/
Similar
Text
Иосиф ЛI,ВОВИЧ
I'УРЕВИЧ
190'1
1968
...
ТЕхнолоrия
ПЕРЕРАБОТКИ
НЕФТИ И rA3A "
часть 1
и.л. rУРЕВИЧ
u
ОБЩИЕ СВОИСТВА
И ПЕРВИЧНЫЕ МЕТОДЫ
ПЕРЕРАБО КИ
'НЕФТИ И rA3Ai
ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ,
ПЕРЕРАВОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
ПОД редаRцией
нанд. техн. наун А. r. САРДАНАШВИЛИ
и донтора техн. наун А. И. СI{ОБЛО
Доnущeuо ];IuнuстерствОJit высшеао
u средн.еао сnецuа.льн.оао обрааован.uя СССР
в качестве учебн.uна д.ля студен.тов
н.ефтян.ых сnецuа.льн.остей
высшuх учебн.ых ааведен.ий
"
)
>.".
"
';., :
ИЗДАТЕЛЬСТВО «Х И М Н П})
МОС1\ВА 1972
УДК 665.63 (075.8)
r 95
r у р е в n ч И. Л. Технолоrпя переработки нефти и rаза
Первап часть учебшша «ТехнолоrllП перераБОТIШ _ нефТII 11 I'аза»
носвпщена пеРВIIЧПЫJ\l nlеТОДШ\I перераБОТIШ нефТII, а ТЮ;Же ПрllрОДПЫХ
11 попутпых нефтfiНЫХ l'аЗ0В.
В учебшше npaTl10 IIзлощепа lIеТОрllП ра3В1IТIШ нефтеперерабаты-
вающеЙ промышлеШЮСТII СССР, рассмотрены фIl3ШШ ХllillllчеСIШС
свойства Yl'леводородных l'аЗ0В; ПСфТШIЫХ фрЮЩllii 11 пефтеii, описапы
,ПОДl'отоВlШ пх К переработне, методы выделешш l'a30BOl'0 беJl3lша
113 пефтnньп{ l'аЗ0В, прmшп переl'OIша Iюфтей на атмосфеРllЫХ 11 атмо-
сферно ваnУ)'nшых устаIlОЩШ,Х, ВТОрlIЧIШП переl'ОПlШ пефтппых
фрЮЩllii. ЗпаЧlIтелыlOС ВШIМВllllе уделено аппаратурному офорnшеllШО
теХIIQлоmЧССШIХ процессоп, IIХ ТСХJПII\О ЗI{ОIIО1\ПIЧССI\I1I\1 ПОIt.азатеЛЯI\I,
а таnше вопросам теХIПlШI безопаспости 11 охраны труда.
УчеБПlln раеС'Пlтап па СТУдентов XJlМlIIш теХJJОЛОl'lIчееШIХ фю;уль-
тетов пефтnных ВУЗ0В 11 мо.'nет быть нспользовап lIншенерШ\ПI пефте-
перерабатьшающей 11 пефтеХllnПlчееноil ПРОnlышлеlIПОСТII.
в 7-шиае 40 табл.., 205 рис.
Ре ц е н з е н т ы кафедра нефтезаводских и химических аппа
ратов и оборудования Азербайджанскоrо института нефти и химнп
им. М. А. Азизбекова (зав. Iшфедрой ДOIпор технических HaYI{,
профессор С. А. Баrатуров) и rлавный инженер ВНИПИНефть
В. В. Федоров
3-14-7
56-71
СОДЕРЖАНИЕ
11 редпсловие
9
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ВВЕДЕНИЕ В ТЕХПО.поI'ПЮ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ
II I'АЗА . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . 11
r л а в а 1. Нефттшл п rазовая ПРОJllышлешlOСТЬ . . . . , " .' .' .. 11
КраТIШЙ псторическпй обзор развития пефтеперерабаТЫIJающей про-
мышлеIIlIОСТП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11
Основные районы добычп n перераБОТIШ нефТII за рубежом и в СССР 14
Струнтура ТОПЛIIвно эперrетичеС1{оrо баланса за рубеШШ1 и в ссСр 15
,1'tраТIiие сведепня' о добыче нефти и l'аза II транспортпроваНIIИ их
с ПР01llЫСЛОВ па нефтеперерабатывающие заводы . . . . . . .. '17
r л 11 в а П. Нефть 11 rаз как сырье для перераБОТIШ . .
21
ХИМlIчеСIЩЯ прпрода n rрупповоii уrлеводородпыii: состав liсфтей
Е нефтяных rазов ..... 21
Неуrлеводородные соеДIIlIешш lll)фТlI . . . . . . . 27
r л а в а 1 II. ФПЗIIRО-ХIl1llпчеСЮIе свойства lIефтей 11 пефтепродy:I\ТОВ 34
Плотность ..... 34
Моле1{УЛЯРНЫЙ вес 38
Давление насыщеIIlIЫХ паров 41
Вязп:ость ..... 50
Тепловые свойства а2
Температуры ВСПЫШ1Ш, воспламенепIIЯ, самовоспламепеНIIЯ, засты
вавил и ПJIaВJlенпя ........... 79
МаЛaIшметричеСlше свойства нефтiШРОДУIi.ТОВ 84
Растворимость п растворяющая способность 86
Поверхностное натяженпе 90
ЭлеRтричеСlше свойства DЗ
6
Содержапuе
ОптпчеСЮ1е свойства . . . . . . . . 95
Антпдетонацпонные свойства uензпнов 101
Воспламеняемость дпзельных ТОПJIIШ 108
Фрющионнып состав 111
r л а в а IV. I",лаССПфШШЦIIЯ 11 товарllые харю,теРIlСТШШ нефтеii 11
нефтепродуктов 121
КласспфюшцIIЯ нефтей 121
ХараI{теристш;а товарных нефтеПРОДУJ\ТОВ 125
r л а в а V. Пропзводственно-проеRтнал оцешш пефтеii 11 ОСllOШIые
направлеппя их перераБОТЮI . . . 147
Пронзводственно прое1,тная оценна нефтсii 147
Основные направленIIЯ перерабоТIШ нефти п rаза 151
РАЗДЕЛ !ВТОРой. ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ И rA3A . . . . . .
153
r л а в а VI. ФпзпчеСIше методы перераБОТIШ прпродных yrлеводород-
пых rазов .....
ПодrОТОDна rазов I{ перераБОТ1Ш . .'. . .
Переработн:а природныx rазов . . . . .
Храненпе п транспортирование Сilшженпых rазов
153
153
163
173
r л а в а VII. ПОДI'отовка нефти l' перераБОТI,е
Вредные прпмеси в нефтях . . . . . . . .
Обезволшвание и обессоливание нефтей . .
Борьба с потерямп леrких фрющпй и стабплпзаЦПJ1 нсфтсii
Сортировна нефтей .................
176
176
177
188
196
r л а в а VIII. ПерШl1Jllая перераБОТIШ НСфТll
Методы перераБОТ1Ш нефтп . . . . . . .
ПереrоНIШ с однщ'ратным, мноrОI'lJ:1ТНЫЫ п постспсппыы пспаренпсы
Переrош;а в прпсутствин пспаршощеrо areHTa
ПереrоНIШ в ванууме . . . . . . .
Азсотропнал п Э1'СТРЮ'ТПШIaН РCJ\ТПфШШЦI!Н .
198
198
199
203
205
205
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. АППАРАТУРНОЕ И ТЕхнолоrИЧЕСН:ОЕ ОФОI'М.ТШНИЕ
ПРОЦЕССОВ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕрАБОТIПI НЕФТII П rA3A
209
r л а в а IX. РCl'ТlIфшшцпопные IЮЛОПНЫ
КлаССПф1шацпл .........
Выбор тарслон длл рС1;ТПфШ\аЦПОННЫХ 1ШЛОНН
209
209
221
Содержапие
7
222
223
226
233
234
238
241
251
IЮЛОПП 252
253
254
263
266
269
270
271
273
273
280
283
286
289
289
291
Материальпый балапс рентифпнациоппой нолопны
Тепловой баланс рентифинационной нолоппы . . .
Температурный режим рентифинацпоппой IЮЛОННЫ
Давлеппе в нолопне и расход водяпоrо пара
ОпредеJlенпе основных размеров нолонны
Вспомоrательпые узлы и деталп IШЛОППЫ .
Сложные нолопны установон АВТ . . . . .
н онтроль за работой реНТИфШШЦlIОllllЫХ IЮJIOНП
ТеХНПI\а безопасности прп ЭI\сплуатаЦlIП реНТПфШШЦПОllllЫХ
r л а в аХ. Теплообl\ICIшые аппараты
КлаССИфИI\ация ........
Д(;)Талп теплообмепных аппаратов
Расчет теплообменных аппаратов
Выбор типа теплообмеппю\Ов
Степень реrеперации тепла
3I\сплуатацпя теплообменных аппараТОIJ
r л а в а XI. Трубчатые печи
НлаССИфИRаЦlIЯ . . .
Температурпыii: реЖШl
Тепловой баланс
Основные тепловые парамс'rры
Технолоrпчесние ПОI\азателп
Детали трубчатых печей
3Rсплуатацпя печей
r л а в а XII. ПРОМЬПIшеппые уетаПОВIШ пеРВПЧIIоii переrОIIlШ нефтеii
11 1\1 азутов . . . . .
Ii:ласспфш;аЦlIЯ трубчатых
Атмосферные, вar,уу шые и
НОВI\П . . . ". . ..
Номбинировапные устаношш
устаповон
аТJ\10сфеРПО lJаI;уу"шые трубчатые YCTa
r л а в а Х II 1. У етаноВIШ вторпчпой переrошПl, чеТlюii реl(ТllфПRаЦПII,
азеотроппоii 11 зкстрю{тпвпоii реI(ТПф1шаЦШI
Устанош;а ВТОрfiЧНой переrоНIШ бензнна . . . . . . . .
