяют в основном нефтяные масла, кроме того синтетические масла, а также смеси нефтяных и синте­тических масел. Из .синтетических масел чаще всего используют сложные эфиры, полиалкиленгликоли, кремнийорганические жид­кости. Широкое применение синтетических масел ограничивается их дефицитностью и высокой стоимостью. Для бензоупорных сма­зок жидкой фазой служит касторовое масло.

Свойства пластичных смазок существенно зависят от при"' загустителя. По этому признаку смазки подразделяю"^-основных типа.

1. Смазки, загустителями в которых служат твердые растворяющиеся в маслах при температурах, близких к турам плавления, и образующие с маслами истинные ] при температуре плавления. К таким загустителям относя.

374

дые углеводороды: парафин, церезин, петролатум, лоск. Эти смаз­ки, применяемые в основном в качестве защитных, имеют сравни­тельно небольшой предел пластичности, ограниченный температу­рой плавления загустителя.

2. Смазки, загустителями в которых служат твердые вещества,
не взаимодействующие с маслами, но диспергирующиеся в них с
образованием коллоида. Такими загустителями являются мыла.
К этому типу относятся 85—90% всех изготовляемых и применяе­
мых в настоящее время смазок. В зависимости от катиона мыла
различают несколько групп смазок.

К первой группе относятся смазки, приготовляемые на мылах щелочных металлов (Na, Li). Эти смазки стабильны даже при не­больших [5—6% t^Macc-)] концентрациях загустителя. В зависимо­сти от концентрации загустителя и природы органического ради­кала мыла (из насыщенных или ненасыщенных жирных кислот, растительных или животных жиров, синтетических жирных кис­лот) эти смазки переходят в текучее состояние при температурах от 100 до 200 ^СС и даже выше. После расплавления и охлаждения они вновь обретают пластичную структуру, т. е. они как бы тер­мически обратимы. Литиевые смазки морозоустойчивы. Недостат­ком натриевых смазок является низкая водоупорность.

Ко второй группе относятся смазки, приготовляемые на мылах щелочноземельных металлов (Са, Ва). Они вполне устойчивы при содержании мыл 8—10% (масс). Если основным стабилизатором этих смазок является вода, то при нагревании до 100 °С они те­ряют воду и разрушаются. Примером такой смазки является каль­циевая смазка — солидол. Эта смазка водоупорна, ее можно при­менять во влажной среде.

Смазки на алюминиевых, свинцовых и цинковых мылах приме­няются значительно реже. Мыльные смазки используются в основ­ном как антифрикционные, но имеют также защитные свойства.

Для улучшения свойств смазок применяют мыла, приготовлен­ные одновременно на катионах щелочных и щелочноземельных металлов (Na, Са). Могут применяться также комплексные мыла высоко- и низкомолекулярных жирных кислот, содержащие один и тот же катион. Например, комплексную кальциевую смазку (кСа) получают загущением минеральных масел кальциевыми мылами стеариновой и уксусной кислот.

3. Смазки, загустителями в которых служат термически устой­
чивые органические и неорганические тонкоизмельченные веще­
ства. К таким веществам Относятся мочевина, сажа, слюда, сили-
кагель, сернистый молибден. Эти смазки в настоящее время значи­
тельно дороже мыльных и углеводородных и используются в тех
случаях, когда мыльные смазки неприменимы, например, в агрес­
сивных средах.

Качество смазок зависит от свойств и концентрации загустителя, а также от свойств загущаемого масла: его вязкости и химического состава. Прочность коллоидной структуры смазок улучшается стабилизаторами, которыми служат вода, щелочи, высоко- и

375

низкомолекулярные органические кислоты и их соли? спирты, эфи-ры. Для улучшения свойств смазок применяют также присадки.

Эксплуатационные свойства смазок.До недавнего времени о качестве смазок судили по двум показателям: температуре кап-лепадения и величине пенетрации, т. е. глубине проникновения в смазку конуса специального прибора. Первая величина характери­зует верхний температурный предел применения смазок, вторая — густоту смазки. Но поскольку обе эти величины весьма приблизи­тельно отражают поведение смазок в условиях эксплуатации, в на­стоящее время они служат лишь для контроля производства смазок.

Лучшее представление о поведении смазок в рабочих условиях дают структурно-механические свойства: предельное напряжение сдвига, или предел текучести, — усилие, которое нужно прило­жить, чтобы вызвать пластическую деформацию смазки, ее теку­честь. Предельное напряжение сдвига зависит от температуры и при повышенных температурах более точно характеризует верхний предел работоспособности смазок, чем температура каплепадения.

Температура, при которой предел текучести равен нулю, явля­ется истинной температурой перехода смазки из твердого состоя­ния в жидкое. При снятии нагрузки коллоидная структура смазки восстанавливается, хотя прочность ее становится меньше первона­чальной. Эта способность восстанавливать пластичность отражает тиксотропные свойства смазок.

Устойчивость коллоидной системы — одно из основных условий нормальной работы смазок в узле трения. Различают коллоидную и химическую стабильность смазок.

При низкой коллоидной стабильности вследствие нагрева или длительного хранения смазки проявляют способность к синере-зису — разделению фаз. В результате масло вытекает, смазка те­ряет пластичность и смазывающую способность или защитные свойства.

Воздействие кислорода воздуха, нагрева и других факторов вызывает окисление и разрушение как загустителя, так и масла. В мыльных смазках менее устойчивым компонентом является мы­ло, в защитных — масло. В смазках появляются кислоты, оказы­вающие корродирующее воздействие на металл, а также смоли­стые и углистые отложения; коллоидная система частично или полностью разрушается.

Технология производства смазок.Процесс производства смазок может быть периодическим или непрерывным. Заводам, выпускаю­щим смазки в большом ассортименте некрупными партиями, более выгодно иметь периодические установки; производство крупных партий одного сорта смазки целесообразно делать непрерывным.

Периодический процесс (цикл) приготовления или вар­ки антифрикционной мыльной смазки начинается с образования мыльной основы. В варочный котел загружают 15—30% мине­рального масла и всю порцию жирового компонента. Смесь нагре­вают до 80°С и добавляют к ней' водный раствор щелочи или суспензии щелочного компонента, количество которого рассчиты-

376

вают заранее. При интенсивном перемешивании и температуре 80—100°С происходит омыление жиров, после чего температуру повышают до 105—13б°С и выпаривают излишнюю воду. Затем к мыльной основе добавляют остальное количество масла и, тща­тельно перемешивая, нагревают. Кальциевые мыла необходимо нагревать до 100 °С, натриевые — до 200 °С. После окончания вар­ки смазку охлаждают.

Основная аппаратура для изготовления смазки — варочный ко­тел, снабженный паровой рубашкой и перемешивающим устрой­ством. Применяют разнообразные типы мешалок: рамные, про-

Рис. 102 Технологическая схема периодического про­цесса производства смазок:

/ — масло; // — жировой компонент; /// — вода; IV— суспензия

щелочного компонента (известковое молоко); V — готовая смазка;

VI — водяной пар; VII—конденсат.

пеллерные, якорные, планетарные и др. В рубашку котла при на­греве подают теплоносители: водяной пар, горячее масло, дифе-нильную смесь. По окончании варки в рубашку котла вводят воду. Стадию охлаждения не обязательно проводить в котле; для ох­лаждения используют специальные холодильные барабаны, холо­дильники типа «труба в трубе», снабженные валом со скребками.

Коллоидная стабильность и долговечность смазок улучшается, если после охлаждения подвергнуть смазки гомогенизации и деаэ­рации. Гомогенизация (создание однородной структуры) состоит в продавливании смазки через узкое кольцевое отверстие под дав­лением 20—25 МПа. Деаэрация осуществляется при продавлива­нии смазки через щелевые зазоры в полость аппарата, из которого непрерывно откачивается воздух.

Для правильного ведения технологического процесса устанавли­вают приборы контроля и регулирования температуры и давления,

377

а также приспособления для дозировки компонентов. Технологи­ческая схема процесса приводится на рис. 102.

Непрерывный процесс производства пластичных сма­зок на готовых мылах состоит в следующем. Готовый сухой стеарат лития измельчается в порошок, затем приготовляется суспензия порошка мыла в половине общего количества синтетического мас­ла. Суспензия нагревается до образования однородного расплава (от 30 до 205 °С) при прохождении через подогреватель типа «труба в трубе», снабженный валом со скребками. На выходе из теплообменника суспензия смешивается с остальным маслом, на­гретым в теплообменнике до 80 °С. Смазка, имеющая после сме­шения температуру 145 °С, охлаждается водой до 60 °С в холо­дильнике типа «труба в трубе» с внутренним валом и скребками. Компоненты дозируются специальными насосами.

Технология получения углеводородных смазок намного проще, чем мыльных, и сводится в основном к сплавлению компонентов при перемешивании, выпарке воды и охлаждению готового расплава. Такие распространенные защитные смазки, как технический вазе­лин и пушечную смазку, приготовляют на высоковязких маслах. Этот процесс легко можно сделать непрерывным, так как рецеп­тура и технология производства углеводородных смазок несложна.

§ 77. НЕФТЯНЫЕ БИТУМЫ

Потребление битумов во всех странах мира непрерывно возра­стает. В СССР потребление битумов распределяется между про­мышленным и гражданским строительством и строительством до­рог примерно как 65 : 35. В США и Западно-европейских странах более 70% битумов используется для строительства и ремонта до­рожных покрытий.

Значение битума в производстве покрытий первостепенно. Та­кие покрытия обеспечивают прочность, безопасность и в 2—2,5 раза дешевле, чем бетонные.

Битумы представляют собой темные пластичные нефтепродук­ты, жидкие, полутвердые и твердые, в зависимости от марки и на­значения. Битумы имеют наиболее высокую вязкость из всех про­дуктов нефтепереработки.-

С физико-химической точки зрения битумы являются сложной коллоидной системой асфальтенов и ассоциированных высокомо­лекулярных смол в среде масел и низкомолекулярных смол. Ас-фальтены могут образовывать в зависимости от количественного соотношения со смолами и маслами или жесткий каркас, или от­дельные мицеллы, адсорбирующие и удерживающие смолы. Масла представляют собой среду, в которой смолы растворяются, а ас-фальтены набухают.

Требования, предъявляемые к битумам, особенно дорожным, весьма разнообразны. Основное назначение дорожных битумов — связывание, склеивание частиц минеральных материалов (щебня, песка), придание им гидрофобных свойств, заполнение пространств

378

между их частицами. Поэтому от качества битумов зависят проч­ность и долговечность асфальтовых дорожных покрытий.

Дорожные битумы должны: а) сохранять прочность при повы­шенных температурах, т. е. быть теплостойкими; б) сохранять эластичность при отрицательных температурах, т. е. быть морозо­стойкими; в) сопротивляться сжатию, удару, разрыву под воз­действием движущегося транспорта; г) обеспечивать хорошее сцепление с сухой и влажной поверхностью минеральных материа­лов; д) сохранять в течение длительного времени первоначальную вязкость и прочность. Строительные битумы могут быть менее эла­стичными, но они должны быть более твердыми._#

В условиях эксплуатации под воздействием солнечного света, кислорода воздуха, высоких и низких температур, резких перепа­дов температур, усиленных динамических нагрузок битумы раз­рушаются. Разрушается коллоидная структура битума, смолы и асфальтены переходят в карбены и карбоиды, битум теряет спо­собность создавать цельный кроющий слой, становится хрупким, трескается и крошится. Кроме того, битум теряет способность при­липать к минеральным материалам: щебню, камню, песку. Все это ведет к разрушению дорог, толевых кровель, фундаментов, изоля­ции трубопроводов и пр.

Для целей дорожного строительства применяют быстро, средне и медленно густеющие битумы марок БГ, СГ и МГ, а также вязкие улучшенные битумы марок БНД, для гражданского и промышлен­ного строительства — битумы нефтяные марок БН.

Эксплуатационные свойства готовых битумов контролируют ря­дом показателей: глубиной проникновения иглы (в мм) при 25°С, температурой размягчения (в °С), определяемой методом кольца и

ТАБЛИЦА 23

Характеристика битумов

379.

