Переработкой природных углеводородных систем производят широкую гамму ценных продуктов, включая ароматические углеводороды, полимеры и высококачественные компоненты топлива. Наибольшее разнообразие полезных продуктов образуется в результате переработки нефти. В настоящее время на предприятиях топливно-нефтехимического профиля получают свыше 800 различных нефтепродуктов. Продукты переработки нефти можно разделить на следующие основные группы, отличающиеся по составу, свойствам и областям применения: I - жидкие топлива; II - нефтяные масла; III - пластичные смазки; IV - парафины и церезины; V - битумы и композиции на их основе; VI - технический углерод (сажа); VII -нефтяной кокс; VIII - присадки к топливам
52
и маслам; IX - ароматические углеводороды; X -нефтяные пеки, XI - прочие нефтепродукты специального назначения.
I. К жидким топливам относят: 1) карбюраторные топлива (бензины) для авиационных и автомобильных двигателей; 2) реактивные; 3) дизельные; 4) газотурбинные; 5) котельные топлива; 6) судовые топлива; 7) печные топлива; 8) сжиженные газы коммунально-бытового назначения. Авиационные бензины представляют собой смесь бензиновых фракций прямой гонки, каталитического крекинга и риформинга, алкилата и других компонентов с добавкой антидетонационных и антиокислительных присадок. Автомобильные бензины - смеси бензиновых фракций прямой гонки, а также термического и каталитического крекинга, каталитического риформинга с добавками алкилата, изомеризата, рафинатов от экстракционного выделения бензола и толуола с добавкой специальных антидетонационных присадок.
Топливо для авиационных воздушно-реактивных двигателей (реактивные топлива, авиакеросины) получают в основном прямой перегонкой нефти. Выпускаются топлива для летательных аппаратов с дозвуковой и сверхзвуковой скоростью полета. Различные марки топлива отличаются друг от друга по фракционному составу, содержанию общей и меркаптановой серы. Температура начала застывания авиакеросинов должна быть не выше -60°С. Кроме того, производятся углеводородные компоненты жидкого ракетного топлива на основе прямогонных керосиногазойлевых фракций.
Дизельное топливо предназначено для использования в двигателях с зажиганием от сжатия. Оно производится из фракций прямой перегонки нефти и вторичных процессов переработки. Выпускается несколько сортов дизельного топлива: топливо для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники (марки Л - летнее, 3 - зимнее, А - арктическое), которые различаются по температуре застывания и содержанию серы. Другой сорт дизельного топлива - топливо для среднеоборотных и малооборотных дизелей; различие между видами топлив определяется вязкостью и температурой застывания.
Газотурбинные топлива используются в газовых турбинах, установленных на речных и морских судах, стационарных и передвижных электростанциях. Сырьем для производства газотурбинного топлива служат дистилляты коксования, термического крекинга, прямой перегонки.
Печные топлива предназначаются для сжигания в специальных печах бытового назначения. Сырьем для печных топлив являются дистиллятные фракции прямой перегонки нефти и вторичных
53
процессов. В этих топливах обычно нормируются фракционный состав, вязкость, зольность. При этом температура вспышки не должна быть ниже 42°С, а температура застывания - не выше 15°С.
Котельные топлива состоят из фракций прямой перегонки нефти, газойлевых и остаточных фракций, полученных при вторичных процессах нефтепереработки или отходов от переработки масел (экстрактов, асфальтов). Выпускают три сорта котельных топлив - мазуты флотские, мазуты топочные, мазуты для мартеновских печей. Топлива различаются условной вязкостью (от 5°ВУ при 40°С до 1б°ВУ при 80°С), а также температурой застывания (от -5°С до 25°С) и температурой вспышки.
Кроме того, при переработке нефти получают различные газообразные углеводородные продукты. Так, сжиженные газы коммунально-бытового назначения выпускаются на базе углеводородов С1-С4, полученных при первичной перегонке, каталитическом риформинге и каталитическом крекинге. Выпускают марки газов, различающиеся содержанием пропана и бутана: СПБТЗ, СПБТЛ - смеси пропана и бутана техническая зимняя и летняя соответственно; БТ - бутан технический. В этих продуктах нормируются массовая доля меркаптановой серы и сероводорода (не более 0,015%).