Установна четноii реI\ТПфШЩЦПИ ДJlЯ разделения аромаТJIчеСIШХ YI'JIe
водородов " . ., ..............
УстаНОВ1Ш азеотропной и ЭI;странтпвной рш,тпфш;аЦШ1 . . . . . .
294
29Н
297
;)09
322
323
321\
326
8
Содержаntlе
r л а в а XIV. ПрШЩIIПЫ размеще1I11Л оборудоваш1Л трубчатых устаllО
вон. Работа устаllОВOI< АВТ
Раюшщешш аппаратов па площаДIШ
ПУСI, трубчатых устаПОВО1, . . . .
НОРlllальпая эш:плуатацпн
ЛабораТОРПЫll IЮIIТрОЛЬ п рШ'УЛЩJOвашю j1СiЮIШ\
Работа с ПОJ1учеППЮI IЮШlО1IeIIТОВ
ОрrаШIзацпя труда ......
Ре
roпт устапошш ......
Техншщ безоiЩСНU(jТII н II рurUIJОПОiНа jJпан ЩJOlIН!ЛЮ;ТJ!I,i\
П ред.нетпыи Уliазате.ль
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебник «Технолоrия пере работки нефти и таза» предназначен
для студентов высших учебных заведений по специальности 0801
«Химическая технолоrия переработки нефти и ra3a», а также для
етудентов друrих нефтяных специальностей, изучающих I\:ypc Tex
lIолоrии переработки нефти и rаза.
. УчебнИl{ состоит из трех частей.
Часть первая
общие свойства и первnчная переработка нефти
п rаза. Автор
профессор, ДОI{ТОР техНичеСI\ИХ наук И. Л. rуревич.
Часть вторая
деСТРУI{тивная переработка нефти и rаза.
Автор
профессор, ДOI{тор технических наук Е. В. Смидович.
Часть третья
очистка нефтеПРОДУI\:ТОВ и производство CHe
циальных продy:I{ТОВ. Автор
профессор, доктор техничеСI\ИХ HaYI
,
лауреат rосударственной премии СССР, заслуженнып деятель науки
и технИl{И РСФСР Н. И. ЧеРНОШУI{ОВ.
Первая часть учебника ВI\лючает раздеJIЫ, посвященные фи
ЗИI\о
химичесним свопствам и Iшассифшшции нефтеп и нефтепро
дуитов, физичеСlf-ИМ методам перераБОТI\:И природных уrлеводородных
rазов, процессам подrОТОВI\И нефти I{ переработке и технолоrип
первичной перерабоТI\И нефти. Вторая часть посвящена технолоrШI
вторичных методов перераБОТI\И нефти и rаза (термичеСIШХ, I\:атаJIИ
тичеСI\ИХ и rидроrенизационных), предназначенных для пропз
,
водства различных видов топлив и сырья для нефтехимичеСI\ОП про
МЫIIIленности. В третьей части изучаются процессы очисТI\И нефте
ПРОДУI\ТО,В с целью придания им товарных качеств и технолоrия про
изводства спецпальныx ПРОДУI{ТОВ.
. После выхода в свет 2
TO издания учебншш «Технолоrия нефТII
и rаза», часть 1, прошло 20 лет. За это время нефтеперерабатывающая
ПРОМЫIIIленность в СССР и за рубежом претерпела значительные
изменения в области технолоrии и аппаратурноrо оформления про
цессов подrОТОВI\И и первичной перераБОТRИ нефти и rаза. Суще
ственно изменились требования I{ I\:ачеству и ассортименту получаемых
пефтепродуктов, резно возросли мощности технолоrичесних YCTa
новон, IIIироное применение нашли комбинированные технолоrи
10
Предисловие
чеСI\ие устаНОВI\И, осуществлены новые направления перераБОТI\И
нефти и rаза, предназначенные для удовлетворения быстро растущих
потребностей в нефтехимичеСI\ОМ сырье. Эти изменения нашли He
обходимое отражение в новом издании нурса технолоrии перераБОТI\И
нефти и rаза.
Профессор И. Л. rуревич полностью заI\ОRЧИЛ рунопись HaCTO
ящеrо учебюша и представил ее на рецензирование. Однано ему
не суждено было учесть реI\омендации и замечания рецензентов II
завершить подrОТОВI\У учеБНИI\а I\ печати. Преждевременная HOH
чина оборвала жизнь этоrо замеча тельноrо ученоrо и педаrоrа.
РеI\омендации и замечания рецензентов были учтены при редю\
тировании. l"лавы I
VI и VHI редаI\тировал доцент, I\андидат
техничеСI{ИХ наун А. r. Сарданашвили, rJIaBbl УН и IX
XIV
профессор, донтор техничеСI\ИХ наун А. И. СI\обло.
Следует выразить rлуБОI{yrо признательность рецензентам
зав. I\афедрой нефтезаВЬДСI\ИХ и химичеСI\ИХ аппаратов и оборудо
ванил АзербайджаНСI\оrо института нефти и химии им. :М. А. Азиз
бы{ова донтору техничеCI{ИХ наун, профессору С. А. Баrатурову
1I rлавному инженеру ВНИПИНефть В. В. Федорову, а тю{же про
фессору МИНХ и rп им. И. м. rуб1{ина, Донтору техничеСI{ИХ наун
Е. В. Смидович за ценные советы и замечания по материалам учеб
ншш.
А. r. Сардан,ашвилlt
А. И. Спобло
Р А3ДЕЛ ПЕРВЫЙ
ВВЕДЕНИЕ В ТЕхнолоrию ПЕРЕРАБОТКИ
НЕФТИ И rA3A
rл А В А 1
НЕфТЯНАЯ И I'А30ВАЯ промы1лЕнностьь
I\РАТRИЙ ИСТОРИЧЕСIШй ОБ30Р РА3ВИТИЯ
НЕФТЕПЕРЕР АБА ТЫВАIOЩЕй ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР
Нефть известна человеку с древнейших времен. Учеными YCTa
новлено, что более 500 тыс. лет тому назад нефть уже была обнару
жена на береrу Каспийскоrо моря, а за 6 тыс. лет до нашей эры
отмечался выход на поверхность земли нефтяноrо rаза на Кавказе
II в Средней Азии. Более 2 тыс. лет тому назад нефть стали ПрЮlе
нять в строительстве, военном деле и в медицине для лечения I ОЖ
ных заболеваний.
Промышлеюroе значение нефть приобрел а лишь в XVIII в.
В 1745 r. был построен первый нефтепереrонный завод в России
на peI{e Ухте и затем в 1823 r. второй на Северном Кавказе около
r. Моздока. На этих весьма ПрЮlИтивных заводах из нефти отrоняли
осветительный I{еросин, а леrко испаряющийся rоловной продукт
псреrоНI И бензин и тяжелый остаток мазут сжиrали в «мазут
ньа» 'ямах, так как не находили им применения.
Первоначально нефть переrоняли в. кубах периодическоrо дей
ствпи, затем, начиная с середины 80 x rодов XIX в., на кубовых
батареях непрерьmноrо действия. Создателями кубовых батарей
ДЛИ переrоНI{И нефти и мазута были русские инженеры: А. Ф. ИнчИ!{,
В. r. Шухов и И. И. Елин.
В 1876 r. В. 1'. Шухов изобрел форсунку, которая быстро BЫ
теснила самые разнообразные устройства, применявшиеся для сжи
rания жидкоrо топлива. В результате этоrо балласт производства
мазут стал применяться в качестве топлива для паровых котлов.
В том же rоду Д. И. Менделеев показал возможность получения
из мазута минеральных смазочных масел переrонкой в вакууме
или в T01{e ВОДяноrо пара. Нефтяные масла стали вытеснять животпые
12
rл. 1. Нефтяпая п еазавая пРО.ll,ыщлепIlОСIIZ/,
жиры и растительные смазочные масла из всех отраслей ТGХНИIПI.
РУССI{ие минеральные масла ШИРОI{О Э1{спортировались за rраIIИЦУ
п расценивались I{Ю{ самые ВЫСОI\Оначественные.
В 1890 r. В. r. Шухов и С. П. rаВРИJIОВ запатентова.ТШ труб
чатую нефтепереrонную установну непрерывноrо действия про
образ современных YCTaHOBOI{ для переrою{и нефТII. У стан ов 1\a
состояла из orHCBoro змееВИI{овоrо наrревателя, IIспарителя, PCI,
ТПфlшационной I{ОЛОННЫ и теплообменной аппаратуры. BCI{Ope
YCTaHOВI{a получила распространение во всем мире.,
д. И. Менделеев, рассмаТРlшавший нефть I{ar{ ценнейшее хи;\ПI
чеС1{ое сырье, призывал хи,'VIИI\ОВ всесторонне исследовать ее и разра
батьшать новые пути ее ХимичеСI\ОЙ перераБОТI{И. При 1\онсультации
д. И. Мснделеева этой проблемой занялся А. А. ЛеТIIИЙ. Он ошрыл
процссс rлубокоii перерабоши нефти (процесс пиролиза нефтяноrо
сырья для получения ароматичеСI{ИХ yrлеводородов) и осуществил
ero в промышленных масштабах. Перу А. А. Летнеrо принадлежит
псрвыЙ учебшщ по нефтяному делу (1875 r.).
l'лубоко связаны с I\Ою{ретными нуждами нефтеперерабаТЬПlа
ющеЙ промыrпленности научные исследования К. В. ХарИЧ1{ова
II JI. r. rурвича. Разработанный Н. В. Харичновым способ холодноii
Фрю{ционировки послужил основоЙ современных промышленных
методов депарафинпзации нефтяных фрarщиii с помощью избиратель
ных растворителеЙ II полученrш тarшм обраЗ0М ВЫСОI{ОI{ачественных
масел и парафинов.