шара, растяжимостью (в см) при 25 °С, температурой хрупкости (в ^СС), когезией (в МПа, или кгс/см²) при 20 °С и адгезией. Глу­бина проникания иглы и температура размягчения характери­зуют твердость битума, растяжимость — его эластичность. Когезия, т. е. прочность тонких слоев битума при испытании на разрыв, свидетельствует о прочности битума, температура хрупкости — о морозостойкости. Адгезия (или прилипание) — способность проч­ного сцепления с минеральными материалами — определяется только качественно.

Основные технические требования к вязким дорожным и строи­тельным битумам приведены в табл. 23. Для жидких битумов од­ной из главных величин является вязкость (в с), определяемая при 60 °С по вискозиметру с отверстием 5 мм. Например, битумы марок БГ-40/70, СГ-40/70, МГ-40/70 имеют вязкость 40—70 с.

Применение различных марок битумов зависит от способа стро­ительства дорожных покрытий; поверхностная обработка — марки СГ-25/40, СГ-40/20, СГ-70/130, СГ-130/200, МГ-70/130, МГ-130/200, БНД-130/200; пропитка — марки БНД 130/200, БНД-90/130; смеше­ние в асфальтосмесителе — марки СГ-40/70, СГ-70/130, МГ-40/70, МГ-70/130, БНД-60/90, БНД-40/60; машинное смешение на строя­щейся дороге —марки С Г-15/25, СГ-25/40, СГ-40/70, СГ-70/130, СГ-130/200, МГ-25/40, МГ-40/70, МГ-70/130.

Соотношение компонентов, входящих в состав битума, влияет на его свойства. Чем больше в битуме асфальтенов, тем битум тверже, смолы улучшают эластичность битума и его цементирую­щие свойства, масла сообщают битумам морозостойкость.

Зависимость эксплуатационных свойств битумов от их химиче­ского состава характеризуется величинами отношений содержания асфальтенов к содержанию смол А/С и суммы асфальтенов и смол к содержанию масел (A-f-C)/M. Битумы, сочетающие хорошую тепло- и морозостойкость с высокой прочностью, содержат около 23% смол, 15—18% асфальтенов и 52—54% масел; А/С = = 0,5 ~ 0,6; (А + С) /М = 0,8 -г- 0,9.

Для улучшения адгезионных свойств битумов применяют при­садки, представляющие собой поверхностно-активные вещества (ПАВ). В качестве ПАВ обычно применяют кубовые остатки раз­гонки синтетических жирных кислот [1—4% (масс.)].

Способы получения битумов.Битумы можно получать одним из трех способов:

1) глубокая вакуумная перегонка мазута;

2) окисление остаточных нефтепродуктов воздухом при высо­кой температуре;

3) компаундирование остаточных и окисленных продуктов.

Качество готовых битумов зависит в первую очередь от каче­ства сырья, а для окисленных битумов еще и от температуры, про­должительности окисления и расхода воздуха.

Наилучшим сырьем для производства битума служат остаточ­ные продукты переработки тяжелых смолисто-асфальтеновых неф-тей: гудроны, крекинг-остатки, асфальты и экстракты очистки

380

масел. Чем больше содержание смолисто-асфальтеновых компо­нентов в нефти, чем выше отношение асфальтены: смолы и чем меньше содержание твердых парафинов, тем выше качество полу­чаемых битумов и проще технология их производства.

Из гудронов, имеющих оптимальные соотношения А/С и (А + С)/М, получают битум глубокой вакуумной перегонкой. Вы-сокопарафинистые нефти — наихудшее сырье для получения би­тума. Высокое содержание парафина в нефтях отрицательно ска­зывается на важнейших эксплуатационных показателях битумов: прочности и прилипаемости к минеральным покрытиям. Нефти, из которых получают битумы, должны быть хорошо обессолены.

Характеристика гудронов, получаемых из советских нефтей и наиболее пригодных для производства окисленных битумов, при­водится в табл. 24.

ТАБЛИЦА 24

Характеристика гудронов смолистых нефтей

При окислении гудронов часть масел превращается в смолы, часть смол переходит в асфальтены. В результате количество смол практически остается неизменным,'а отношения А/С и (А + С)/М приближаются к оптимальным значениям.

Технология окисления битумов.Окисленные битумы получают при одновременном воздействии на нефтяные остатки кислорода воздуха и высокой температуры. Чем выше температура, тем бы­стрее протекает процесс. При слишком высокой температуре, од­нако, ускоряются реакции образования карбенов и карбоидов, что недопустимо.

Окисленные битумы получают как периодическим, так и непре­рывным способами. Непрерывный способ производства может быть бескомпрессорным и компрессорным. Периодический процесс мало­производителен и дает битум низкого качества.

Бескомпрессорный метод осуществляется в горизонтальном ап­парате с несколькими реакционными и одной отстойной секциями. Воздух подается в сырье вращающимися диспергаторами, при этом образуется высокодисперсная система, достигается хороший кон­такт воздуха с жидкой средой, ускоряется процесс окисления. Бес­компрессорный метод пока не получил широкого распространения из-за сравнительно высоких эксплуатационных затрат.

381

Основным аппаратом установок непрерывного действия для производства битума с подачей воздуха компрессором является либо трубчатый реактор, либо окислительная колонна. Окислитель­ные колонны зарекомендовали себя как высокопроизводительные аппараты в производстве дорожных битумов, трубчатые реак­торы — в производстве строительных битумов. Отдельные установ­ки имеют в своем составе оба аппарата. Остальные детали схемы почти полностью совпадают. Установка для получения дорожных и строительных битумов непрерывным окислением в трубчатом реак­торе состоит из трех одинаковых параллельных блоков. Она дает возможность одновременно получать две марки строительных би­тумов и тяжелый компонент дорожного битума.

Я-1

А-1

тггттт V

Рис. 103. Технологическая схема установки непрерывного производства окисленного битума:

/—гудрон; // — воздух; /// — газы реакции; IV — отгон; V —готовый битум.

Дорожные битумы получают компаундированием переокислен­ного компонента с температурой размягчения 65 °С и разжижи-телей.,

Технологическая схема установки (одного блока) показана на рис. 103.

Гудрон насосом Н-1 подается через печь П-1 в смеситель М-1, куда компрессором нагнетается воздух. В смеситель также посту­пает циркулирующий продукт с низа колонны К-1. Из смесителя М-1 смесь воздуха и продукта входит в реактор Р-1, окисляется и вводится в верхнюю часть испарителя К-1. Жидкость спускается сверху вниз, в это время от нее отделяются азот, остаток кисло­рода, газы окисления, пары отгона («черной солярки»). Часть би­тума с низа колонны К-1 в качестве рециркулята подкачивается насосом Н-2 в смеситель М-1. Из середины колонны К-1 готовый битум насосом Н~3 через холодильник Х-1 направляется в емкость Е-1, откуда через специальное разливочное устройство битумом за­полняют крафт-мешки.

Пары и газы с верха колонны К-1 поступают в конденсатор-хо­лодильник Х-2, а затем сконденсировавшийся жидкий продукт от­деляется от газов в сепараторе С-1. С низа сепаратора С-1 отгон отводится с установки. Газы из сепаратора С-1 дожигаются в печи П-3.

382

Технологический режим установки

Температура, °С

сырья на входе в установку......................... ..... 100—160

сырья на выходе из П-1................................ 230—250

воздуха на входе в М-1.................................      150

смеси в Р-1.....................................................      260

битума после Х-1........................................... .......... 170

Давление МПа

воздуха на входе и AI-/................................      0,9

смеси на входе в Р-1......................................      0,8

смеси на выходе из Р-1.................................       0,3

Расход воздуха, м³/м³ продукта........................ 100—130

Отношение рециркулят : сырье...........................      6:1

Окисление битумов протекает с выделением тепла. Теплота ре­акции колеблется в широких пределах (192—1035 кДж/кг) в зави­симости от состава исходного гудрона и его температуры размяг­чения, а также от температуры размягчения получаемого битума.

Материальный баланс установки [в % (масс.)]

Поступило:                                                      Получено:

Гудрон......................................... 30,20      Битум БНДп-130/200............... 13,39

Асфальт деасфальтизации   . . 41,10      Битум БНДп-90/130....... ..... 13,39

Экстракт селективной очистки 25,30      Битум БНДп-60/90............... ... 26,78

ПАВ............................................. 3,40      Битум БНДп-40/60........... ..... 13,39

-----------------------------        Битум БН-IV............... ■ . . 14,33

Итого . . . 100,0      Битум БН-V.................. ..... 14,33

Отгон........................................... ....... 2,30

Потери (газы окисления) . . . 2,09

Итого . . . 100,0

Аппаратура. Реактор установки производительностью 250 тыс. т/год представляет собой цилиндрический аппарат диаме­тром 2,42 м и высотой 11 м с вертикально расположенным змееви­ком из стали Х5М диаметром 150 мм (при более высокой произво­дительности диаметр змеевика равен 200 мм); скорость продукта в змеевике 11—12 м/с. Снизу в реактор подается воздух, обдуваю­щий змеевик снаружи. Таким образом достигается мягкий съем тепла реакции. Нагретый воздух уходит н атмосферу. Смеситель — цилиндрический аппарат с нижним и верхним коническими дни­щами. Продукт вводится снизу по центру, воздух подается в ниж­нюю часть цилиндра через распределитель.

Испаритель — аппарат колонного типа диаметром 2,6 м и высотой 14 м, снабженный внутри направляющим спиральным же­лобом, по которому продукт стекает сверху вниз. Для охлаждения битума и газов реакции применяют воздушные холодильники,

Окислитель колонного типа (рис. 104) имеет диаметр 3,3 м и высоту 23 м. Диаметр более 3,5 м нецелесообразен, так как в большом сечении трудно осуществить равномерное диспергирова­ние воздуха. Воздух вводится через маточник в нижней части ап­парата, продукт подается в середину колонны и выводится снизу.

Техника безопасности. Битумы и гудроны, нагретые до высокой температуры, в присутствии кислорода воздуха способны самовос-

383

пламеняться. Резкое изменение расхода воздуха, сырья, рецирку-лята может вызвать загорание внутри аппаратуры; резкое измене­ние температуры на выходе из печи может привести к закоксовыванию реактора, внезап­ному увеличению давления и разрыву аппара­туры. Поэтому на установке кроме обычных мер по герметизации оборудования и тща­тельного контроля за технологическим режи­мом следует применять аварийную блокиров­ку. С прекращением подачи рециркулята ав­томатически отключается подача воздуха в смеситель.

Транспортировка битумов.Жидкие и полу­
жидкие битумы разливаются в железнодорож­
ные цистерны и полувагоны (бункеры), а так­
же в автобитумовозы. Высокоплавкие би-
М>                       тумы затаривают в бумажные мешки или от-

^     '              ливают в специальные разборные формы.

Мешки и болванки перевозят по железной до­роге и автотранспортом.

Примерные технико-экономические показатели работы битумных установок различного типа

Пар, кг/кг . . Вода, м³/кг . Электроэнергия

Дж/кг ... Топливо, кг/кг

§ 78. ПРИСАДКИ

Присадки представляют собой сложные хи­мические вещества, в состав молекул которых входят алкилфенолы, сера, фосфор, кислород, азот, металлы (кальций, барий, магний, цинк). Гетероатомы очень часто входят в со­став молекулы присадки в виде таких слож­ных группировок, как, например, ксантогена-товая (I) или дитиофосфатная (II):

Р

-о/ \s-

II

—О—С;

Производство присадок осуществляется путем многостадийного органического синтеза. В процессе синтеза чаще всего необходимо проведение таких промежуточных стадий, как алкилирование, фос-фирование, осернение, сульфирование, карбоксилирование, хлори­рование, конденсация, полимеризация. Кроме основных стадий не-

384

обходимы еще и вспомогательные процессы: отделение промежу­точных продуктов реакции от непрореагировавших веществ, нейтрализация, сушка, удаление растворителей и катализаторов.