II. Нефтяные масла представляют собой высококипящие, жидкие дистиллятные и остаточные фракции различной вязкости и степени очистки, предназначенные для обеспечения смазки в различных механизмах, а также нашедшие разнообразное техническое применение во многих отраслях промышленности. Нефтяные масла различаются: по способу выделения из нефти (дистиллятные, остаточные, смешанные), по методу очистки (кислотно-щелочной очистки, селективной очистки и т.п.), по областям применения (специальные, индустриальные и т.д.). Смазочные масла делятся на индустриальные, турбинные, компрессорные, трансмиссионные, приборные, моторные. Индустриальные масла предназначены для смазки станков, механизмов и машин, работающих в различных условиях и с различными скоростями и нагрузками. Для машин и механизмов выпускается более 40 марок индустриальных масел.
Вакуумные масла применяются как рабочие жидкости вакуумных насосов. Различают также масла турбинные, компрессорные и для паровых машин. В эту подгруппу включены масла, работающие в тяжелых условиях нагрузки, повышенной температуры и воздействия воды, пара и воздуха. Турбинные масла предназначены для смазки и охлаждения подшипников паровых и водяных
54
турбин и для заполнения систем регулирования паровых турбогенераторов. Они должны быть стабильны против окисления. Компрессорные масла предназначены для смазки цилиндров, клапанов и других движущихся частей воздушных компрессоров и воздуходувок. Это высоковязкие остаточные масла, стабильные против окисления. Масла для паровых машин (цилиндровые) используются при смазке цилиндров паровых машин, работающих на насыщенном и перегретом паре. Трансмиссионные и осевые масла предназначены для смазки трансмиссий автомобилей и тракторов, для зубчатых и гипоидных передач, рулевого управления и для различных грубых механизмов. Трансмиссионные масла выпускаются без присадок, а также с противоизносными и противозадирными присадками. В последние годы особый интерес представляют приборные масла, которые служат для смазывания контрольно-измерительных приборов. В подгруппу моторных масел включены масла для карбюраторных, автомобильных и автотракторных двигателей, дизельные и авиационные. Моторные масла, как правило, готовятся смешением базовых масел селективной очистки с различными присадками. Авиационные масла для турбореактивных двигателей готовят из высококачественных нефтей и из синтетических компонентов (сложных эфиров) с добавлением разнообразных присадок. Масла для карбюраторных автомобильных двигателей вырабатываются из дистиллятных или смешанных масел селективной очистки. Для дизельных двигателей выпускается более 100 марок различных масел. В зависимости от условий применения основные показатели качества этих масел (вязкость, индекс вязкости, температура застывания, моторные свойства) изменяются в широких пределах: индекс вязкости от 45 до 140, температура застывания от 0 до -43°С. В подгруппу специальных (несмазочных) масел включены масла, предназначенные не для смазки, а для применения в качестве рабочих жидкостей в тормозных системах, в пароструйных насосах и гидравлических устройствах, а также в трансформаторах, конденсаторах, маслонаполненных электрокабелях в качестве электроизолирующей среды. Сюда же относятся медицинское, парфюмерное, поглотительные и некоторые другие масла специального назначения. Ко всем этим маслам предъявляются требования высокой чистоты, и для них контролируются некоторые специальные показатели в зависимости от условий применения (трансформаторные, вазелиновые, медицинские, конденсаторные, парфюмерные).
III. Пластичные (консистентные) смазки. Пластичные смазки представляют собой мазе- и пастообразные нефтепродукты,
55
предназначенные для смазки закрытых, как правило, тяжелонагруженных механизмов и для предохранения различных изделий от воздействия внешней среды. Кроме того, некоторые сорта используются для уплотнения (герметизации) различных систем. Смазки изготавливаются на базе нефтяных масел, загущенных мылами, твердыми углеводородами и другими загустителями. Смазки классифицируются по их консистенции (полужидкие, пластичные и твердые), по типу загустителя (углеводородные, мыльные, неорганические и органические), по области применения (антифрикционные, защитные и уплотнительные). Наиболее распространены антифрикционные смазки - солидол синтетический, солидол жировой (смазка универсальная среднеплавкая), смазки типа ВНИИНП и других марок.