Ценнейший ВI{лад n науну о нефти и ыетодах ее перерабоТIШ
внес выдающийся ХИМIш нефтянИI{ л. r. rурвич. в своей Iшпrе
«Научные основы перераБОТI{И нефти}), выдержавшей четыре И3Да
ния, переведенной на мноrиеиностранные язьши, л. r. rУРВIIЧ
I\}1итичеСI\И сопоставил и обобщил литературные и ЭRсперименталь
ные данные по химии и перерабоше нефти. Ориrинальными ЯВЛЛIотся
воззрения л. r. rурвича о действии водяпоrо пара и роли вar{УУJIШ
при переrонr{е мазута, о роли серноЙ 1\ИСЛОТЫ и щелочи при ОЧИСТl,е
нефтеПРОДУI{ТОВ. Он исследовал обесцвечивающую способность OT
беливающих rJIИН по отношению 1\ нефтеПРОДУI{там, обнаружил при
этом помимо адсорбционных' свойств I\a таJштичеСI\Ое (полимери
зующ!3е) действие естественных аЛЮМОСИЛИI\атов и разработал Teo
ретичеСI\ие основы адсорбционной ОЧИСТIШ масел. л. r. rурвич
установил закономерности, лежащие в основе современной xpOMaTO
rрафии и Iшталитическоrо I{рю{инrа на алrОМОСИЛИI{атных Iштализа
торах.
Научные основы перераБОТI\И нефти, разработанные РУССI{ИМll
учеными в 1\онце XIX и начале ХХ вв., сыrрали решающую рОJIЬ
в становлении и развитии нефтеперерабатывающей промышленности
России. В начале ХХ в. почти вся добыча нефти в России была co
средоточена в районе r. Бю{у, I\ОТОрЫЙ BCI\Ope стал I{рупнейшим
нефтяным центром Европы. В 1913 r. в России было добыто почти
Раавlllпие nефтеперерабатываlOщеt'i nро.ltышлепnостn СССР '13
9 i\1.'lJI. 7/1, нефТII, из них более 80% приходилось иа район Бан:у,
ОI,ОЛО 16% rрозный и остальное на Урало ЭмбеНСЮIЙ район,
ЫаiiI,ОП и Ферrану. В этих же районах была сосредоточена в то время
II переработна нефти.
Значительно ускорилось развитие нефтяноЙ промышленности
ПОС.тrе Он:тябрьсн:оЙ ревоЛIОЦИИ. Нефтяная промышленность России
в 1918 r.. была объявлена собственностыо Советското тосударства.
Н. этому времени в рапоне Баку добывали лишь 28% от тото I{ОJIИ
чества нефти, I{OTOpOe добывалось в 1913 т., а в fрозном, на Кубани
и в Ферrане все промысловое хозяйство было полностью разрушено
белоrвардейцами. После национализации нефтяной промышленности
нефтяники промыслов и заводов, передовые инженеры и ученые
нашей страны во rлаве с И. М. fуБI{ИНЫМ провели больщую работу
по лИНвидации тяжелоrо наследия rрюкдаНСI{ОЙ войны и выполне
нию rосударственноrо плана восстановления н техничеСI\ОI'О пере
вооружения нефтяной промышленности.
В 1928 r. нефтяная ПРОМЬПlIленность СССР завершила своп BOC
становительный период. За rоды первоЙ пятилетни (1928 1932 п.)
была создана технически передовая социалистическая нефтеперера
ба тывающая ПрОМЬПlIленность, были введены в ЭI{сплуа тацию ВЫСОI{О
производительные трубча тые устаНОВI{И для прямой переrонкн нефти,
термичеСI{оrо I{P6I{инrа мазутов, заводы по производству авиа
ционных и автотракторных масел. В это же время были ОТI{РЫТЫ
ыесторождения нефти в рапоне Верхних ЧУСОВСI\ИХ fОрОДI\ОВ
п В Ишимбае.
В третьей пятилеТI,е (1938 1942 п.) особое внимание было об
ращено на развитие и унрепление Восточных неФТЯНЬJХ районов
СССР. За KOpOTI{Oe время здесь выросли мноrочисленные промыслы,
заводы и социалистические rорода нефтянИI\ОВ.
В rоды Великой ОтечественноЙ воЙны мноrие нефтеперераба TЫ
вающие заводы были эвакуированы в Восточные районы СССР.
После 1945 т. в I{ороткие СрOI\И были не только BoccTaHonJleHbl эва
l{упрованные и разрушенные нефтеперерабатьшаroщие предприятия,
но п введены n Э!{сплуа тацию круш{ейшие новые заводы. У же в
1949 т. был преВЗОlщен довоенныri объем перераБОТI\И пефти н произ
подства основных нефтеПРОДУI\ТОВ.
ШИрOJ\Ое внедрение I{арбюраториых, дизельных, rазотурбинных,
турбореа:ti:ТИВНЫХ и турбовинтовых двиrателей определило ШИРOI{ип
размах в развитии нефтяной и тазовой ПРОМЬПlIленности. Нефте
снабжение стало одной из важнеЙШих мировых ЭI{ономических и по
.'1итпчеСЮIХ проблем.
Замеча тельной страиицей в истории пефтеперераба тывающей про
мышленности послевоенноrо периода явилось создание и внедрение
современной технолоrии комплексной переработки сернистых, BЫ
СOI,осмолистых и парафинистых нефтей Восточных районов СССР
с получением ВЫСOJ{окачестпенных моторных топлив, масел и сырья
i4
r л. 1. Нефтяпая и аааовая про.1!ышлеппость
для нефтехимическоrо синтеза. Было орrанизовано и ПОЛУЧИJIО
широкое развитие промышленное использование природных и по
путных нефтяных rазов для прОИЗВОДства сеЛЬСI{охозяйственных
удобрений, спиртов, полиэтилена, полипропилена, синтетическоrо
каучука, синтетических ВОЛОIШН, пластмасс и мноrих дрyrих ценных
химических продуктов и материалов.
Использование yrлеводородноrо нефтехимическоrо сырья поз
волило высвободить значитеJlьные Iшличества пищевых продуктов
зерна, Iшртофеля, сахарной свеклы, растительных масел и живот
ных жиров, которые расходовались ранее для химичеСIШЙ перера
боТ!{и. В металлурrичеСIШЙ промышленности применение природноrо
rаза привело к повышеJiИЮ производ тельности доменных и MapTe
НОВСIШХ печей и позволило сЭ!{ономить более 30% дороrостоящеrо
I\OJ{ca.
За последние 15 20 лет созданы I\рупные нефтеперерабатьша
ющие и нефтехимичеСIше Iшмбинаты в районах MaccoBoro потребле
ния нефтепродуктов и продуктов орrаничеСI{оrо синтеза, освоены
новые процессы по орrаничес ому синтезу и производству нефтехи
мичеСIшrо сырья высокой чистоты.
В теI\ущем пятилетии (1971 1975 п.) Директивами XXIV съезда
кпсс предусмотрен дальнейший рост нефтяной, rазовой, нефте
перерабатывающей и нефтехимичеСIШЙ промышленности. В 1975 r.
добыча нефти в СССР должна составить 480 500 млн. т, rазН
300 320 млрд. JlL 3 . Объем перераБОТI\И нефти должен увеЛИЧИТЬСJI
в 1,5 раза. Предусматривается ПОВЬШIение качества автомобильных
бензинов, 'дизельных топлив и смазочных 1'1aCeJI, существенное
расширение производства ароматических уrлеводородов, малосер
нистоrо электродноrо IШIюа и нефтяноrо сырья для ХIOш:чеСlшii
ПРОМЬШIленности.
ОСНОВНЫЕ РАIiIОНЫ ДОБЫЧИ:И IIЕРЕРАБОТНИ
НЕФТИ ЗА РУБЕЖОМ И В СССР
Общие rеолоrические запасы нефти на Земле, соrласно про
rнозам, составляют более 200 млрд. т, ОI{ОЛО 53 млрд. т считаются
достоверными. Из них на Западное полушарие приходится 18,9%,
на Ближний BOCTOI\ 60,9%. Открьшаемые запасы нефти значи
тельно превосходят рост ее добычи. Так, известные в 1952 r. запасы
нефти обеспечивали потребность мировой промышленности на 22 rода,
в 1966 r. уже на 33 rода *.
Наиболее крупными районами добычи нефти являются Северная
и Южная АмериRа, БлюRЯИЙ Восток, СовеТСIШЙ Союз и Северная
АфРИRа. В 1969 r. во всем мире было добыто ОIШЛО 2 млрд. 111, нефти **.
'* «Неделю), N 35 (443), 4 (1968). '
** п о ч е н у т о в а Е. А., Мировые ресурсы нефти, Изд. «Н,,;\ра»,
1970, стр. 7.
Раавuтпе пефтеперерабатываlОщей про.liblшлеппостu СССР 15
Основная часть этоrо количества приходится на США, СССР, BeHe
суэлу, Саудовскую Аравию, Иран, Кувейт и ЛИвию. ОДНaIШ не во
всех странах, добывающих нефть, в достаточной степени развита
нефтеперерабатывающая промышленность. Перерабоша нефти co
с редоточена в странах с высокоразвитой промышленностыо США,
СССР, Японии, ФРr, Франции, Италии, Анrлии и Канаде. В 1968 r.
общая мощность нефтепереработки в странах 3ападной Европы co
ставила 545 млн. т, тоrда нан в этом районе было добыто нефти Bcero
он:оло 20 млн. щ. В странах Ближнеrо ВОСТОIШ добывается более
600 млн. т нефти, а перерабатывается лишь ОIшло10%; остальная
нефть идет на ЭI{СПОрТ в страны 3ападной Европы, США и Японию.
По проrнозам, мощности по переработке нефти в 3ападной Европе
достиrнут в 1973 r. около 900 млн. т, в США 750 млн. т. Предпола
rается к 1973 r. мощности по переработке нефти Италии, Анrлии,
Фрr и Франции довести до 120 140 млн. т/вод в I{аждой стране *.