В качестве исходных веществ в произподстве присадок приме­няют алкилфенолы, сульфокислоты, олефины, хлорированные пара­фины, нафталин, серный ангидрид, пятисернистый фосфор, углекис­лый газ, гидрат окиси бария, гидрат окиси кальция, органические кислоты, спирты и многие другие продукты, а в качестве раствори­телей — бензин, бензол, толуол, различные спирты, керосин, воду. Например, синтез беззольной моющей сукцинимиднои присадки происходит в два этапа.

На первом этапе получают алкенилянтарный ангидрид путем присоединения к малеиновому ангидриду полиолефина, имеющего концевую двойную связь:

RCH=CH₂ -Ь НС--- СИ   200—250°С' Ю-зоч RCH=CH—НС--- СН₂

0=С\ /С=0                                          0=С\ /С=0

О                                                       О

где R — полиалкенил (М = 300—3000), например остаток поли­этилена, полипропилена, полиизобутилена, сополимера изобути-лена и стирола.

Во второй стадии алкенилянтарный ангидрид взаимодействует с аминами и в результате образуется имид алкенилянтарной кис­лоты — алкенилсукцинимид:

RCH=CH—НС----- CH₂ + H₂NR' ₁₄₀-₂oo°c RCH=CH—НС--- СН₂

|   |             -------- *                |   |   +Н₂0

0=С\ /С=0                                        0=С\ /С=0

О                                                     NR'

Процесс получения фосфорной противозадирной присадки ДФ-11 складывается из восьми этапов.

1. Получение диизобутилдитиофосфорной кислоты путем фос-
фирования изобутилового спирта пятисернистым фосфором и раз­
бавление продуктов реакции минеральным маслом:

С₄Н₉Оч  xS
4С₄Н₉ОН + P₂S₅ —> 2      у>' + H₂S

с₄н₉ск ^sh

2. Получение диизооктилдитиофосфорной кислоты путем фос-
фирования изооктилового спирта пятисернистым фосфором и раз­
бавление продуктов реакции минеральным маслом:

C₈Hi₇C4 .jS
4C₈H₁₇OH + P₂S₆ —> 2       )Р(  +H₂S

С₈Н₁₇СК ^XSH

3. Отделение от раствора продуктов реакции фосфирования
механических примесей, непрореагировавшего пятисернистого фос­
фора и смол путем фильтрования или отстоя.

385

Рис. 105. Технологическая схема установки для

/—изобутиловый спирт; //—нзооктиловый спирт; /// — минеральное масло VI—отходы; VII—окись цинка; VI1J — готовая присадк

4. Нейтрализация смеси диалкилдитиофосфорных кислот оки­сью цинка:

/^s       Ч

(с,н₉о)₂р; +zno+ ;р(с₈н,₇о)₂ —>

^Nsii           hs/

*        s   s

—+ (С₄Н₉0)₂Р^               %(C₈H₁₇0), + H,0

⁴S—Zn—S^X

5. Разбавление продуктов нейтрализации растворителем и от­деление грубых примесей центрифугированием.

6. Повторное центрифугирование или фильтрование.

7. Отгон растворителя и добавление минерального масла.

8. Затаривание.

Технологическая схема.Технологическая схема периодического процесса производства присадки ДФ-11 приводится на рис. 105.

Изобутиловый спирт из емкости товарно-сырьевой базы завода насосом Н-1 через мерник Е-1 подается в реактор Р-1. Одновре­менно в аппарате М-1 готовится суспен­зия пятисернистого фосфора в минераль­ном масле. Изооктиловый спирт вводит­ся в реактор Р-2 из емкости Е-2. Спир­ты нагреваются в реакторах до 60 °С, суспензия пятисернистого фосфора до 80 ^СС, затем суспензия подается в ре­акторы Р-1 и Р-2 и перемешивается в течение 40—60 мин. В следующие 20 мин температуру поднимают до 90— 95 °С, выдерживают 30 мин и охлаж­дают смесь до 35 °С.

После отбора пробы продукты реак­ции разбавляют минеральным маслом. Из реактора Р-1 (Р-2) продукты реак­ции поступают в отстойник Е-3 (Е-4). От­стой длится 2 ч. Затем нижний слой сливается, а верхний перекачивается на­сосом Н-5 в нейтрализатор Р-3, куда также добавляется растворитель — бу­тиловый спирт — и окись цинка. Темпе­ратура нейтрализации 20—25 °С, продолжительность нейтрализа­ции 10—12 ч. После нейтрализации продукт отстаивается в те­чение 24 ч.

От отстоявшегося продукта — готовой присадки в растворе бутилового спирта — в центрифуге А-1 отделяются механические примеси, а затем в реакторе Р-4 — растворитель под неглубоким вакуумом 26,6 кПа при 85 °С. Пары бутилового спирта конденси­руются в холодильнике Х-3 и собираются в вакуум-приемнике Е-6, откуда насосом Н-8 возвращаются в нейтрализатор Р-3. Готовую

387

присадку разбавляют веретенным маслом АУ и затаривают в же­лезные бочки. Все отходы производства разбавляют мазутом и сжигают в специальной печи.

Материальный баланс производства присадки ДФ-11 [в % (масс.)]

Поступило:                                                     Получено:

Изобутиловый спирт.................. 4,54      Присадка ДФ-11......................... 33,70

Изооктиловый спирт................     7,94   Отгоняемый растворитель . . 57,31

Пятисернистый фосфор .... 7,14      Сероводород........................................   1,01

Масло веретенное АУ .... 16,82      Потери растворителя......................... ....... 3,37

Окись цинка................................     2,83          Отходы отстоя и центрифугм-

Растворитель............................... 60,73         рования................................    3,57

---------------------------- ,     Прочие потери....................... ....... 1,04

Итого . . . 100,00

Итого . . . 100,00

Аппаратура. Основным аппаратом для проведения фосфирова-ния, нейтрализации и отгона растворителя является реактор с пе­ремешивающим устройством (рис. 106), снабженный рубашкой, куда по необходимости можно подавать или водяной пар, или воду. Температура в аппарате легко регулируется увеличением или уменьшением расхода теплоносителя и хладагента. Корпус аппа­рата, а также вал и лопасти мешалки изготовлены из легирован­ной стали. Мешалка приводится во вращение от электродвигателя, установленного на крышке аппарата.

Техника безопасности. В производстве фосфорной присадки используют такие токсичные и взрывоопасные вещества, как пяти­сернистый фосфор, изобутиловый и бутиловый спирты. В резуль­тате реакции получается токсичный газ — сероводород. Поэтому на установке принимаются следующие меры для обеспечения нормаль­ных условий труда:

1) надежно герметизируются насосы, фланцы, трубопроводы и аппаратура;

2) для продувки аппаратов к ним подводится инертный газ;

3) сероводород улавливается в щелочном скруббере;

4) устанавливается звуковой сигнализатор, оповещающий о при­сутствии сероводорода в воздухе помещения;

5) устанавливается общая вентиляция всего помещения.

§ 79. НЕФТЯНЫЕ КИСЛОТЫ

Нефтяные кислоты содержатся в керосиновых, дизельных и масляных фракциях. Чем выше температурные пределы выкипа­ния нефтяных фракций, тем больше молекулярная масса сопутст­вующих им нефтяных кислот. Как правило, нефтяные кислоты со­держат в составе молекулы одну карбоксильную группу, поэтому кислотное число с повышением молекулярной массы уменьшается.

Кислотное число (количество миллиграммов КОН, необходимое для нейтрализации одного грамма кислот) нефтяных кислот керо­синовых фракций составляет 270—280 мг КОН/г, дизельных фрак-

388

ций — 220—230 мг КОН/г. Молекулярная масса нефтяных кислотколеблется от 200до 350и находится в обратной зависимости от кислотного числа (КЧ):

Нефтяные кислоты при взаимодействии со щелочами образуют соли, называемые мылами. Мыла растворяются в водном растворе щелочи лучше, чем в нефтяной фракции, и поэтому концентриру­ются при щелочной очистке нефтепродуктов в щелочяых отходах. В раствор щелочи,вместе с мылами переходит часть углеводородов очищаемой фракции, получивших название неомыляемых веществ. Количество увлекаемых углеводородов увеличивается с возраста­нием температурных пределов выкипания очищаемых фракций. При очистке керосиновых фракций неомыляемые вещества со­ставляют 5—6% (масс.) от органической части щелочных отхо­дов, при очистке дизельных фракций эта величина возрастает до 18% (масс), а для масляных фракций — даже до 40—60% (масс).

Щелочные отходы являются источником-для получения мыло­нафта, асидол-мылонафта, асидола, эмульсола, дистиллированных нефтяных кислот.

Мылонафт — мазеобразное вещество от соломенно-желтого до темно-коричневого цвета. Содержит в своем составе натриевые мыла нефтяных кислот, неомыляемые вещества, минеральные соли и примерно 507о и выше воды. Для выделения мылонафта из ще­лочного раствора применяют высаливание, т. е. вытеснение мыл из раствора поваренной солью. Поваренная соль лучше растворя­ется в воде, чем натриевые мыла нафтеновых кислот, вследствие чего мылонафт всплывает на поверхность раствора. Кроме выса­ливания применяют также выпаривание, воды.

Асидол-мылонафт представляет собой смесь мылонафта и сво-. бодных нефтяных кислот (асидола). Асидол-мылонафт содержит около 30% воды и около 70% смеси кислот, мыл и неомыляемых веществ. При обработке щелочных отходов слабой серной кисло­той, взятой в недостатке, часть мыл разлагается с выделением свободных нефтяных кислот. Вследствие большой растворимости мыл в кислотах достаточно выделить только часть кислот, чтобы в образовавшийся кислотный слой перешел из щелочного раствора весь остаток нефтяных мыл.

Асидол — маслянистая жидкость, состоящая из свободных неф­тяных кислот с растворенными в них углеводородами масла (не-омыляемыми) и 5% воды. Получают асидол при обработке щелоч­ных отходов слабой серной кислотой в количестве, достаточном для разложения всех натриевых мыл нефтяных кислот, содержа­щихся в растворе.

Эмульсол — продукт, применяемый для охлаждения металлоре­жущих инструментов. Для его приготовления используют щелоч­ные отходы после очистки маловязких масляных фракций. Мыла нефтяных кислот вытесняют (высаливают) из щелочных отходов

389

крепким растворомедкого натра. Выделенный мылонафт при 60°С й" интенсивном перемешивании разбавляют веретенным маслом.

Дистиллированные нефтяные кислоты с содержанием неомыляе-мых компонентов от 1,5 до 5% (масс.) получают при обезмаслива-нии асидола путем перегонки под вакуумом. Для получения свет­лых нафтеновых кислот, применяемых в лакокрасочной промыш­ленности для выработки сиккативов и цветных лаков, применяют двухкратную вакуумную перегонку.

§ 80. НЕФТЯНЫЕ СУЛЬФОКИСЛОТЫ

Сульфокислоты — продукт обработки нефтяных дистиллятов серной кислотой. В молекуле сульфокислоты содержится сульфо-группа S0₂OH и углеводородный радикал, чаще всего аромати­ческий.

Применение сульфокислот в народном хозяйстве разнообразно. Техническая смесь нефтяных сульфокислот получила название кон­такта Петрова. Контакт Петрова используется для расщепления жиров, при обработке кож, в текстильной промышленности в ка­честве моющего средства, в производстве пластмасс, присадок к смазочным маслам.

Сырьем для производства контакта Петрова служат керосино-газойлевые фракции, содержащие от 20 до 40% ароматических углеводородов, так как именно ароматические углеводороды наи­более легко сульфируются с образованием сульфокислот. Как обычно, при сульфировании нефтепродуктов образуется два слоя: верхний — кислое масло, нижний — кислый гудрон. Высокомоле­кулярные ароматические сульфокислоты, которые и являются це­левым продуктом процесса, хорошо растворяются в кислом масле, а затем, после разделения кислого масла и кислого гудрона, экстрагируются из кислого масла пресной водой.