IV. Парафины и церезины. В эту группу входят жидкие парафины, твердые нефтяные парафины, твердые пищевые парафины, церезины. Жидкие парафины, получаемые при карбамидной и адсорбционной депарафинизации дизельных фракций, являются сырьем для получения белково-витаминных концентратов, синтетических жирных кислот и поверхностно-активных веществ. Твердые парафины выделяются из масляных дистиллятных фракций. Товарные твердые парафины подразделяются на следующие сорта: высокоочищенный парафин (марки различаются по температуре плавления), технический очищенный парафин, парафин для синтеза, неочищенный спичечный, неочищенный высокоплавкий. Парафин для пищевой промышленности вырабатывается путем глубокой очистки. Он отличается полным отсутствием бенз(а)пирена, кислот, щелочей, сульфатов, хлоридов, воды и механических примесей. Выпускаются марки церезина (смесь предельных углеводородов С36 - С55 преимущественно алифатического изостроения) с различными температурами плавления.
V. Битумы. Высокомолекулярные углеводородные системы - битумы получают из тяжелых нефтяных остатков. Существуют различные технологии производства битумов. Так, остаточные битумы получают методами глубокого концентрирования, окисленные - путем окисления остаточных фракций. Смешением различных марок получают компаундированные битумы. Битумы предназначены для дорожного строительства, получения кровельных материалов, гидроизоляции, электроизоляции, приготовления асфальтовых лаков, полиграфических красок. В последние годы широкое распространение получили битумы с добавками совместимых полимеров, так называемые битумполимерные материалы. Битумы отличаются друг от друга по глубине проникания иглы
56
(пенетрации), температуре размягчения, температуре вспышки. Кроме того, битумы в зависимости от назначения, характеризуются растяжимостью (дуктильностью), адгезией, температурой хрупкости. По назначению битумы подразделяются на дорожные (вязкие и жидкие), строительные, кровельные, изоляционные, высокоплавкие и специальные, например, аккумуляторные.
VI. Технический углерод (сажа) представляет собой мелкодисперсный сыпучий порошок черного цвета с частицами диаметром 30-40 мкм; приготавливается на специальных предприятиях из смолы пиролиза, газойлей каталитического и термического крекинга, природного газа. По способу производства различают сажу канальную и печную. Технический углерод применяется в качестве: наполнителя пластмасс, резин; стабилизатора полимеров; пигмента в лакокрасочной промышленности и красителя при изготовлении типографских красок.
VII. Нефтяной кокс - это твердый высокомолекулярный, углеродистый продукт, получаемый коксованием остаточных фракций в кубах или в необогреваемых камерах в процессах замедленного коксования. Кокс используется в производстве анодной массы для выплавки алюминия, графитированных электродов, углеродных материалов различного назначения, в атомных реакторах для защиты от радиации. Актуально производство анизотропного малосернистого игольчатого кокса из малосернистых нефтяных остатков для электродной промышленности. Выпускается ряд марок кокса, различающихся по виду применяемого при коксовании сырья, по содержанию серы и золы.
VIII. Нефтяные пеки - пластичные высоковязкие, твердые или полутвердые высокомолекулярные многокомпонентные системы; получаются путем термической конденсации смолисто-асфальтеновых веществ и конденсированных ароматических углеводородов; состоят: из мальтеновой λ-фракции, растворимой в жидких алканах; β-фракции асфальтенов, растворимой в бензоле; α1-полимерной фракции карбенов, растворимой в сероуглероде или пиридине, и α2-фракции сшитого углеродного полимера типа кокса, нерастворимого в органических растворителях. В зависимости от пластических характеристик и содержания серы пеки находят различное применение. Пек из малосернистых остаточных дистиллятов термических процессов может использоваться как сырье для нефтяных углеродных волокон, пеки из нефтяных остатков - для замены каменноугольных пеков в электродах алюминиевой промышленности и металлургии в качестве связующего для коксобрикетов.
57
Нефтепереработка связана с производством и использованием веществ, обладающих рядом специфических свойств (взрывоопасность, пожароопасность, токсичность), что часто является причиной ситуаций, последствия которых отрицательно сказываются на здоровье человека и состоянии окружающей среды.
- Назовите основные классы нефтепродуктов.
- Какие марки жидких нефтепродуктов вам известны?
- Назовите основные марки масел и смазок.
- Дайте классификацию топлив.
- Дайте классификацию битумов.
- Какие газы получают из газообразной фракции С1 - С4?
- Как получают различные нефтепродукты в процессах переработки углеводородных систем?
58