в Японии в настоящее время перерабатывается более 170 млн. т
нефти в rод.
В Советском Союзе основными районами добычи нефти ЯВЛJIIОТСЯ:
Урало Волжский, 3ападно Сибирсний, Северо Кавказский, а также
АзербайджаНСIШЯ, Украинская, Казахская, ТУРI{меНСIШЯ, У зб6I{
сная и БеЛОРУССI{ая советсние социалистичеСI{ие республики.
Нефтеперерабатывающая промышленность сосредоточена в рай
онах наибольшеrо потребления нефтепродунтов.
СТРУНТУРА ТОIIЛИВlIО-ЭНЕрrЕТИЧЕСRоr()
БАЛАНСА ЗА РУБЕЖОМ П В СССР
в настоящее время, ноrда атомная энерrия толыш начинает при
меняться, а солнечная энерrия еще не используется, основная доля
в мировом топливно энерrетичеСIШМ балансе приходится на yrоль,
нефть и природный rаз. Причем уже в 30 x rодах ХХ в. начался
спад темпов развития добычи уrля и уменьшение ero значения в ми
lJOBOM производстве энерrии, так нан нефтяное топливо стало BЫTec
пять yrоль в ведущих, отраслях промышленности и прежде Bcero
на теплоэлентростанциях, в железнодорожном транспорте, МОрСIШМ
флоте. Переход на нефтяное топливо дал возможность повысить
rрузоподъемность судов, увеличить радиус их действия и придал
нефтяному топливу большое, политико экономичеСI,ое и военное
значение.
К 950 r. доля yrля в мировом топливно энерrетическом баланса
СНИ,зилась До 54,2%, I{ 1965 r. до 39%, а доля нефти увеличилась
* Обзоры зарубежноi:i лптературы «Нефтехпмия за рубеШО!\D), вып. 1;
ЦНИИ:ТЭНеф'теХIIМ, 1971, стр. 15.
16
rл. 1. Jlефтяпая II еО.Jовая прu.llЫ11l.1с/",ость
I{ 1965 r. до 34% п природноrо rаза до 16 '17% *. ПреДПОЛaI'астсн,
что l{ 2000 r. доля уrля в мировом ТОПJпшио энерrетичеСI{QМ балансе
понизится до 23,7% и нефти до 26,3% вследствие расширенин
использоваиия а ТОМИОU эиерrии, доля I>:ОТОРОЙ составит 22,0 % .
Доля природноrо rаза по прежиему будет возрастать и К 2000 r.
достиrнет 23,0% (в пересчете иа условиое топливо, теплота сrорания
I{OTOpOro принята в СССР 7000 1i1'i.алj1'i.е). В топливно энерrетиче
СIЮl\I балансе СССР к 1965 r. доля уrля составляла 44,0 %, нефти
36,4% и природноrо rаза 15,9%, I{ 1975 r. суммарная доля нефти
и природноrо rаза должна составить не менее 67%. Удельный вес
уrля в ТОШIивно энерrетичеСI{ОМ балансе СССР будет продолжа тт>
снижа ться *.
в США суммарная ДОJIJI нефти и rаза среди друrиХ источИIШОП
энерrии составляла к 1965 r. 74,2% и в дальнейшем менял ась He3Ha
чительно, тоrда I{aI{ доля уrля 1\ 2000 r. будет, по видимому, СПII
жаться (с 24,5% .в 1965 r. до 13,3% в 2000 r.) за счет повышеюIЯ
ИСПОЛЬЗ0вания а томноп энерrии *.
в Японии ожидается резкое снижение абсошотиоrо и относитель
Horo потребления уrля (28,5% в 1965 r., 4,0% в 2000 r.) при увеЛII
чении использовапия природноrо rаза (1,3% в 1965 r., 13,3% в 2000 r.)
и атомной энерrии (до 50,0% в 2000 r.). Относительная доля нефТII
в. топливно энерrет:ичеСI{ОМ балансе Японии снижается при возра
стании ее абсолютноrо потребления *.
CTpYIaypa ТОПШIВно энерrет:ических балансов стран 3ападноii
Европы в основном определяется уровнем и направлением развИТНЯ
их ЭI\ОНОМИКИ. ДЛЯ большинства этих стран харю\терно Bblcohoe
развитие воздyrnпоrо и автомобильноrо транспорта, увеличение трю\
TopHoro парн:а, интенсивная дизелизация и элеI\трификация шелез
нодоро:ншоrо транспорта, а также увеличение использования lIефтя
Horo ,топлива на теплоэлеl\тростанциях. В топливно энерrетпчеСhОlI
балансе Анrлии на ДОЛЮ нефти в 1965 r. приходилось 3,0%, в 1970 r.
уже 43,0%, а доля уrля снизилась соответственно с 65,0 до 52,0%.
Во Франции использование нефти и rаза к 1970 r. должно было по
выситься до 50 %, а уrля понизиться ДО 47 % **.
Таким образом, во всех странах мира наблюдается тенденция
к понижепию доли уrля и повышению в ближаuшие 1O 20 лет доли
нефти, природноrо rаза и а томной энерrии в ТОПJIивно энерrетичеСhОl\I
балансе, ,однано в дальнейШем ВО3МО:НШО понижение доли нефти
в некоторых странах из за быстроrо роста ИСПОJIьзования а томноЙ
энерrии.
* т о м а ш п о л ь с 1; п ii JI. ]\1., Нефть п rаз в мировом ::шерrетпчеС1,ОМ
балапсе (1900 2000 rr.), Изд. «Недра», 1968, стр. 53.
, ** т ом а ш п о л ь ё:к II ii Л. М., Нефть пrаз в мпровом энерrетпчеСЕО [
uалапсе (1900 2000 п.), Изд. (й-I ед,ра» , 1968, стр. 139, '160, '173, 177,197, 220.
Добы'ш nефти !l ваза !l !lX траnспортпровапие 1la llПЗ
17
I\РАТRИЕ СВЕДЕНИЯ О ДОБЫЧЕ НЕФТИ И rАЗА
И ТРАНСПОРТИРОВАНИИ ИХ С ПРОМЫСЛОВ
НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЕ ЗАВОДЫ
Образование нефтяных :месторождений
Вопрас а праисхаждении нефти, несмотря на :мнаrачисленные
рабаты, ираведенные в этай области выдающи:мися химидами и reo
.'IOrами, Да сих пар ОI\ончательно не решен и является предметам
научных спарав. Различные теории и rипатезы о праисхажденип
нефти машна разделить на две аснавные rруппы: 1) теарии Heopra
ничеСI\аrа праисхаждения нефти и 2) теарии арrаНичеСI\аrа пра
псхаждения.
Автар ,первай из них Д. И. МеНДeJlеев, и мнаrие друrпе ученые
рассмаТРИВaIОТ абразавание нефти как результат rеахим:ичесн:их
реarщий вады или двуакиси уrлерада с ТaIi:ИМИ неарrаничеСli:И1Ш
веществами, кю, Ii:арбиды тяжелых металлав.
Саrласна арrаничеСI\ай теарии праисхаждения нефти, ВЫДВШlУ
Taii М. В. Ламанасавым п разрабатаннай акад. И. ]\11. rуБI,ИНЫЫ,
нефть образавалась в недрах земли в результате превращения aCTaT
I\aB растительных и живатных арrанизмав без даступа I\ислорада
пад ваздействием высакай температуры, давленпл, бактерий и пата
.:rтизатарав (rлин), а также .определенных rеOJlаrичеСIШХ уславий.
Изучение нефтяных местараждений паказала, что существенным
уславием их абразавания является Наличие пластов апределеннаrа
страения' паристых (пески, песчаники, rалечники), трещиноватых
или наверназных (известняки, доламиты), в I\aTapblx нефть пад вли
янием давления rаза, rидрастатическоrо напора Вады, сцлы тяжести,
r;.апиллярности и давления пород, а также друrпх фюпарав l\lOj-кет
I\анцентрироваться в больших I\аличествах. Нроме Taro, нефтенасныЙ
пласт дал жен быть перекрыт такими парадами (rлина, rлинистые
сланцы, мерrели), котарые не дапуснают в дальнейшем утечки
СI\апившихся нефти и rаза.
Важным фактарам, спасабствующим образованию прамышлен
ных Сli:аплений нефти, является блаrаприятная rеолоrичеСЕаяструк
тура нефтесадержащ:их пластав.
Бурение нефтяных скважин
Нефть ИЗВЛ6!i:aIат из недр земли через скважины диаметром 0..15
0,25 Jlt rлубиной до 7000 Jlt, пробуренные при помощи буравых CTaH
кав. Существует два оснавных метода бурения СI\важин: 1) ударНае
n 2) ВращателЬное.
При ударнам бурении породу разрушают ударами специальнаrа
да,llота, пат.орое пер][.адИЧ'есRИ падНимается и ОПУСI\ается с памащью
[еХанической tебеДRИ
18
rл. 1. Нефтяnая и вазовая пРОJitышлеппость
При вращательном бурении породу высверливают вращающимся
долотом (лопастным, шарошеЧНЬThI, армированными твердыми спла
пами). На поверхность земли порода выносится непрерывно ЦИрI{У
лирующим rлинистым раствором. Последний при помощи насоса
подается через бурильные трубы и отверстия в долоте I{ забою CKBa
жины, а оТТуда выходит по нольцевому пространству между буриль
пыми трубами и стеНIШМИ скважины. В настоящее время для бурения
нефтяных скважин применяется только вращательный метод IШК наи
более эффективный и ЭIшномичный.
Вращательное бурение различают двух видов: роторное и с за
бойными двиrа телями. При роторном бурении долото вращается
вместе со всей нолонной бурильных труб, при бурении с забойными
двиrателями вращается толыш долото при помощи ЭЛeI{тромотора
или специальной турбины (турбобур), расположенных в забое CKBa
жин над долотом и приводимых :в действие элентрическим ТОIШМ
или rлинистым раствором, заначиваемым насосами в нолонну буриль
ных труб.