В качестве сульфирующего агента для ароматических углево­дородов обычно применяется газообразный серный ангидрид.

Описание технологической схемы.Технологическая схема не­прерывного процесса сульфирования керосино-газойлевой фракции приводится на рис. 107.

Обезвоженный керосиновый или газойлевый дистиллят по­дается насосом Н-1 последовательно в два сульфуратора М-1 и М-2. Для перемешивания продукта в сульфураторы под неболь­шим давлением нагнетается воздух. К воздуху в количестве 7— 8% добавляется газообразный серный ангидрид из баллонов. Тем­пература процесса 40—60 ^СС; продолжительность сульфирования 4—6 ч.

Из сульфуратора М-2 продукт самотеком поступает в емкости Е-1, Е-2 и Е-3 для дополнительного отстоя кислого гудрона (чер­ного контакта). С низа сульфураторов и отстойников отстояв­шийся кислый гудрон откачивается с установки насосом Н-5. Из отстойника Е-3 сульфированный продукт, нагретый до 70 °С в па-

893'

роподогревателе Т-1, поступает последовательно в два экстрактора М-3 и М-4, где сульфокислоты вымываются из нефтепродукта прес­ной водой. Водный раствор сульфокислот (раствор контакта) отво­дится с установки насосом Н-3.

Товарный контакт Петрова содержит примерно 60% сульфо­кислот, остальное составляют неомыляемые продукты. Керосино-газойлевая фракция, из которой выделены сульфокислоты, ча­стично возвращается насосом Н-2 в сульфуратор М-1 для более полного использования, частично же поступает в мешалку М-5 для нейтрализации раствором щелочи, после чего откачивается с установки насосом Н-4.

^£*згГ

Н-1

urn ii

f-i

)&Х

С-2

■^п-йн

7-/

£

Н-2

IV

vm

МП

Vtf

Рис. 107. Технологическая схема производства сульфокислот:

/ — сырье; 11 — серный ангидрид; /// — воздух; IV— вода; V — раствор едкого натра

VI — раствор контакта; VII — кислый гидрон; VIII — нейтральное масло.

Основная аппаратура при получении сульфокислот — мешалки и отстойники с коническими днищами. Для защиты аппаратуры от коррозии применяются неметаллические защитные покрытия: диа­базовая плитка, фаолит.

Утилизация кислых гудронов. При очистке серной кислотой топ­ливных дистиллятов (см. § 65), дистиллятных и остаточных масел (см. § 73), а также при получении сульфокислот в виде отходов производства образуются кислые гудроны, которые состоят из продуктов реакции, свободной серной кислоты и некоторого коли­чества неомыляемых компонентов.

Пути утилизации кислых гудронов различны. Кислый гудрон, полученный при сульфировании керосина, используется для произ­водства грубого моющего средства — пасты РАС. Эта паста при­меняется для мытья аппаратуры, полов и т. п.

При обработке кислых гудронов водой получают два слоя: ниж­ний, состоящий из серной кислоты крепостью 30—75%. и верхний, содержащий органическую смолистую часть. Слабая серная кис­лота применяется в производстве минеральных удобрений и строй­материалов, правда, весьма ограниченно. Остаточную смолу смешивают с мазутом и сжигают.

При наличии на НПЗ сернокислотного производства целесооб­разно применять метод термического расщепления кислого гудро­на. В печь для сжигания сероводорода на установке получения

391

серной кислоты подается кислый гудрон с содержанием 71—85% кислоты. Органические примеси сгорают почти полностью и не влияют на качество получаемой серной кислоты.

Из кислого гудрона можно также получать битумы. Процесс проводится в реакторе с перемешивающим устройством и заключа­ется в обработке кислого гудрона водяным паром, водой и возду­хом. В результате более легкие масляные составляющие концент­рируются в верхней части аппарата, кислота осаждается в нижней части, смолисто-асфальтеновые вещества — посередине. Более лег­кие масла удаляются выпариванием. Остаток промывается водой и перегоняется с перегретым водяным паром до получения битума требуемой консистенции. Битум, полученный из кислого гудрона, в чистом виде не применяется.

Глава XII

ОБЩЕЗАВОДСКОЕ ХОЗЯЙСТВО НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА

§ 81. ПРИЕМ И ТРАНСПОРТИРОВКА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Слив и налив нефти и нефтепродуктов. На нефтеперерабатыва­ющий завод нефть поступает по трубопроводу, по железной дороге (в цистернах) или по воде (в танкерах и наливных баржах). Наи­более экономична транспортировка нефти по трубопроводам. Каж­дый сооружаемый в нашей стране НПЗ, как правило, соединен с источником сырья — районом добычи нефти — трубопроводом. В десятой пятилетке намечается построить около 15 тыс. км маги­стральных нефтепроводов.

Экономически выгодна также транспортировка нефти по воде. Водным путем снабжаются, например, НПЗ Японии и стран За­падной Европы.

В зависимости от способа доставки организуется и прием сырья на заводе. Нефть, поступающая по трубопроводу, подается непо­средственно в резервуары сырьевого склада (парка). При поступ­лении по воде ее откачивают из танкеров установленными на них насосами также в сырьевые парки.

Для приема нефти из железнодорожных цистерн на заводах сооружают специальные сливные устройства, которые называются эстакадами. Существуют одно- и двухсторонние железнодорожные эстакады, приспособленные для приема нефти верхним и нижним сливом. При нижнем сливе нефть из цистерн самотеком сливается в подземные резервуары, откуда насосами перекачивается в сырье­вой парк завода. Если применяется верхний слив, в цистерну с нефтью погружают через верхний люк гибкий шланг, соединен­ный со стояком сливной эстакады. Через стояки нефть поступает на прием насоса, которым и откачивается в сырьевые резервуары.

Готовую продукцию отправляют также трубопроводным, желез­нодорожным и водным транспортом. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов — наиболее экономичен, и поэтому в нашей стране непрерывно растет сеть магистральных нефтепродуктопроводов, связывающих заводы с крупными потребителями продукции. Толь­ко в текущей пятилетке намечается построить 3,5 тыс. км продук-топроводов.

Налив нефтепродуктов в цистерны осуществляется на наливных эстакадах. Существуют эстакады стоякового и галерейного типа (рис. 108). На эстакадах стоякового типа коллекторы, подводящие

13 Зак, 380

393

нефтепродукты, уложены внизу, под эстакадой. Коллектор соеди­нен со стояком, а от стояка идет гибкий шланг, который опуска­ется в горловину цистерны. Продукт, подлежащий отправке, заби­рается насосом из товарного резервуара, перекачивается по кол­лектору, а затем через стояк и гибкий шланг попадает в цистерну. Эстакады галереиного типа удобнее, чем стояковые, так как контроль и управление наливом осуществляются сверху. Эстакады галереиного типа выполняются с нижним и верхним подводом продукта. В первом случае коллектор укладывается на землю и налив осуществляется через стояки, но втором — подводящие кол­лекторы находятся выше уровня цистерны и продукт подается в цистерну из бокового отвода коллектора.

Рис. 108. Схемы целинных эстакад:

а —стояковая; б—талерейная с нижним подводом продукта; в—гале-

рейная с верхним подводом продукта. 1 — наливной коллектор; '2—задвижки; 3—стояки; 4—галерея; 5 —верх­няя площадка.

На заводах сооружается несколько эстакад, каждая из которых предназначается для отправки определенной группы нефтепродук­тов: светлых, темных, масел, сжиженных газов. На каждой эста­каде укладывается несколько коллекторов, что позволяет одновре­менно ' наливать несколько разных продуктов одной группы. Например, в один и тот же состав на эстакаде светлых нефтепро­дуктов одновременно наливают бензин и дизельное топливо.

§ 82. ХРАНЕНИЕ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ

Резервуарные парки.Нефть и нефтепродукты на заводах хра­нятся в резервуарах, которые объединены в группы. Группа ре­зервуаров единого назначения носит название резервуарного пар­ка. Парки делятся на сырьевые, промежуточные, товарные и парки смешения.

Сырьевой парк предназначен для хранения нефти. Его емкость зависит от условий снабжения сырьем. Если нефть по­дается на завод по трубопроводу или железной дороге, запас сы­рья в сырьевом парке должен обеспечивать непрерывную работу завода в течение 7 сут. Если нефть поступает по воде, то срок хра­нения должен быть увеличен до 10 сут. В сырьевых парках уста­навливаются резервуары большой вместимости — по 20—50 тыс. м³ каждый.

394

Промежуточные п а р к и "(п р о м п а р к и) предназнача­ются для хранения сырья соответствующих технологических уста­новок и располагаются в непосредственной близости от этих уста­новок. Сырье из промежуточных парков, как правило, забирается насосами производственных установок. Обвязка трубопроводами промежуточных парков предусматривает возможность поступления в эти парки некондиционных продуктов с установки и обратного возврата этих продуктов.

Многие технологические установки переведены на работу по схеме «жесткой связи». При такой схеме продукция одной уста­новки, являющаяся сырьем для другой, передается на дальнейшую переработку, минуя промежуточные парки.

Парки смешения предназначаются для приготовления то­варных продуктов. Необходимость в создании парков смешения вызвана увеличением количества компонентов, используемых для приготовления того или иного вида товарной продукции. Так, для приготовления автомобильного бензина на современном НПЗ при­меняют до 15 различных компонентов.

В резервуары парков смешения поступают с технологических установок различные продукты, которые затем перемешиваются путем циркуляции. Циркуляция продолжается до тех пор, пока смесь по всем показателям не будет соответствовать требованиям, предъявляемым к товарному продукту.

В парках смешения к нефтепродуктам добавляются различные присадки, улучшающие их качество. Этиловая жидкость вводится в бензины на специальных блоках, называемых этилосмеситель-ными установками. Этилосмесительные установки располагаются возле железной дороги, по которой подаются цистерны с этиловой жидкостью. При этилировании должны соблюдаться особые меры безопасности, поскольку тетраэтилсвинец — сильный яд.

Для приготовления товарной продукции циркуляцией затрачи­вается большое количество электроэнергии, парки смешения за­нимают большую территорию. Устранить эти недостатки позво­ляет применение для приготовления товарной продукции систем непрерывного компаундирования. При непрерывном компаундиро­вании в трубопроводе смешиваются все компоненты товарного продукта и присадки в точно заданном соотношении. Товарный продукт требуемого качества образуется непосредственно в сме­сительном трубопроводе. Комплекс устройств для приготовления товарных продуктов непрерывным компаундированием носит на­звание автоматической станции смешения.

При работе автоматической станции смешения оператор непо­средственно из операторной открывает электрозадвижки на выходе из резервуаров, на входе и выходе насосов, включает насосы, уста­навливает задание счетчикам на подачу определенных количеств компонентов. Приготовленный продукт передается в товарный парк.

Товарные парки завода.Готовая продукция хранится в товар­ных парках, которые размещаются вне зоны технологических уста­новок. Вместимостьтоварного парка зависит от установленного

• ■                                                              .

13*                                                                                                                            395

нормами срока хранения: для сжиженных газов 3 сут, а для ос­тальных жидких нефтепродуктов 15 сут. Для нефтепродуктов, от­гружаемых с завода в таре или навалом (масла, присадки, битум, кокс и др.), существуют особые сроки хранения.

Для хранения нефти и нефтепродуктов применяются резерву­ары стальные и железобетонные. По характеру размещения резер­вуары делятся на наземные, подземные и полуподземные. Назем­ные резервуары обычно изготавливаются стальными, а полуподзем­ные и подземные — железобетонными.

Рис. 109. Стальной вертикальный цилиндрический резервуар для хранения светлых нефтепродуктов:

/ — пенопроводы; 2— пеносливная камера; 3 — световой люк; 4 — дыхательный клапан; 5 —предохранительный клапан; 6 — огневой предохранитель; 7 —замерный люк; в —сифонный кран; 9 — лаз; 10 — подъемник-хлопушка; // — приемно-раздаточный па­трубок.

Наземные резервуары в свою очередь подразделяются на вер­тикальные цилиндрические, горизонтальные цилиндрические и ша­ровые.