Турбинное бурение было разработано в 1923 r. М. А. RапеЛIОШ
никовым, турбина была усовершенствована П. П. Шумиловым и др.
Турбинный способ бурения позволяет бурить rлубокие и наклонные
Сlшажины и значительно уменьшить за тра ты энерrии и металла по
сравненшо с роторным бурением.
Одним из важных достижений в области технш{И бурения яв
ляется проводка наклонно направленных снважин под строени
ями, реками, озерами, дном моря и т. д. Развитием метода направ
ленноrо бурения служит TaI{ наэываемое кустовое бурение. Суть ero
заключается в ПРОВОДl{е неСIШЛЫ{ИХ наклонных скважин, заложен
ных на БЛИЗI{ОМ расстоянии одна от дрyrой (не более 8 .i}t). Нустовое
бурение ШИрОIШ применяется в Баку при ведении работ в море.
В последнее время все большее развитие получает двухствольное
бурение, т. е. бурение одновременно двух Сlшажин с одной вышки.
Добыча нефти и rаза
Эксплуа тация нефтяных Сlшажин осущеСТВJше'тся одним из трех
основных способов: 1) фонтанным, 2) компреССОРНЬL\1: (rазлифтным)
и 3) rлубиннонасосным.
Фонтанный способ применяется в начальный период ЭI{сплуа Ta
ции. При этом жидкость из скважины выталкиваетс'я давлением ra
зов. Во избежание ОТI{рытоrо фонтанирования, приводящеrо к боль
шим потерям нефти и rаза и моrущеrо вызвать пожар или разру
шение скважины, устье ее предварительно оборудуют специальноЙ
стальной арматурой, способной выдерживать высокое (от 75 до 250 ат)
давление rазов. Из снважины нефть поступает в трап (rазоотдеJIИ
тель), rде из нее выделяется rаз, который по трубам подается на rазо
перерабатывающий завод. Здесь из rаза извлекают rазовый бензин,
Добыча нефти и аааа u и,']; транспортирован'ие на ПЛЗ
19
.а отбензиненный rаз направляют потребителям или разделяют на
индивидуальные уrлеводороды, ноторые используются как сырье
.для химической промышленности.
С течением времени давление в пласте уменьшается и становится
недостаточным для подъема нефти до устья скважины. Torдa прибе
rают I{ Iшмпрессорному (rазлифтному) или rлубиннонасосному спо
'со бам ::шсплуатации. В последние rоды блаrодаря выдающимся
успехам советской науки разработаны и внедряются новые методы
::шсплуатации нефтяных залежей, при которых пластовое давление
поддерживают в течение длительноrо времени и таIi:ИМ образом YBe
личивают CPOI{ фонтанной энсплуатации СIшажины. Из методов
поддержания пластовоrо давления на промыслах COBeTcHoro Союза
ШИрОIШ применяют ЗaI{Qнтурное и внутринонтурное заводнения
и закачку rаза в пласт.
, Компрессорный способ добычи заIшючается в том, что в скважину
-QПУСI{ЮОТ расположенные одна в друrой две нолонны труб. По I{OJIb
цевому пространству между нИl\o[И в пласт наrнетают сжатый rаз
или воздух, под давлением Iштороrо ЖИДI{ОСТЬ оттесняется до нижнеrо
Iюнца внутренних (подъемных) труб. Сжатый rаз, поступая в подъ
емные трубы, аэрирует на.ходящуюся там жидность, создавая rазо
нефтяной столб пониженной плотности, I{ОТОРЫЙПОД действием
.давления в пласте поднимается по внутреННИl\oI трубам на поверхность.
rлубиннонасосный способ энсплуатации снважин был предложен
инш. Иваницким в 1865 r. Нефть отначивают с помощью спеп:иаль
ных плунжерных насосов, спускаемых в СIшажину на штанrах.
Верхний ионец штанr присоединяют и балансиру станка качаЛЮI.
При помощи шатунно иривошипноrо механизма штанrи и вместе
ос ними плунжер приобретают возвратно поступательное движение.
При каждом ходе плунжера HeI{OTOpOe количество жидиости ПОДа
ется в насосные трубы. Уровень ЖИДI{QСТИ в трубах постепенн:о по
вышается и ДОХОДИТ ДО устья скважины. СтаНКИ I{ачалки приводятся
в движение либо от ИНдивидуальноrо привода, либо от общеrо,
rрупповоrо. В последние rоды внедряются так называемые бесштан
rOBble насосы с двиrателем, перенесенным к насосу (центробежные
насосы с электроприводом), а. таI\же насосы друrих типов., В зави
симости от УСJIОВИЙ энсплуатация СIшажин этим способом может
следова ть или непосредственно за фонтанным периодом или после
Iшмпрессорной эксплуатации, ноrда применение последнеrо способа
становится невыrодным.
При всех перечисленных способах эксплуатации скважин зна
чительная часть нефти, содержащейся в, пласте, остается неизвле
ченной вследствие противодействия внутренних сил нефтяноrо
нол лектора сил сцепления, оБУСЛОВJIивающих ,прилипание нефти
н нефтеносной породе, а таиже под влиянием неIШТОРЫХ друrих
факторов. Соrласно данным rеолоrов, максимальное количество
нефти, иоторое может быть извлечено из нефтяноrо пласта обычными
2*
20
I'л. 1. НефтЯllая /t аазовая про.ltылен/tостьb
способами эн:сплуатации (без поддержания пластовоrо давления),
составляет от 30 до 50% от общих запасов нефти в пласте.
Для извлечения остаточноп нефти существует несколыш MeTO
дов, известных под названием вторичных методов добычи, в основу
IШТОРЫХ положен принциn увеличения притOIШ нефти I{ скважинам
цутем искусственно создаваемоrо давления на нефтяной Шlаст,
например путем ЗaI{ачки в нето уrлеводородных или инертных rазов,
поздуха, воды или водяноrо пара. Большой эффект увеличения
добычи нефти дает также воздействие на призабойную зону cIi:na..
жины rидрюшичеСIШЙ разрыв пласта, rидропескоструйная перфо
рация и др. .
с 1930 т. началась разраБОТIi:а rазовых месторождений. ОДНaIi:О
наиболее бурное развитие в ссср rазодобывающая ПРОМЬШIлен
ность получила в начале 60 x тодов ХХ в. ЭI{сплуатация rазопых
СIШЮКИН аналоrична фонтанному способу нефтедобычи. rаз из
отдельных Сlшажин после отделения влаrи и твердых примесей Ha
правляется. в промышленный rазосборный I{оллектор и далее в Ta
зосборный ПУНI{Т.
Транспортирование пефтп п rаза
с промыслов на заводы
По выходе из Сlшажин нефть по трубопроводу поступает n трапы,
работающие под более низким давлением, чем то, под ноторым она
выходит нз сиважины. 3а счет перепада давления rаз отделяется
от нефти и по rазопроводу направляется, в rазосборюши, оrnуда
1{омпрессорами перe:rшчивается на rазоперерабатывающце заводы.
Нефть самотеком стекает в eMI\OCTb, тде отстаивается от воды и Mexa
ничеСli:ИХ прmilесей. Отстоенная нефть поступает на обезвоживающие
п обессоливающие устаНОЮi:И и затем в промысловые резервуары.
3десь она дополнительно отстаивается от воды и посторонних при
1Ilесей. ЛеrI{ие нефти подверrают, кроме тото, стабилизации (OCBO
божденИIO от растворенных в них rазов). Обезвоженную и стабили
зированную нефть переначиnают по маrистральным: трубопроводам
либо доставляют речньiми или морскими нефтеналивными судами
пли железнодорожныы транспортом на нефтеперерабатьmающие
заподы.
rЛАВА II
НЕФТЬ И rA3 КАК СЫРЬЕ для ПЕРЕРАБОТКИ
ХИМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА И rРУпповой
уrЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ НЕФТЕЙ И НЕФТЯНЫХ r АЗОВ
Нефть представляет собой маслянистую жидкость, обычно леrко'
ТСI,УЩУЮ и реже малоподвижную.
Основными химическими элементами, входящими в состав нефти,
яnляются уrлерод (82 87 вес. %), водород (11 15 вес. %), сера
(O,1 7,O вес. %), азот (до 2,2 вес. %) и I{ИСЛОРОД (до 1,5 вес. %).
в нефтяной золе найдены V, Ni, Fe, Са, Na, К, Си, Cl, 1, Р, Si,
As II др. Среди полезных ИСI\Опаемых (ИСlшючая нефтяной rаз) нефть
пзвестна как rорючее с наивысшей теплотой сrорания, так I\aK в ней
содержится наибольшее I,оличество водорода. Из I,Оl\шонентов
rорючих ИСI<опаемых водород обладает самой высокой теплотой cro
ранил.
Ниже приведены данные об элементарном составе (в вес. %)
неI\ОТОрЫХ rорючих ИСI{опаемых. Из этих данных видно, что от уrлеii:
и сланцев нефть отличается более ВЫСОI\Иl\I содержанием уrлерода,
БО.J;орода и относительно малыми I{оличествами I\ислорода и серы.
1\пслород,
Уrлерод ВОДОРОll сера п др.
Нефтr,
балахапСI\ая (Бm;у) 87,4 12,5 0,1
усть баЛЬШСI\ая (3a 84,95
падная Сибирь) 12,5 2,55
Сланцы npибаЛТП:ЙСЮIe 76,6 9,2 14,2
Торф СУХОЙ 57,7 6,1 36,2
YrOJlb
шшеIШЬ1Й 81,3 5,2 13,5
бурыii: 74,8 5,1 20,1
в состав нефтей входят в основном уrлевоДОРОДЫ следующих
четырех l'pynn: парафиновые, олефиновые, нафтеновые и аромати
чесюiе. Кислород, сера и азот содержатся в виде кислородных,
сернистых и азотистых соединений. Относительное содержание rрупп,
уr:rеводородов во фрющиях нефтей 'весьма различно. Преобладание
22
rл. 11. Нефть u ваа "аl> сырье для nереработкu
той или друrой rруппы уrлеводородов придает нефтям различные
свойства, что неизбеfIШО СI\азывается на методах их перерабоТI\И
и областях применения нефтепродуктов.