Наиболее распространены на заводах вертикальные цилиндри­ческие резервуары с неподвижной крышей (рис. 109) вместимостью от 100 до 20 000 м³. На крыше резервуара находятся замерный и световой люки, предохранительный и дыхательный клапаны. По­следние при хранении темных нефтепродуктов не устанавливаются. В нижней части резервуара, на нижнем поясе размещаются спуск­ной (сифонный) кран, люк-лаз и прнемно-раздаточные патрубки, по которым поступают в резервуар и откачиваются из него нефтепродукты. Если в резервуаре хранятся легкозастывающие продукты (масла, мазуты и др.), он снабжается специальным обо­гревающим устройством.

Цилиндрические резервуары удобны для монтажа. Стальные стенки резервуаров заранее сваривают в полотнища, которые сво­рачивают в рулоны и доставляют к месту строительства. Здесь ру-

396

лоны специальными приспособлениями разворачивают и привари­вают полотнища к подготовленному днищу.

При хранении нефти и бензина в обычных вертикальных резер­вуарах со стационарными крышами теряется большое количество легких фракций. Особенно велики потери газов и легких фракций нефти за счет так называемого дыхания резервуаров. Дело в том, что каждый раз при заполнении резервуара из него в атмосферу вытесняется определенный объем воздуха, насыщенного газообраз­ными углеводородами. Этот объем равен объему закачиваемой в резервуар нефти. Потери такого рода носят название «большого дыхания». Кроме того, имеют место так называемые «малые дыха­ния» — потери, вызываемые изменением условий хранения в тече­ние суток. Днем за счет солнечного тепла газовое пространство резервуара нагревается и давление в нем повышается. Когда дав­ление превысит нагрузку дыхательного клапана, этот клапан от­крывается и в атмосферу для выравнивания давления сбрасыва­ется избыточный газ. Ночью, при понижении температуры, в резервуаре создается вакуум, вновь открывается дыхательный клапан и в резервуар устремляется атмосферный воздух.

Для уменьшения потерь применяют различные газоуравнитель­ные системы обвязки резервуаров. Газоуравнительные системы об­вязки резервуарных парков предусматривают объединение газового пространства группы резервуаров и подключение к ним резервуара с дышащей крышей (газометра). Крыша газометра выполняется в виде колокола, перемещающегося по вертикали в специальном гидравлическом затворе. Когда резервуар с нефтепродуктом за­полняется, вытесняемые пары попадают в газометр, а оттуда в тот резервуар, из которого откачивается продукт. Метод не получил широкого распространения из-за сложности эксплуатации газо­метров в зимнее время и повышенной стоимости строительства ре­зервуарных парков.

Гораздо чаще для снижения потерь от испарения применяются резервуары специальной конструкции — с понтоном и плавающей крышей. В этих резервуарах зеркало испарения жидкости отделя­ется от окружающей среды специальными плавающими мембра­нами (понтонами). Эти резервуары используются при хранении бензина, керосина и нефти.

Плавающая крыша представляет собой полый диск из стальных листов толщиной 2—5 мм, покоящийся на поверхности жидкости. В резервуарах с плавающей крышей (рис. ПО) почти полностью отсутствует газовое пространство и поэтому исключаются потери от больших и малых дыханий. Чтобы предотвратить затопление плавающей крыши, диск крыши разделен радиальными перегород­ками на ряд герметичных отсеков. Перегородки, кроме того, обес­печивают необходимую жесткость крыши.

Диаметр плавающей крыши меньше внутреннего диаметра резер­вуара. Зазор между крышей и стенками резервуара уплотняется за­творами специальной конструкции для создания герметичности при прохождении крыши через сварные швы и неровности поверхности

397

резервуара. Эффективность работы плавающих крыш зависит в первую очередь от надежности уплотняющих затворов.

Плавающий понтон является разновидностью плавающей кры­ши. Особенность резервуаров с понтоном — неподвижная кровля и упрощенная конструкция понтона, который представляет собой полый герметичный диск диаметром на 200 мм меньше внутрен­него диаметра резервуара. Зазор между корпусом резервуара и понтоном герметизируется специальным затвором. Понтон изготав­ливается из металла или полимерных материалов.

Для хранения сжиженных газов и легких фракций бензина, упругость паров которых намного превышает атмосферное давление, применяют го­ризонтальные цилиндрические резер­вуары. Вместимость этих резервуаров не превышает 200 м³, они рассчитаны на давление 0,25; 0,7; 1,8 МПа.

В тех случаях, когда надо хранить
большие количества сжиженных газов,
более рациональны шаровые резер­
вуары (рис. 11 П. Промышленностью
Рис.110. Резервуаре плаваю-          _{выпуск Ш}аровых резервуаров

щей крышей                                              - _спп '■ _пппп ^к, г J r

вместимостью 600 и 2000 м³ на давле­ние 0,6 и 1,8 МПа.

Подземные и полуподземные (заглубленные) резервуары при­меняют для хранения нефти и тяжелых нефтепродуктов, они соору­жаются из сборного железобетона. Монтаж этих резервуаров сво­дится к установке панелей заводского изготовления. В процессе эксплуатации железобетонных резервуаров выявлены их серьезные недостатки: из них трудно удалить отстоявшуюся воду, вследствие неплотности стыков между панелями нефть и нефтепродукты по­падают в почву и загрязняют ее.

Межцеховая транспортировка нефти и нефтепродуктов.Внутри завода нефть и нефтепродукты перемещаются по трубопроводам. Трубопроводы, которые связывают между собой оборудование внутри установки или цеха, называются внутрицеховыми, а соеди­няющие различные цехи — межцеховыми или общезаводскими.

В зависимости от способа прокладки трубопроводы делятся на наземные и подземные. Наземные трубопроводы прокладываются на низких или высоких железобетонных опорах. При прокладке на низких опорах в местах пересечения с дорогами устраиваются специальные переезды и переходы. Прокладка на высоких опорах (стойках) обеспечивает беспрепятственный проезд транспорта и проход людей. Наземные трубопроводы, по которым перекачи­ваются легкозастывающие продукты, имеют единую изоляцию с трубопроводами, по которым движется водяной пар («спутни­ками»).

398

Перемещение нефтепродуктов по заводу происходит самотеком (за счет разности в высотных отметках местности) и с помощью насосов. Насосные станции располагают по возможности ближе к емкостям, из которых забирается нефтепродукт. Помимо насос­ных станций, расположенных внутри установок, существуют на­сосные общезаводского хозяйства: при резервуарных парках, сли­вно-наливных эстакадах, узлах оборотного водоснабжения и т. д.

Техника безопасности. При сливно-наливных операциях и пере­качках перемещаются значительные количества горючих, взрыво-

Рис. 111. Шаровой резервуар для хранения сжиженных газов.

опасных и токсичных веществ. Поэтому очень важно строго соблю­дать условия и правила техники безопасности. Сливно-наливные эстакады следует сооружать из несгораемых материалов. Налив легковоспламеняющихся и горючих жидкостей необходимо произ­водить на раздельных эстакадах. Для каждой эстакады предусмат­ривается самостоятельный обгонный путь, который позволяет в слу­чае пожара быстро отцепить и отогнать в безопасное место воспла­менившуюся цистерну. На расстоянии 15—50 м от сливно-наливных устройств устанавливаются аварийные задвижки. При пожаре с помощью этих задвижек мгновенно прекращается подача про­дукта на эстакаду. Особые меры безопасности следует выполнять при отгрузке весьма токсичных этилированных бензинов.

При проектировании и строительстве трубопроводы необходимо размещать на определенном, установленном противопожарными

39»

нормами, расстоянии от производственных зданий, проезжих и пе­шеходных дорог.

Запорная арматура на внутрицеховых трубопроводах, а также задвижки на межцеховых трубопроводах, по которым перемеща­ются сжиженные газы, токсические жидкости, бензин и продукты, которые при перекачке имеют температуру выше 200 °С, должны быть выполнены из стали.

§ 83. ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЕ ЗАВОДА

Пароснабжение.Современный нефтеперерабатывающий завод является крупным потребителем тепловой энергии; в течение часа расходуется до 500 и более тонн водяного пара. Пар необходим для технологических целей: в ректификационных колоннах — для снижения температуры кипения продуктов, в трубчатых печах — на распыл топлива, в пароструйных эжекторах — для создания ва­куума, в нагревателях и кипятильниках — для подогрева продук­тов и т. д. Немало пара расходуется и на энергетические нужды — в качестве привода для паровых насосов и компрессоров.

Водяной пар нефтеперерабатывающий завод получает с тепло­вых электростанций (ТЭЦ), которые сооружаются в непосредствен­ной близости от завода и обеспечивают его не только тепловой, но и электрической энергией. С ТЭЦ на завод подается пар с давле­нием 0,7; 1,6; 4,0 МПа (давление указано на выходе с ТЭЦ). По заводу прокладываются трубопроводы, транспортирующие пар этих параметров. Если потребителям необходим пар иного давле­ния, оно снижается с помощью специальных редуцирующих уст­ройств. Для горячего водоснабжения и отопления зданий приме­няют водяной пар или горячую воду. Последний способ более удо­бен, так как при паровом отоплении не удается добиться тонкой регулировки температуры.

Значительные количества пара и горячей воды можно получить, используя в котлах-утилизаторах тепло отходящих нефтепродуктов и горячих газов. Котлы-утилизаторы эксплуатируются на установ­ках первичной перегонки,, каталитического риформинга и крекинга, пиролиза и др. Сооружение котлов-утилизаторов экономически вы­годно, если их мощность превышает 15—20 ГВт.

Конденсат пара всех параметров собирается и возвращается на ТЭЦ.Специальными трубопроводами-конденсатопроводами паро­вой конденсат с технологических установок и от прочих потребите­лей передается на конденсатные станции. На заводе имеется не­сколько конденсатных станций, на каждой из которых конденсат охлаждается. Затем охлажденный конденсат направляется на центральную конденсатную станцию, где отстаивается от масла и нефтепродуктов и анализируется. Возврат конденсата на ТЭЦ имеет большое практическое значение, поскольку в конденсате не содержится минеральных солей и не требуется затрачивать сред­ства на подготовку свежей воды перед подачей в котлы ТЭЦ.

400

Электроснабжение.Основными потребителями электроэнергии на заводе являются электродегидраторы, электродвигатели насо­сов, компрессоров, газодувок, вентиляторов, дымососов, освети­тельные устройства. На каждую тонну перерабатываемой нефти расходуется 180-288 МДж электроэнергии.

НПЗ снабжается электроэнергией от двух независимых источ­ников, один из которых является аварийным. Основным источни­ком электроснабжения служит заводская ТЭЦ, а аварийным — ближайшая районная подстанция энергосистемы. Аварийное пита­ние в случае выхода из строя заводской ТЭЦ должно обеспечить возможность нормальной остановки завода и удовлетворить неот­ложные нужды связи, пожарного водоснабжения и освещения. По­требители электроэнергии НПЗ делятся на три категории по бес­перебойности электроснабжения.

К I категории относятся электроприемники, перерыв в снабже­нии которых может вызвать опасность для жизни людей и прине­сти значительный ущерб народному хозяйству. Эти потребители должны обеспечиваться электроэнергией' от двух независимых ис­точников питания, а перерыв в их снабжении допускается только на время, необходимое для автоматического ввода резервного пи­тания.

К электроприемникам II категории относятся такие, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым простоем рабочих, механизмов, транспорта. При прекращении подачи электроэнергии резервное питание для этих электроприемников включается, как правило, автоматически, но допускается и ручное включение — си­лами дежурного персонала.

Прочие электроприемники относятся к IIIкатегории. Для них допустим перерыв в электроснабжении на время, необходимое для ремонта и возобновления подачи энергии.

Топливоснабжение.На каждую тонну перерабатываемой нефти расходуется 50—70 кг топлива. В качестве топлива нефтеза-водских печей используется мазут, углеводородный газ, являю­щийся побочным продуктом переработки нефти, а иногда — при­родный газ.

Для снабжения жидким топливом (мазутом) на НПЗ создается топливное хозяйство, включающее резервуарный парк и насосную. Из насосной топливного хозяйства мазут по системе трубопроводов передается на установки. Топливные трубопроводы закольцованы и избыток мазута, не использованный потребителями, возвраща­ется в резервуары топливного хозяйства. Для бесперебойности снабжения и предотвращения застывания мазута количество цир­кулирующего по кольцу жидкого топлива должно в 4—5 раз пре­вышать его потребление.

На НПЗ имеются большие ресурсы газообразного топлива, ко­торым при правильной системе сбора и переработки можно обес­печить до 50% от потребности в топливе. При использовании газа в качестве топлива его следует предварительно подогреть, чтобы испарить обычно содержащийся в нем конденсат.

401

§ 84. ВОДОСНАБЖЕНИЕ И КАНАЛИЗАЦИЯ

Водоснабжение.Вода на НПЗ потребляется для производствен­ных, противопожарных и хозяйственно-питьевых нужд. Требования к качеству воды зависят от того, для какой цели она используется. На хозяйственно-питьевую воду распространяются общие требова­ния, предъявляемые стандартами, а качество производственной

Рис. 112. Вентиляторная градирня:

/~отвод для сброса воды в бассейн: 2—водораспределительная си­стема; 3— вентилятор; 4—водоулавлиаающпе решетки; 5—блоки капельного оросителя.

воды регламентируется внутриведомственными нормами и зависит от требований, предъявляемых конкретными потребителями воды. Так, вода, используемая для конденсации и охлаждения, должна иметь возможно более низкую температуру и не выделять при на­гревании солей жесткости (карбоната и бикарбоната кальция).

Производственное водоснабжение на первых этапах развития нефтеперерабатывающей промышленности было прямоточным. За­воды получали холодную воду прямо из водоема. Горячая вода проходила простейшие отстойники'-нефтеотделители и сбрасыва-

402

ласьобратно вводоем. При этом происходило интенсивное загряз­нение источников водоснабжения — рек и озер — нефтепродуктами, которые неполностью удалялись из воды перед сбросом.

Начиная с середины 1950-х гг. на заводах внедряется оборот­ная система водоснабжения. Принцип оборотной системы состоит в многократном использовании однажды забранной из водоема воды. Горячая вода после конденсаторов и холодильников самоте­ком или под напором направляется на узлы оборотного водоснаб­жения, где проходит аварийные нефтеотделители и специальные охлаждающие устройства: пруды, брызгательные бассейны или гра­дирни. Наиболее эффективное охлаждение достигается в гра­дирнях.

Градирни оборотного водоснабжения различаются по конструк­ции. Вода в них стекает по орошаемым поверхностям (щиты, рей­ки и др.) в виде тонкой пленки или капель. Б некоторых конструк­циях вода разбрызгивается с помощью сопел. Охлаждение стека­ющей воды происходит под действием естественной тяги наружного воздуха (башенные градирни) и благодаря искусственной тяге, создаваемой вентиляторами (вентиляторные градирни). Вентиля­торная градирня изображена на рис. 112.На градирнях вода ох­лаждается от 45—50 до 25—28 °С. Охлажденная вода собирается в бассейнах градирен и насосом под давлением 0,3—0,4 МПа воз­вращается потребителям.

Существует четыре системы оборотного водоснабжения НПЗ:

1) для аппаратов, связанных с переработкой нефти и нефте­продуктов; эта вода в аварийных случаях поступает с установок загрязненной нефтью, мазутом, бензиновыми и газойлевыми фрак­циями;

2) для аппаратов и оборудования газоперерабатывающих уста­новок, охлаждения подшипников насосов и компрессоров; эта вода не загрязняется нефтепродуктами;

3) для барометрических конденсаторов смешения; в воде в большом количестве содержатся нефтепродукты, а при переработке сернистых нефтей — сероводород;

4) для аппаратов, из которых возможно попадание в воду парафина и жиров.

Потери воды в оборотных системах компенсируются подачей свежей воды из водоемов или очищенных канализационных стоков.

Чтобы предотвратить выпадение из оборотной воды солей каль­ция и магния, образование накипи в теплообменной аппаратуре и воспрепятствовать развитию в воде биоорганизмов, воду обрабаты­вают фосфатами, кислотой, купоросом и хлором.

Помимо оборотных систем водоснабжения на заводах сохраня­ется подача свежей воды для промышленных целей. Свежая вода используется для питания котлов, приготовления реагентов, про­мывки некоторых продуктов (в частности, авиакеросина) после щелочной промывки, для пополнения систем оборотного водоснаб­жения,

403

Хозяйственно-питьевая вода используется для питьевых нужд, в душевых и санитарных узлах. Источником этой воды служат подземные воды или речная вода, прошедшая специальную очи­стку.

Противопожарный водопровод, как правило, устраивается на НПЗ совмещенным либо с производственным водопроводом свежей воды (противопожарно-производственный водопровод), либо с хо­зяйственно-питьевым водопроводом (противопожарно-хозяйствен­ный водопровод). В отдельных случаях устраиваются специальные сети пожарного водопровода.

Запас воды для пожаротушения хранится в специальных, не­редко подземных резервуарах и пожарных водоемах. Существуют нормы, которыми определяется необходимый запас воды в пожар­ных водоемах, число пожарных насосов, расстановка гидрантов (на сети водопровода). Резервными источниками пожарного водо­снабжения являются системы оборотного водоснабжения, свежей воды и очищенных стоков.

Каждая из существующих на НПЗ систем водоснабжения имеет в своем составе набор определенных сооружений. Так, оборотные системы включают насосные, градирни, нефтеловушки, установки химической обработки, сети горячей и охлажденной воды, а систе­ма свежей воды — водозабор, насосные первого, второго, а иногда и третьего подъема, сооружения фильтрования, всасывающие ре­зервуары и трубопроводы.

Канализация. Сточные воды НПЗ имеют весьма сложный со­став, который зависит от характера сырья, применяемых процессов переработки и других факторов. Они делятся на три вида: произ­водственные, ливневые и бытовые.

Производственные сточные воды отводятся с завода по двум основным системам промышленной канализации. В первую (пром-ливневую) систему собираются нейтральные нефтесодержащие стоки, которые образуются: а) при охлаждении сальников насосов;

б) при промывке лотков и полов производственных помещений;

в) при промывке и пропарке аппаратуры; г) при выпадении атмо­
сферных осадков на территорию, загрязненную нефтепродуктами.

Вторая система канализации предназначена для сточных вод, содержащих соли, минеральные или органические кислоты, сер­нистые соединения, фенолы и т. п. Она включает несколько раз­дельных сетей, по которым выводятся стоки с различными загряз­нениями: а) сеть стоков ЭЛОУ, в которую сбрасываются сточные воды установок обессоливания, подтоварная вода из сырьевых ре­зервуаров; б) сеть сернисто-щелочных стоков, в которую попадает отработанная щелочь; в) сеть сернокислых стоков от сернокислот­ного цеха и установок сернокислотной очистки нефтепродуктов;

г) сеть стоков, загрязненных жирными кислотами, парафином, эти­
ловым спиртом, фенолом и другими химическими продуктами.

Отдельно собираются и выводятся на очистные сооружения лив­невые воды с незастроенной территории (дорог, тротуаров, грунто­вых поверхностей) и бытовые (хозфекальные) стоки.

404

После очистки сточные воды первой канализационной системы возвращаются на завод для пополнения системы оборотного водо­снабжения, а стоки второй системы сбрасываются в водоем.

Очистка сточных вод.На очистных сооружениях завода каж­дый канализационный сброс очищается по собственной схеме в за­висимости от степени и характера загрязнений.

Очистка сточных вод первой канализационной системы заклю­чается в механическом отстаивании и фильтровании (или флота­ции) воды, с помощью которых улавливаются минеральные и ор­ганические вещества.

Сточные воды последовательно проходят песколовку, в которой задерживаются грубые взвешенные частицы, и нефтеловушки, где улавливается основная масса нефтепродуктов. После ловушек, которые рассчитаны на двухчасовой отстой, сточные воды проходят через пруды дополнительного отстоя, а затем подаются на фильт­рование и флотацию. Прошедшие механическую очистку стоки первой системы рекомендуется доочищать биологическим способом. Биологическая очистка использует способность отдельных видов микроорганизмов разлагать нефть и нефтепродукты. Прошедшие биоочистку стоки первой системы используются в системах водо­снабжения нефтеперерабатывающего завода.

Стоки второй системы после механической очистки по схеме, аналогичной описанной выше, нейтрализуются, усредняются и до-очищаются на сооружениях биологической очистки совместно с бы­товыми стоками. Бытовые стоки перед подачей на биоочистку под­вергаются механической очистке от примесей.

Ловушечные продукты, сбор и использование.Нефтепродукты, уловленные на очистных сооружениях, возвращаются на завод для повторной переработки. В производственной практике их на­зывают «ловушечной нефтью» или «ловушечным продуктом».

Перед возвратом на завод ловушечные продукты освобожда­ются от воды отстаиванием в так называемых разделочных резер­вуарах. В эти резервуары поступают нефтепродукты, уловленные при механической очистке стоков первой и второй системы, а также нефтепродукты, уловленные на узлах оборотного водоснабжения. В разделочных резервуарах обводненные нефтепродукты подогре­ваются до 60—70 "С и отстаиваются при этой температуре. Общее время цикла разделки обводненного нефтепродукта — 3 сут.

Отстоявшаяся ловушечная нефть перерабатывается на уста­новках первичной перегонки совместно со свежим сырьем или на специальных узлах. По своему составу ловушечный продукт легче сырой нефти, в нем около 80% фракций, выкипающих до 350 °С.

Народнохозяйственное значение очистки сточных вод.Увеличе­ние добычи и переработки нефти приводит к значительному росту потребления воды для промышленных целей и одновременно к за­грязнению водоемов сточными водами промыслов и нефтеперера­батывающих заводов. Большой ущерб наносится рыбному хозяй­ству, санитарным условиям жизни населения прибрежных районов. Водоемымогут быть до такой степени загрязнены производствен-

405

ными стоками, что становятся непригодными не только для хозяй­ственно-питьевого, но и для производственного водоснабжения.

Поэтому очень важно полно и эффективно очищать стоки, обес­печивать непрерывную и нормальную работу очистных сооруже­ний. Дальнейшее развитие и совершенствование системы очистки стоков должно идти в направлении резкого сокращения и в конеч­ном итоге полного прекращения сброса каких-либо стоков нефте­переработки в водоемы.

За последние годы резко уменьшился расход воды на производ­ственные нужды, сократились сбросы в водоемы сточных вод. Расход свежей воды на производственные нужды уменьшился в несколько раз,сократился в 2—3 раза сброс стоков. Такого резуль­тата удалось добиться благодаря применению воздушного охлаж­дения, внедрению глубокой очистки стоков первой системы с после­дующим возвратом их в оборот. Соотношение между воздушным и водяным охлаждением на передовых отечественных заводах до­стигло 70 : 30, причем степень оснащенности технологических уста­новок аппаратами воздушного охлаждения постоянно растет.

Большую роль в уменьшении количества стоков играют и такие мероприятия, как замена барометрических конденсаторов смеше­ния аппаратами поверхностного типа на установках АВТ, сокра­щение применения нерегенерируемых реагентов (щелочи и кисло­ты), внедрение поверхностных аппаратов для охлаждения сбрасы­ваемых с установок стоков и технологических конденсатов.

§ 86. СНАБЖЕНИЕ ВОЗДУХОМ И ИНЕРТНЫМ ГАЗОМ. ФАКЕЛЬНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Снабжение воздухом. Воздух на НПЗ расходуется на техноло­гические нужды и для приборов автоматического регулирования и контроля. С помощью сжатого воздуха чистят от коксовых отло­жений змеевики трубчатых печей, регенерируют катализатор на установках каталитического риформинга, крекинга и гидроочист­ки. В период ремонта воздух подводится к пневматическим инст­рументам.