Пар финовые уrлеводороды
Низшие члены этоrо ряда метан, этан, пропан и бутаны (HOp
мальный и изостроения) rазообразны. Они находятся в нефти
в растворенном состоянии, а также являются основной составной
частью природноrо и попутноrо нефтяноrо rазов. Природн'ЫЙ еав
добывают из rазовых СI\Важин, попутный из нефтяных Сlшажин
одновременно с нефтью. Природные rазы состоят в основном из Me
тана (до 98 объемн. %) и небольших количеств этана, пропана
и бутанов. Попутные н'ефтЯн'ые еазы еодержат большие количества
пропана и бутанов, а также более тяжелые уrлеводороды. Кроме
Toro, в состав природных и попутных rазов входят сероводород,
.азот, ДВУОI\ИСЬ yrлерода и rелий.
fазы, боrатые пропаном, бутаном и более тяжелыми уrлеводо
родами, называются жирН,ы},tU. Из них получают rазовый бензин,
сжиженные rазы и индивидуальные уrлеводороды для орrаническоrо
сИнтеза. В противоположность им, rазы, почти нацело состоящие
из метана и этана, именуются СУХlLll'щ и используются, rлаВНЬThI об
разом, кап: бытовое и промышленное топливо, отчасти кап: сырье для
ПРОИЗВОДства сажи, ацетилена и продуктов орrаническоrо синтеза.
В табл. 1 приведен состав природных и попутных нефтяных ra
зов некоторых месторождений СССР.
т а б л п Ц а 1. Состав природных и попутных нефтяных rазов
(в объе IН. %) ,
1\О;lшопенты
I rрознепс\ пii \ Саратов9.НИЙ \ ТУiiмаЗПНСШIii
жирны!! сухои жирный
Метан
Этан .
Пропан .
Изо бутан
п Бутан
Пентан п высшие
ДВУОIШсь уrлерода
Азот . . . . . . .
30,8 94,7 41,9
7,5 1,8 20,0
21,5 0,25 17,3
9,9 2,2
10,5 0,05 5,7
19,8 3,3
0,2 0,2
3,0 9,4
Парафиновые уrлеводоро;цы от пентана до rеп:садекана при HOp
мальных условиях находятся в ЖИДIШМ состоянии. Они входят в co
став бензиновых и керосиновых фраIЩИЙ нефтей.
Изучая состав и свойства кавказских нефтей, В. В. МаРIШВНИRОВ
первый обнаружил в них парафиновые уrлеводороды изостроения.
Прltрода lt состав пефтей lt пефтяпых еааов
23
Кю{ правило, при одном и том же числе уrлеродных атомов в молекуле.
уrлеводороды с разветвленной цепью отличаются от уrлеводородов
нормальноrо строенИя более низн:ими плотностью, температурой
застывания и температурой I{ипения. Парафиновые уrлеводороды
с разветвленной цепью придают высокое качество бензинам, тоrда
нан: пар афины нормальноrо строения отрицательно влияют на по
ведение топлива в н:арбюраторных двиrателях. 'Уrлеводороды па
рафиновоrо ряда нормальноrо строения являются желательными
н:омпонентами реактивноrо и дизельноrо топлив, смазочных масел,
однан:о до определенных концентраций, при которых эти нефтепро
ДУI{ТЫ удовлетворяют требованиям fосударственных стандартов
(fOCT) по низкотемпературным свойствам.
Парафиновые уrлеводороды Сп и выше при нормальных усло
виях представляют собой твердые вещества, температура плавления
н:оторых с увеличением МОЛ8I{улярноrо веса ПОВЬШIaется. Твердые
уrлеводороды входят в состав товарных парафинов и цеР,езинов.
ИСIшючительно боrаты парафиновыми уrлеводородами нефти: озен:су
а тская СтаВРОПОЛЬСI\Оrо края (до 29 вес. %), манrЬШIЛаксн:ие (до
20 вес. %), усть баЛЫН:С1ШЯ в 3ападной Сибири (он:оло 9 %) и rроз
неНСI,ая парафинистая (до 9 %).
Парафины характеризуются пластинчатой или ленточной CTPYK
турой н:ристаллов, температура плавления их колеблется от 40 до
700 С, число уrлеродных атомов в молекуле от 21 до 32, молен:у
лярный вес от 300 до 450. Присутствуют твердые парафины пре
имущественно в масляных фрarщиях, вьшипающиХ при темпера
туре 350 5000 С, что является одной из причин высокой температуры
застывания этих фракций.
Кристаллы церезинов имеют иrольчатое строение. В их состав
наряду с парафиiювыми уrлеводородами входят твердые нафтеновые
и ароматические уrлевоДОРОДЫ с длинными боковыми цепями. Прн
одной и той же температуре плавления церезины характеризуются
большими по сравненшо с парафинами плотностью, вязкостыо
и молекулярным весом, что видно из приведенных ниже данных:
Плотпость при 1000 С, ,ZjC"lt 3
Теьшература плавления, о С '
Вязкость при 1000 С, сст
Молекулярный вес
Парафин
ИЗ rp03HeH
СЮIХ нефтеН
0,752
54,3
0,020
395
Церезин
IIЗ баНИНСЮIХ
нефтеii
0,786
55;1
0,064
524
Ц реэины н:онцентрируются rлавным образом в остатках BaKY
умной' переrонн:и нефти, вызывая повышение темпера туры размяr '
чения rУДрона.
С. С. Наметкин и С. С. Нифонтова установили, что низкоплавки6'
твердые парафиныI представляют собой в основном yrлеводороды
2ч
Тл. 11. Нефть и заз па}. сырье длЯ, перераБОПШlt
lIормалыIrоo строения, тоrда HaI{ Б состав более ВЫСOJ,оплаВIШХ
продуятов товарных церезИ1lOВ входят изомерные пх формы. Xpo
:ма тоrрафичесн.ое разделение бориславскоrо церезина, проведенное
Н. И. Черножуковым, показало, что наряду с парафино нафтеновыып
уrлеводородами он содержит и ароматичеtшие (около 10 вес. ?Ь) II
'смолы (1,4 вес. %). '
Парафины и, церезины применяются для изrотовления свечей,
для пропитн:и соломн:и спиче н: , в производстве восковой БУJ\шrп,
n начестве ДИЭЛeI{трика в элентротехничеСI,ОЙ и радиотехничеСI;:оii.
ПРОJ\Iышленности. При ОI{ислении хорошо очищенноrо парафина
воздухом в присутствии I{атализаторов образуются нарбоновые J':ПС
.лоты, применяемые в мыловарении I,aK заменителп жиров. J-\pe
I;:инrом пар афина ПОJIучают а олефины сырье для производства
моющих веществ и др.
IIепредельные уrлеводороды
В нефтях I{раИ:не редко и внезначительных I{оличествах BCTpe
чюdтся олефины. Они были обнаружены, например, в бакП:нй.:оii,
ненсильваНСI;:ОЙ, rалицийской, эльзассной и нен.оторых друrпх
нефтях. Большое н:оличество олефинов и ню;:оторых друrих HeHpe
дельных уrлеводородов появляется в продуктах дестрУI,ТНВНОll
переработки нефти. Эти уrлеводороды отличаются ВЫСОI;:ОЙ реaJЩП
онной способностыо и поэтому леrн:о полимеризуются, осмоляются,
'что приводит К снижению CpOI\a службы и хранения нефтепродунтов.
Непредельные yrлеводороды являются нежела тельными I{ОJ\шонен
там и моторных топлив и смазочных масел. Мноrие непредельные
уrлеводороды ацетилен, этилен, прОПИJIен, бутилен, бутадиен
получили ширOJ\Ое пр именение в производстве полиэтилена, нолп
пропилена, син.тетическоrо спирта и I\аучуна, пластических масс
и друrих ПРОДУI;:ТОВ.
Нафтеновые уrлеводороды
Нафтеновые уrлеводороды в нефтях были впервые OТI\pЫTЫ
В. М. Марковнш;:овым. В результате исследований он пришел [, BЫ
воду, что большинство бакинских нефтей на 80% состоит из уrле
водородов нафтеновоrо ряда. За выдающиеся исследования HaB
I\аЗСI{ИХ нефтей МеждуНародный нефтяной KOHrpecc в 1900 r. Harpa
,дил В. В. МаРI{овникова золотой медалью. Ero исследованиями,
,а таюве работами друrих РУССI{ИХ ученых А. А. Курбатова,
Н. М. Кижнера, В. Н. Оrлоблина, Н. д. Зелинскоrо было доказано,
что нафтеновые yrлеводороды леших фракций нефтей в OCHOBHD:\I
'состоят из rомолоrов цшшопентана и циклоrексана. В нефтях обна
ружены нафтеновые yrлеводороды с одним, двумя, тремя и четырьмя
динлами. К нефтям, боrатым нафтеновыми уrлеводородами, OTHO
Природа и состав пефтеЙ и, пефпuты;r; еазов
25
сятся В СССР балахаНСIШЯ (Ею,у), доссорсн:ая (Эмба), в США
Н('Фть 1 а.r1Ф :Коста и др. Распределение наФтеновых уrлеводородов
по фрющиям самое разнообразное. В одних нефтях содержание их
возрастает с утяжелением фрющий, в друrих оно остается неизмен
пьш ИЛИ попишается (табл. 2).
т n u :! 11 Ц а 2. Содерiканпс пафтеновых уrлеводородов 1Ю фрarщuях псфтсii
(11 ВСС. % на фраIЩПЮ)
Пределы IшнеНПfI фраIЩИЙ
ш
Д
1
u u u
u о о о
U
ПефТII о <=> а <=>
о со> u? <=> ос
ос "" "" ""
ф I I I
I I "" <=> <=>
<=> u? "" '" <=>
'"' ф .... ""
БаJlахапсная JJепшп (БаIi:У) 56 68 66 75 74
аШICная (3ападпая Сuбпрт,). 42 40 36 33 31
ОССОРСIЩЛ (Эl\Iба) 40 63 57 69 67
'розпенская парафпнпстан 34 37 30 29 23
rуii raЗIIНСI{ая (БаШIшрскан
АССР) 26 30 26 24 24
0 IaJ1ШIIНСIЩЯ (Татарская
ЛССР) ." .0 16,9 22,3 38,2 30,4 22,7
Р
Нафтеновые уrлеводороды являются важнейшей составной
частью моторных топлив и смазочных Масел. Автомобильным бен
зинам они придают ВЫСOI\ие ::шсплуатационные свойства. NIоноцИI\
лпчеСI\ие нафтеновые уrлеводороды с длинными боновыми парафи
НОВЬThШ цепю..rи являются желательными I\омпонеНТaJ\lИ рею\тивных
п дизельных топлив, а тю\же смазочных масел. Являясь rлавноii
составной частью масел, онн обеспечивают выполнение одноrо из
основных требований, предъявляемых к смазочным маслам, Ma
.'10Р пзмененпе вязкости с изменением температуры. При одинаI\ОВОЫ
чпсjс уrлеродных атомов в молеI\уле нафтеновые уrлеводороды
харан:теРl1ЗУЮТСЯ большей плотностыо и меньшей температурой за
стыванпя, чеш парафпповые уrлеводороды.
]3 настоящее время нафтеновые уrлеводороды леrких фрющий
пефтей широно при:меняIOТСЯ в Iшчестве сырья для получения apo
матичеСIШХ уrJIеводородов: бензола, толуола и I\СИЛОЛОВ. Находя
щпеся в бензиновых фрющиях нафтеновые уrJIеводороды в процессе
I;ата:штичесноrо риформинrа превращаются в ароматические. Из ин
дпвпдуальных нафтеновых уrлеводородов наиБОJIьшиii пнтерес пред
ставляет циъ:лоrексан ВЫСОI\ОЙ чистоты, ЯВЛЯIOщийся сырьем для
пропзводства найлона.
26
rл. 11. НефlnЬ и еаз I>al> сырье длЯ, переработl>U
АроматичеСRие Уl'леводороды
Впервые они были OTI{PblTbl В нефтях и систематичеСRИ 'изучены
В. В. МаРRОВНИRОIЩМ и В. Н. Оrлоблиным. Работами русских и
совеТСRИХ ученых А. А. :Курбатова, :К. В. ХаРИЧRова, М. И. :Кo
новалова, С. С. Наметкина, А. Ф. ДоБРЯНСI{оrо и др. было показано,
что ароматичеСI{ие уrлеводороды являются составной частью нефтеЙ
и нефтяных фракций.
:К нефтям, боrатым ароматическими уrлеводородами, отНосятся
в СССР: чусовская, rазлинская; за рубежом: нефти островов Бор
Нео, Суматра и Ява, а также НeIшторые ИНдийские, РУМЬШСI{ие
и техаСCIше неФ:rи. Так, в бензине rазлинской нефти, вьшипающем
в пределах температур 30 2000 С, содержится (в вес. %): бензола
'12,4, толуола 18,0, I{СИЛОЛОВ 20,0. В бензиновых фракциях нефти
о. Борнео содержание ароматических уrлеводородов достиrает
35 40 вес. %.
В состав нефтей входят ароматические уrлеводороды с числом
ЦИIшов от одноrо до четырех. Распределение их по фракциям раз
лично. :Кю{ правило, в тяжелых нефтях содержание их рею{о воз
растает с повышением температуры нипения фракций. В нефтях
средней плотности и боrатых нафтеновыми уrлеводородами apOMa
тические yrлевоДОрОДЫ распределяются по всем фракциям ПОЧТII
равномерно. В леп{их нефтях, боrатых бензиновыми фраRЦИЯМИ,
содержание ароматических уrлевоДОРОДОВ рею{о снижается с п()вы
шением температуры нипения фрющий. Ароматические уrлеводо
роды бензиновых фракций (вьшипающих от 30 до 20()Р С) состоят
из rомолоrов бензола. :Керосиновые фракции (200 3000 С) наряду
с rомолоrами бензола- содержа т производные нафталина, но в MeHЬ
ших I{оличествах. АроматичеСI{ие уrлеводороды тяжелых rазойле
вых фрaI{ЦИЙ (400 5000 С) состоят преимущественно из rомолоrов
нафталина и антрацена. В деасфальтированном остатке от переrоНIШ
ромашкинской нефти Н. И. Черно жуков и Л. п. НДЗaI{ова * наряду
с твердыми парафиновыми и нафтеновыми yrлеводородами обнару
жили твердые ароматичесние уrлеводороды с температурой плавле,
ния 320 С.
По сравнению с друrими rрупп:ами уrлеводородов ароматиче
СI{ие обладают наибольшей плотностыо. По ВЯ3I{ости они заНII
мают промежуточное положение между парафиновыми и нафте
новыми.
Ароматичесние уrлеводороды являются ценными компонентами
бензинов (обычно I{ бензинам добавляют от 30 до 60% беНЗОJrа,
* Ч е р н о ж у к о в Н. и., К а з а J{ о в а Л. П., Методика выделешIЯ
твердых уrлеводородов из масляпых фРaJЩИЙ нефти п ПХ харar{теристпна,
в сб. «Состав 11 CBollCTBa ВЫСО1{омолекулярпо![ части нефтю), Изд. АН СССР,
1958.
Неуалеводородпые соедипепllя' пефти
27
толуола и I{СИЛОЛОВ), однако снижают I{ачество реактивных и ди
зельных топлив, тю{ нак ухудшают характеристики их сrорания.
Соrласно требованиям rOCT содержание ароматических уrлеводо
родов в реактивном топливе не должно превышать 20 22%.
Моноциклические ароматичеСI\Ие уrлеводороды с длинными бо
I{ОВЫМИ изопарафиновыми цепями придают смазочным маслам xo
рошие ВЯ3I{остно температурные свойства. Весьма нежелательны
в этом отношении ароматичесние уrлеводороды без боковых цепей
и ПОJIициклические. Однако для повышения химической стабиль
ности смазочных масел необходимо осТавлять в них последние в He
большом количестве.
Ароматические уrлеводороды, по сравненшо с дрyrими rрynпами
уrлеводородов, обладают ВЫСОI{ОЙ растворяющей способностыо по
отношеншо I{ орrаничесним веществам, но содержание их во мноrих
растворителях нефтяноrо происхождения оrраничивают из за BЫ
сокой токсичности. Продолжительное воздействие неБОJIЬШИХ I{O
личеств паров бензола вызывает хроническое отравление, утомля
емость, rоловные боли, сонливость, нарушение нормальноrо состава
нрови. Предельно допустимая КОНцеНтрация паров бензола в воздухе
5 JмJj;л 3, толуола и ксилолов 50 ;л е/;м,3.
В настоящее время ароматические уrлеводороды применяются
I\aI\ I{омпоненты нефтепродуктов, растворители, а таюие в произ
водстве взрывчатых веществ и в качестве сырья для нефтехимиче
cKoro синтеза.
НЕуrЛЕВОДОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ НЕФТИ
Сернистые соединеНIIЛ
Сера встречается почти во всех нефтях. Наименьшее ее содержа
ние отмечено в СССР в парафинистой озенсуатской нефти (0,1 вес. %).
Нефти Вану и rрозноrо содержат не более 0,6 вес. % серы. BoraTLI
сернистыми соединениями нефти ВОсточных районов страны, I{ОЛП
чество серы в арлансной нефти достиrает 3,2 вес. % и в УЧнизыль
ской 5,3 вес. %. Из нефтей зарубежных стран наиболее высоким co
держанием серы ТJIичается албанская (5 6 вес.' %), белаимсная
в АРЕ (3,47 вес. 76) и др. За Н8!{ОТОРЫМ исключени€м, с ПОвышением
содержания серы в нефтях возрастают их плотность, ноксуемость,
содержание смол и асфальтенов.
Распределение серы по отдельным фракциям зависит от природы
lIефти и типа сернистых соединений. Обычно содержание серы YBe
личивается от НИ3I\ОIШПЯЩИХ к высококипящим И Достиrает макси
мума в остцтне от вю{уумной переrонки нефти. Ниже приведены
:28
rл. 11. Нефть lt ваз "аl> сырье длЯ, перераБО1тт
.данные о содержании серы в ДИСТИЛJIЯтах и остатнах от переrою,и ,
арлаНСliОЙ и туймаЗИНСRОЙ нефтей (в вес. %):
Пределы RипеНШI
фРD.lщиii. ос
н. К. 150
150 180
180 200
200 250
250 300
300 350
350 400
400 450
450 500
АрЛD.НСНD.fI
нефть
3,07
0,33 }
0,50
1,62 *
Туill\ID.ЗIIНClШfI
нефть
1,43
0,11
0,32
1,16
1,43
2,0 **
2,85
3,2
3,3
3,4
,. 200 3000 С.
*,. Выше 3500 С.