Для обеспечения завода сжатым воздухом сооружаются цент­ральные воздушные компрессорные, которые выдают потребителям воздух под давлением 0,8 МПа. Компрессорные размещаются та­ким образом, чтобы потеря давления в сетях сжатого воздуха не превышала-0,2 МПа.

К приборам автоматического контроля и регулирования дол­жен подводиться очищенный и осушенный воздух. Поэтому в со­ставе воздушных компрессорных предусматривается аппаратура для осушки воздуха и фильтры. Кроме того, в воздушной компрес­сорной имеются резервные емкости — ресиверы, в которых хра­нится избыточное количество сжатого воздуха на случай аварийной остановки компрессорной. Ресиверы, рассчитанные на часовой за­пас воздуха, устанавливаются и на технологических установках.

406

Снабжение инертным газом.Инертный газ потребляется при ре­генерации катализаторов, для создания «подушек» в резервуарах, в которых хранятся легкоокисляемые продукты, для продувки ап­паратуры перед остановкой на ремонт. В качестве инертного газа используется азот, извлекаемый из воздуха. На заводах находят применение два способа получения азота из воздуха. Один из них состоит в сжигании топливного газа в токе атмосферного воздуха

Рис. 113. Принципиальная схема факельного хозяйства нефте­перерабатывающего занода:

У — газ в топливную сеть; // — конденсат газа на переработку; /// — фа­кельный газ от установок и прочих объектов; А—схема сбора факельного газа внутри установки; / — предохрани­тельный клапан для аварийного сброса; 2 —линия сброса газа при про­дувке и освобождении аппаратов; 3—линия технологического выброса в факельную линию; 4 — сепаратор факельного газа внутри установки.

при минимальном избытке последнего и последующей очистке об­разовавшегося дымового газа от окиси и двуокиси углерода. В очищенном газе содержится около 98,5% азота. Второй способ осуществляется на так называемых азотно-кислородных станциях. Здесь атмосферный воздух при высоком давлении и пониженной температуре разделяется на азот и кислород.

Факельное хозяйство.При превышении допустимого давления в технологических аппаратах и емкостях, где хранятся сжиженные газы, происходит сброс избыточных углеводородных газов через предохранительные клапаны. Сбрасываемые газы собирают и сжи­гают на специальных устройствах — факелах. В систему сбора газа для последующего сжигания на факеле — факельную систе­му— подаются также сбросы газа при ремонте установок и осво­бождении аппаратуры. Количество газов, сбрасываемых по раз­личным причинам на факел, довольно значительно и достигает на некоторых заводах 0,2—0,3% на перерабатываемую нефть.

407

Горящий факел представляет собой серьезный источник загряз­нения воздушного бассейна. При сгорании на факеле теряется большое количество ценных продуктов. Необходимо полностью ути­лизировать факельные выбросы, возвратить продукты из факель­ных систем на повторную переработку. С этой целью на заводе сооружается факельное хозяйство. Примерная схема факельного хозяйства нефтеперерабатывающего завода приводится на рис. 113.

Факельный газ поступает в отделители конденсата С-1, затем в газгольдеры Е-1 и Е-2 и во всасывающие линии компрессоров ПК-1 и ПК-2. Сжатый компрессорами газ охлаждается и частично конденсируется. Конденсат факельного газа из сепараторов С-2 и С-3 передается для переработки на газофракционирующую уста­новку, а газ — в топливную сеть завода.

С помощью системы контрольно-измерительных приборов про­водится регулировка работы компрессоров. С уменьшением уровня газа в газгольдерах по очереди выключаются работающие ком­прессоры, при увеличении уровня — они вновь включаются. Часть газа постоянно подается для сжигания на контрольном факельном устройстве. Для ликвидации дыма и копоти при сжигании газа на факеле предусматривают подачу пара в факельную трубу, органи­зуя так называемое «бездымное» сжигание.

Глава XIII

СОВРЕМЕННЫЙ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЙ ЗАВОД

§ 86. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СОВРЕМЕННЫХ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ

ЗАВОДОВ

Выбор точки строительства нефтеперерабатывающего завода зависит от ряда факторов, главный из которых — потребность близлежащих районов в нефтепродуктах. Разумеется, желательно, чтобы вблизи завода имелись источники сырья — нефти. В неда­леком прошлом именно наличием нефти определялось местонахож­дение перерабатывающего завода. Так возникли, в частности, рай­оны переработки нефти в Баку, Грозном, Уфе. Качество нефти определяло и схему ее переработки. Масла, например, в течение длительного времени получали только из специальных сортов нефтей.

С течением времени требование о наличии сырьевых ресурсов в непосредственной близости от нефтеперерабатывающего завода перестало быть обязательным. Широкое развитие транспорта, в особенности трубопроводного, сделало экономически целесообраз­ной передачу нефти на большие расстояния. Как показал технико-экономический анализ, транспорт нефти более рентабелен, чем пе­ревозка готовых нефтепродуктов с заводов, расположенных вблизи нефтепромыслов, к месту их потребления. Нефтеперерабатывающие заводы начали строить в районах, где совершенно отсутствуют нефтяные месторождения, но очень велика потребность в нефтепро­дуктах. Исходя из этого принципа, были построены, например, нефтеперерабатывающие заводы в Ярославле, Киришах (Ленин­градская область), Москве.

Потребностью экономического района в нефтепродуктах того или иного ассортимента определяется в основном и выбор направ­ления переработки нефти на заводе. Качество сырья при этом уже не имеет такого значения, как это было раньше, поскольку разра­ботаны процессы, позволяющие получать большинство нефтепро­дуктов, в том числе и высокого качества, из любых нефтей.

При выборе конкретной точки строительства нефтеперерабаты­вающего завода в пределах района немаловажную роль играет, конечно, наличие энергетических ресурсов, обеспеченность рабо­чей силой и другие факторы.

По своему профилю нефтеперерабатывающие заводы делятся

на топливные, топливно-масляные, заводы с нефтехимическими

.производствами, Принято также характеризовать заводы по

4°?

глубине переработки нефти — уровню отбора светлых нефтепро­дуктов. Рассмотрим далее существующие и возможные схемы пе­реработки нефти.

Схема переработки по топливному варианту с невысоким уров­нем отбора светлых.Эта схема (схема 1) применяется в тех слу­чаях, когда велика потребность окружающего района в котельном топливе — мазуте. Заводы с неглубокой переработкой строятся там, где отсутствуют другие источники энергетического топлива (природный газ, уголь).

Нефть сначала обессоливается и обезвоживается, а затем пе­регоняется на установках AT с получением бензинового, керосино­вого и дизельного дистиллятов. Бензиновый дистиллят разделяется на фракции. Одна из фракций подвергается каталитическому ри-формингу с получением ароматического концентрата, из которого затем выделяют ароматические углеводороды. Другая бензиновая фракция, более тяжелая, также направляется на каталитический риформинг. Катализат этой установки является основным компо­нентом товарного автомобильного бензина.

Средние дистилляты (керосиновый и дизельный) подвергаются облагораживанию и очистке от серы на установках гидроочистки. Благодаря гидроочистке получают реактивное топливо высокого качества и малосернистое дизельное топливо. Часть очищенного дизельного топлива подвергается депарафинизации с получением жидкого парафина и зимнего дизельного топлива.

Газовые потоки установок первичной перегонки нефти и катали­тического риформинга перерабатываются на газофракционирую-щей установке. При этом получают товарные сжиженные газы: пропан, бутан и изобутан.

Автомобильный бензин, выработка которого на заводе с неглу­бокой схемой переработки составляет 10—20% (в зависимости от содержания бензиновых фракций в нефти), готовится смешением 2—4 компонентов. Основным (базовым) компонентом служит ка­тализат установок каталитического риформинга, который содержит большое количество ароматических и изопарафиновых углеводоро­дов и имеет высокое октановое число. Однако катализат рифор­минга не обладает требуемыми пусковыми свойствами — у него очень высока температура 10% отгона и низка упругость паров. Поэтому к катализату добавляют 20—25% легкой прямогонной фракции н. к. — 62 °С и 3—5% бутана. По такой рецептуре можно получить топлива А-72 и А-76. Для автомобилей новых марок не­обходим бензин более высокого качества — АИ-^3. Его получают двумя путями: добавив к описанной выше смеси ТЭС или подверг­нув изомеризации фракцию н. к. — 62 °С.

На заводах с неглубокой схемой переработки, как и на других нефтеперерабатывающих предприятиях, организуется производство различных марок битума. Битум получают окислением гудрона, который выделяется из мазута на специальном блоке, входящем в состав установки по производству битума. Основное количество мазута отправляется потребителям в качестве котельного топлива.

410

Сырая нефть

Обессопавание и атмосферная перегонка

Газ

ФракцияН.К.-Е2°С

Легкий бензин

Тяжелый бензин

Аизельная фракция

Керосиновая фракция

изоме ризация

Каталитический риюорминг и экстракция ароматических углеводородов

каталити­ческий рисрорминг

Гидроочистка керосина и дизтаплива

Газ

'Головка стабилизации

Изомеризат

Газофракцио-ниравание

Радшнат

Толуол

бензол

Бензин-- отгон

Газ

Бутап

Иэобутан

Пропан

Катализат

Сжиженные газы

АвтоЕензин

Ароматические углеводороды

Керосин

Дизельное топлива летнее

Схема 1. Переработка сернистой нефти по топливному вариа

Газ

Сырая нефт

т

Обессолиеанае и атмосферно-вакуумн

Дизельная фракция

Керосиновая Фракция

Тяжелый бензин

Газофракцио­нирование .предельных углеводородов

Каталитический

рисрорминг и

экстракция

ароматических

углеводородов

LJZ

Каталити­ческий риформинг

Г

Гидроочистка керосина

v w

Гидроочистка

дизельного

топлива

Вензин--отгон

Сероводород

Газ

а

Полимери­зация

Легкий

А ЛKUЛира

вате

Полимер-бензин

Тяжелый алкилат

■. ,,

Сжиженные газы

Аромати­ческие углеводороды

Я

Автомобиль-_гный бензин

Керосин

Дизельное топливо

Ко т

Схема 2. Переработка сернистой нефти по топливному вариа

, Сероводород, выделившийся при гидроочистке, утилизируется на установках получения серной кислоты или серы.

Схема переработки по топливному варианту с высоким уровнемотбора светлых. Заводы с такой схемой переработки (схема 2) имеют в своем составе установки, на которых с помощью различ­ных термических и каталитических процессов можно получить до­полнительные количества светлых нефтепродуктов.

Первичная перегонка нефти проводится на установке АВТ. По­мимо атмосферных дистиллятов на этой установке получают ва­куумный дистиллят — фракцию 350—500 °С и гудрон.

Атмосферные дистилляты, бензиновый, керосиновый и дизель­ный, перерабатываются так же, как и на заводе с неглубокой пе­реработкой нефти. Вакуумный дистиллят направляется на уста­новку каталитического крекинга. При каталитическом крекинге по­лучают газ, бензин, легкий и тяжелый газойли. Газ направляется на ГФУ, бензин используется как компонент товарного автомо­бильного бензина, а легкий газойль очищается в смеси с прямогон-ной дизельной фракцией на установке гидроочистки и затем ис­пользуется как компонент дизельного топлива. Экстракт, получен­ный после обработки фенолом или фурфуролом тяжелого газойля, представляет собой превосходное сырье для получения технического углерода.

Наряду с каталитическим крекингом для переработки вакуум­ных дистиллятов применяется гидрокрекинг. Если при каталитиче­ском крекинге основным продуктом всегда является бензин, то при гидрокрекинге можно изменять соотношения получаемых продук­тов, увеличивая выход бензина или средних дистиллятов. Это поз­воляет удовлетворять сезонные изменения в спросе на нефте­продукты.

Гудрон подвергается переработке с применением одного из тер­мических процессов — коксования или термического крекинга. При термической переработке гудрона получают газ и дистилляты, набор которых аналогичен получаемому при каталитическом крекинге. Бензин термических процессов целесообразно перед по­дачей в товарное автомобильное топливо подвергнуть облагора­живанию с применением процессов глубокого гидрирования и ка­талитического риформинга. Легкий газойль используется как компонент газотурбинного, моторного или печного топлива, после гидроочистки может направляться в дизельное топливо.

Газовые потоки установок коксования и каталитического кре­кинга содержат непредельные углеводороды и поэтому перераба­тываются отдельно от предельных газовых потоков первичной перегонки и риформинга. Выделенные из этих потоков пропан-про-пиленовая и бутан-бутиленовая фракции используются для получения дополнительных количеств высококачественного бензина методами полимеризации и алкилирования.

Схема переработки нефти по топливно-масляному варианту.При этой схеме (схема 3) н-а установках АВТ, помимо светлых дистиллятов (бензинового, керосинового, дизельного), получают

413

неазть
7----------

Обессоливание и атмосферно--вакуумная перегонка

^Газ, 6~ензины, керосиновая фракция \

Дизельная фракция

Легкий дистиллят

Средний дистиллят

Тяжелый дистиллят

Селективная очистка масляных, фракций

Легкий рафинот

Средний рафинат

Тяжелый рафинат

\Аепарафинизаци

Ниэкозастываю-щие масла

Схема 3. Переработка нефти по топливно-м

несколько вакуумных дистиллятов и гудрон. Затем каждый из ди-стиллятных погонов проходит: а) селективную очистку от смоли-сто-асфальтеновых компонентов, б) депарафинизацию, в) доочи-стку отбеливающими глинами или доочистку с применением про­цесса гидроочистки.

Из гудрона сначал^ с помощью пропана извлекают асфальто­вые вещества. Полученный деасфальтизат далее обрабатывается по той же схеме, что и дистиллятные фракции (селективная очи­стка, депарафинизация, контактная или гидроочистка).

После доочистки дистиллятные и остаточный компоненты на­правляются на компаундирование. Изменяя соотношение компо­нентов и вводя различные присадки, получают необходимые сорта масел.

Существуют и другие схемы масляного производства. При очи­стке парными растворителями (дуосол-процесс) на одной уста­новке совмещаются деасфальтизация и избирательная очистка масел.

Побочные продукты масляного производства используются сле­дующим образом. Асфальты и экстракты применяются как сырье для производства битума или направляются в котельное топливо, а из Полученных при депарафинизации гача и петролатума выде­ляют парафин и церезин. Гач и петролатум проходят дополнитель­ную обработку на установках обезмасливания, фильтрования через отбеливающие земли или гидроочистки парафинов. После обра­ботки получают из гача — парафин, а из петролатума — церезин.

Схема-с нефтехимическими производствами.Ассортимент про­дукции нефтеперерабатывающего завода можно значительно расширить, если включить в состав завода нефтехимические про­изводства, которые комплексно используют различные виды углеводородного сырья. Сочетание в едином комплексе нефтепере­рабатывающих и нефтехимических производств создает благопри­ятные условия для кооперирования основных производств и объ­ектов общезаводского хозяйства.

В состав нефтехимического комплекса нефтеперерабатывающих заводов включаются крупнотоннажные производства этилена и пропилена и получаемых на их основе пластических масс (поли­этилена, полипропилена, полистирола), синтетических спиртов, моющих средств и т. д.

§ 87. УКРУПНЕННЫЕ И КОМБИНИРОВАННЫЕ УСТАНОВКИ

Развитие технологии переработки нефти в настоящее время ха­рактеризуется тенденцией роста мощности технологических уста­новок. За прошедшие 25 лет мощность установок первичной пере­работки нефти выросла более чем в 10 раз, установок каталити­ческого крекинга в 5 раз. На смену установкам каталитического риформинга мощностью 300 тыс. т/год пришли установки мощ­ностью 1 млн. т/год.

416

При увеличении единичной мощности установки сокращаются удельные, т. е. рассчитываемые на 1 т перерабатываемого сырья, затраты на строительство установок, эксплуатационные расходы, производственный штат. Например, благодаря увеличению мощно­сти установок первичной перегонки нефти с 3 до 6 млн. т/год капи­тальные вложения на единицу мощности уменьшаются на 31%, а производительность труда повышается в 2—2,4 раза. Укрупнение установок позволяет перейти к более прогрессивным видам обору­дования, например, от поршневых компрессоров к центробежным. Нужно стремиться, чтобы на нефтеперерабатывающем заводе было не более двух установок, осуществляющих один и тот же процесс.

При строительстве укрупненных технологических установок не­обходимо с особой тщательностью подходить к выбору оборудова­ния. Следует иметь в виду трудности, возникающие при изготовле­нии и в особенности при перевозке к месту строительства крупной аппаратуры и оборудования; нельзя не учитывать и того, что даже краткая остановка мощной технологической установки при­носит большой материальный ущерб. К оборудованию укрупнен­ных установок предъявляется требование повышенной надежности.

Другая особенность современной нефтепереработки — комбини­рование процессов, создание комбинированных технологических установок. Внедрение комбинированных установок сокращает об­щую сумму капиталовложений, позволяет уменьшить площадь тер­ритории установки и всего завода. Значительно сокращается про­тяженность трубопроводов, уменьшаются тепловые потери вслед­ствие того, что тепло горячих потоков одного- технологического процесса используется для подогрева холодных потоков другого процесса.

В случае комбинирования процессов электрообессоливания, пер­вичной перегонки нефти, каталитического и термического крекинга в одной установке при одновременном укрупнении агрегатов ка­питальные затраты снижаются на 22%, расход металла — на 62%, численность обслуживающего персонала уменьшается почти в три раза, а площадь застройки — в 4,5 раза.

К недостаткам комбинированных установок относится жесткость связей между отдельными процессами. Нарушения в работе одной секции могут влиять на всю установку, расстраивая другие техно­логические процессы. Комбинированную установку сложнее, чем обычную, остановить на ремонт и затем вывести на режим.

Первые комбинированные установки появились в середине 1950-х гг. Сначала в составе таких установок комбинировалось 2—3 процесса. Были, например, построены комбинированные уста­новки электрообессоливания, первичной перегонки нефти и вторич­ной перегонки бензина. Процесс каталитического риТрорминга на платиновом катализаторе комбинировался с предварительной гидроочисткой бензина и экстракцией ароматических углеводоро­дов из катализата

В девятой пятилетке была введена в эксплуатацию .мощная комбинированная установка по переработке нефти типа ЛК-бу.

416

В текущей пятилетке установки этого типа строятся еще на не­скольких нефтеперерабатывающих заводах. Установка ЛК-6у со­стоит из четырех секций:

1) электрообессоливание и первичная перегонка нефти (ЭЛОУ-АТ);

2) каталитический риформинг с предварительной гидроочисткой бензина;

3) гидроочистка авиакеросина и дизельного топлива;

4) компрессия прямогонного газа и газофракционирование (секция ГФУ).

На установке ЛК-6у применено новое укрупненное оборудова­ние: центробежные компрессоры с паровым и электрическим приво­дом, воздушные холодильники с высоким коэффициентом оребре-ния, ректификационные тарелки клапанного типа, вертикально-сек­ционные печи новой конструкции.

Применение комбинированных установок ЛК-6у взамен от­дельно стоящих позволяет на 45% повысить производительность труда, на 40 человек уменьшить штат обслуживающего персонала, повысить фондоотдачу и рентабельность производства, сократить себестоимость производства автобензина, керосина и дизельного топлива.

В десятой пятилетке будут построены первые комбинированные установки производства масел, позволяющие из мазута получить 4 сорта высококачественных базовых масел, на базе которых можно приготовить моторные и индустриальные масла 12 наиме­нований. Будут построены высокопроизводительные комбиниро­ванные установки производства этилена и пропилена, включающие процессы пиролиза, получения ароматических углеводородов, бу­тадиена, циклопентадиена, полимерных материалов, сырья для про­изводства технического углерода.

§ 88. ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ПЛАН ЗАВОДА

Технологические установки, объекты общезаводского и энерге­тического хозяйства располагаются на заводской территории в оп­ределенном порядке. Чертеж планировки территории, отведенной под строительство завода, носит название генерального плана. На генеральный план наносятся все здания и сооружения проекти­руемого и строящегося завода, автомобильные и железные до­роги, подземные и наземные трубопроводы, электролинии, линии связи и т. п.

Решения генерального плана должны обеспечивать минималь­ную протяженность технологических трубопроводов, сокращение количества перекачек нефтепродуктов, соответствие требованиям поточности технологического процесса и удобства эксплуатации. При составлении генерального плана нужно обеспечивать пожар­ную и санитарную безопасность эксплуатации, принимать во вни­мание направление господствующих ветров («розу ветров»). Все

417

объекты должны иметь удобные пути подъезда. Поскольку боль­шинство объектов нефтеперерабатывающего завода — пожароопас­ные и взрывоопасные производства, их необходимо отделять друг от друга незастроенной территорией. Расстояния между отдель­ными объектами и группами объектов регламентируются противо­пожарными и санитарными нормами.

Планировка завода выполняется на основе блочно-квартальной системы: создается четкая сетка прямоугольных кварталов, разде­ленных улицами, по которым прокладываются коммуникации. Внутри отдельных кварталов объекты размещают таким образом, чтобы избежать чередования объектов, вводимых в эксплуатацию в разное время. Предусматривается территория для дальнейшего расширения завода.

Для четкости планировки завода генеральный план разбивается на различные по назначению зоны:

1) предзаводская, в которой размещаются административно-хо­зяйственные здания (заводоуправление, учебный комбинат, столо­вая, пожарная команда);

2) производственная — цеха и установки основного назна­чения;

3) зона вспомогательных и подсобных сооружений и складов;

4) товарно-сырьевая база.

На отдельных площадках за пределами ограждения завода располагают очистные сооружения, товарный парк и эстакаду для налива в железнодорожные цистерны сжиженных газов.

Примерный генеральный план нефтеперерабатывающего завода показан на рис. 114.

Центральная дорога АА делит завод на две части: топливную и масляную. В топливной части находятся установки атмосферной перегонки с блоком электрообессоливания /, каталитического ри-форминга 3 и 4, гидроочистки дизельного топлива 5 и керосина б, карбамидной депарафинизации дизельного топлива 7, газофрак-ционирующая 8, изомеризации 17.

В масляной части располагается головная установка ЭЛОУ-АВТ, вырабатывающая сырье для производства масел 2, установки деасфальтизации 9, селективной очистки 10, депарафинизации 11 и гидроочистки масел 12. Здесь же находится комплекс по произ­водству парафинов, включающий установки обезмасливания гача 13 и перколяционной очистки парафина-сырца 14. Сырье для уста­новок топливной и масляной части хранится в промежуточных парках 19.

В состав завода входят также установки производства битума 16 и получения элементарной серы 15.

Оборотной водой объекты завода снабжаются с водоблоков 18, а инертным газом и воздухом — из центральной компрессорной 27. Товарная продукция приготовляется в парках и на автоматических станциях смешения 23 и 24. На территории завода находятся также склады 25, факельное 28 и реагентное 29 хозяйство.

418

« £ s

«•fro..

« в а *

. я fi в "* § ™ Я ~ ^c м

а. я °-

i^{и 1} •<

<M i

m О

О/-4

-.Л К'

5 к ьс ч

■ 5 я =г ч о 5 та я <и л

££ ^{п и} Я га о д _

« >>е- та S

^s i ^Л а ^

Soi га о я

■в-..-9-s v л s. о га о

я и «>■? я I  I"

°5 ct в i

■ 2 о о я

I vo та

о. Я ^s 2

5os ^ ао .-

2 ,

■ O^u"S oq n С S з ~~   I Й n

*=-ч

t-Ol Я

о*- и

Г dJ ОС Е- (П и '

£ё!

2 ^я 9 I '

О а;

О ш Ь |ч,

«а о га к м = Я * о х S ■

•е..

Я см U

 

о

8-

I      I       I

t\

=v

 

CUD) 00		5Г*
■^ Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 785; Мы поможем в написании вашей работы! Поделиться с друзьями: ⇐ Предыдущая21222324252627282930 Мы поможем в написании ваших работ! . . © 2014-2024 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (2.807)