Типы сернистых соединений в нефти весьма разнообразны. OT
.дельные нефти содержат свободную серу, I{оторая при длитеЛЬНО;l1
хранении их выпадает J3 резервуарах в виде аморфной массы. В дpy
rих случаях сера пребывает в нефтях и нефтеПРОДУRтах в связан
HO;lI состоянии, т. е. в виде сероводорода и сероорrаничеСI{ИХ co
€динений (мернаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов, тио
фанов) -- " '-- --"" --'.., , o 00 .0 , ,
Среди сернистых соединений нефтей и нефтяных фрющий' раз
,личают три rруппы. :к ЧQрвой из НИХ ОТII.()(;.!Iтся. (;(Jр оводород И !\!8p
Iшптаны, оБЩl.ДЩQщие IШСЛОrni:.iм:и, а потому и наиболее сильнымл
I,орроз:йонны ,и., :rва и.. к9 ir9,р!)Й rIiуiiri ё о тнося'Тся . H Й--траль
ныена хOJi:Oду и термичеСI{И l\IaJIO уст'ойчивьiе сульфиды и дисуль
фиды. При 130 1600 С они начинают распадаться с образовапиеllI'
сероводорода и меРЕаптанов. В третью rpynny сернистых соединеНИlI
входят термичеСI{И стабильные ЦИRличеСRие соединения тиофаны
и тиофены.
В табл. 3 приведены в Rачестве примера данные о термичеСI{Оll
стабильности сернистых соединений, ВХО;IJ;ЯЩllX в состав I{еросиновой
фрющии иши:мбайской нефти.
т а б л II Ц а 3. ТерМIIчеСIШЛ стаБIIЛЬНОСТЬ сернпстых соеДIIпсппii
l\8росиповоii фраIЩИII IIШIIмбаЙСIшii нсфтп
Сернистые соеДlшенпп
Содершание, весо %
200 С I 4000 С \ 5000 С \ 6000 С
Элементарная сера 0,05 0,02 0,02 0,03
Сероводород 0,07 0,11 0,61 0,62
Мериanтаны 0,14 0,01 0,01 0,00
Сульфиды 0,18 0,26 0,12 0,05
Дисульфиды 0,05 0,08 0,10 0,00
Остаточная сера 1,41 1,28 1,04 0,71
Неуалеводородпые соедппеnzш н.ефтl1
29
I\ю{ видно из табл. 3, при 500 6000 С разлаrаЮТС}l мер1\аптаны,
превращаясь в сероводород и частично в элементарную серу, при
6000 С полностыо распадаются дисульфиды и наполовину OCTa
точная сера.
До недавнеrо времени на нефтеперерабатывающих заводах CTa
рались не извлекать и утилизировать сернистые соединения нефтеЙ,
а разрушать и возможно полнее удалять их из товарных прОДУI{ТОВ
в основном С целью предотвращения коррозии аппаратуры и обору
дования в процессах переработки нефти и применения нефтеПРОДУI":
тов. Сернистые соединения l\IOТОрНЫХ топлив снижают их ХИl\1иче
сную стабильность и полноту сrорания, придают неприятныu запах
и вызывают I\ОррОЗИIО двиrателеЙ. В бензинах, кроме Toro, они по
нижают антидетонационные свойства и приемистость 1\ тетраЭТIЫI
свинцу, I{ОТОРЫЙ добавляется для повышения I\ачества. В настоящее
время лучшим способом обессеривания нефтяных фрющий и OCTaT
ков от переrоНI\И нефтей является ОЧИСТI\а в присутствии катализато
ров и под давлением водорода. При этом сернистые соединения пре
вращаются в сероводород, I\ОТОрЫЙ затем- улавливают и утилизи
py:IOT С получением серной кислоты и элементарной серы.
Извлеченные из нефтяных фрющий сернистые соединения MorYT
использоваться кю{ сырье для нефтехимичеСI{ОЙ про:мьшшенностп.
Сероводород в нефтях встречается реДI":О, одню{о образуеТСJ1
в процессе переработки нефтей и их фрющий. Сероводород силь
нейший яд, с харю\терным запахом тухлых яиц. При малых I{онцен
трациях в во;здухе он вызывает тошноту, рвоту, rоловнy:IО боль, BЫ
СОI\Ие I{онцентрации сероводорода смертельны. Предельно допустиман
I\онцентрация сероводорода в воздухе 10 :Лtеj:лt 3 . Относительная плот
ность ero по, воздуху 1,19, поэтому он накапливается в I{олодцах,
ямах, лотн:ах и др. Во избежание несчастных случаев при работе
в I\олодцах, еМ:I\ОСТЯХ, при отборе проб из резервуаров или YCTpa
нении течей во фланцевых соединениях на YCTaHoВI\ax, перера
батывающих сернистy:IО нефть, необходи:мо все операции прово
дить в присутствии дублера наблюдателя JI пользоваться протпво
rазом.
МеРI{аптаны обладают сильным неприятным запахом, I{ОТОРЫU
ощущается уже при }{онцентрации их в воздухе 1 .10 7 вес. %. Это
свойство ШИрОI\О использy:IОТ В rазовой теХНИI\е, применяя меРI..:ап
таны в качестве одорантов. Их добавляют в природный rаз для Toro,
чтобы в случае утеЧI\И rаза можно было обнаружить по запаху He
исправность rазовой линии. Неприятный запах меркаптанов yмeHЬ
шается с повышением их МОЛ8I{улярноrо веса. Следует отметить BЫ
COI{y:IO ТОI{СИЧНОСТЬ НИЗКОМОЛ8I{УЛЯРНЫХ меркаптанов, которые BЫ
зывают слезоточивость, повышеннy:IО чувствительность rлаз к свету,
rоловные боли, rОЛОВОI{ружение и др. Сульфиды и дисульфиды также
обладают сильным запахом, но не столь резки,"V1, как меРI\аптаны. Они
содержа тся в нефти в иде алифа тичеСI\ИХ и ЦИI\лических соединений.
30
r.л.. 11. Нефть u еаа па!> сырье д.л.я переработ!>u
Основное колиЧество серы в нефтях находится в виде произ
водных тиофанов и тиофенов.
Азот и азотистые соединенил
Содержание азота в совеТСIШХ нефтях колеблется в пределах
0,03 0,52 вес. %. Наиболее боrаты азотом нефти Сахалина охин
ская (0,43 вес. %) и тунrорская (0,52 вес. %). В некоторых нефтях
зарубежных стран, например в лалифорнийслих и алжирских,
содержание азота достиrает 1,4 2,2 вес. %. Принято считать, что
азот появился в нефтях в результате распада беЛI\ОВ материнсн,оrо
вещества нефтей.
Изучение состава азотсодержащих веществ различных нефтей
показало, что азот находится в' них в виде соединений, обладающих
основным, нейтральным или лислым характером. :к числу азоти
стых соединений OCHoBHoro харалтера относятся пиперидин, пиридин
и хинолин; н: нейтральным бензпиррол, или индол, и н.арбазол
1, КИСЛОТНЬTh1 пиррол И др. Реаrируя со щелочными металлами,
азотистые соединения образуют соответствующие соли. Особое место
среди азотистых соеДlшений нефтей занимают JIОРфирины. Это
I,омплексы из соединений азота с высокомоленулярными уrлеводо
родами, включающие металлы ванадий и нинель. ДОlшзано Ha
личие в нефтях кислых и основных порфиринов. В числе прочих
азотистых соединений нефтей следует назва ть аМИНОI\ИСЛОТЫ и aMMO
нийлые СОJIИ. ОНИ интересны кат{ добавки, способные повышать
адrезионные свойства битумов.
Содержание азота в нефтяных фратщиях увеJIичивается с повыI
шением их температуры кипения. НаиБОJIьшее I\Оличество (от 2/3
до 3/4) ero находится в тяжелых остатках от переrонли. Между co
держанием азота, серы и СМОJIИСТЫХ вещес.тв в нефтях имеется Н8IШ
торая связь: боrа ты азотистыми и сеРНИСТЬTh1И соединениями тяжеJIые
смолистые нефти; леrкие, маJIОСМОJIистые нефти содержат I{райле
мало азота.
Азотистые основаlIИЯ ИСПОJIЬЗУЮТСЯ IШК дезинФицирующие cpeд
ства, антисептИI{И, инrибиторы IШррОЗИИ, как добавки л смазочным
масдам и битумам, аНТИОI{ИСJIители и т. д. Однако наряду с положи
тельным влиянием азоl'ИСТЫХ соединений они оБJIадают и нежеJIа
теЛЬНЬTh1И свопствами снижают активность Iштализаторов в про
цессах деСТрУI{ТИВНОЙ перерабоТI\И нефти, вызывают осмоление и
потемнение нефтеПРОДУI\ТОВ. ВЫСOIшя концеНтрация азотистых co
единений в бензинах (1.10 4 вес. %) приводит I{ усиленному KOKCO
и rазообразованшо при их каталитичеСIШМ риформинrе. Даже He
большое количество азотистых соединений в бензине способствует
усиленшо лакообразования в ПОРПIНевой rруппе двиrателя и OTДO
женшо смол в карбюраторе. Наиболее полно удаляются азотистые
соединения из нефтяпых фракций 25% пым раствором серной КИСJIОТЫ.
Неумеводородн'ые соедuН,еН,uя пефтu
31
rеохимИRИ считают, что можно использовать величину отноше
ния содержания азота I{ н:оксуемости нефтей для приближенноrо
определения их rеолоrическоrо возраста.
Кислородные соедипепил
Во всех пефтях обнаружено незначительное количество н:исло
рода в виде соединений нафтеновых кислот, фенолов, асфальто
смолистых веществ.
Нафтеновые кислоты представляют собой карбоновые Н:ИСЛОТЫ
ЦИlшичеСI{оrо строения, rлавным образом производные пятичлен
НЫХ нафтеновых уrлеводородов. В отдельных нефтях найдены би ,
три и тетраЦИIшические нафтеновые IШСЛОТЫ, а также и lщрбоно
вые IШСЛОТЫ жирноrо ряда. Содержание нафтеновых кислот в неф
тях невелИRО. Наименьшее I{оличество нафтеновых кислот coдep
жится в парафинистых нефт:ях и их фракциях, наибольшее в CMO
ЛИСТЫХ нефтях. В СовеТСIЮМ Союзе наибольшее количество нафтено
вых кислот найдено в нефтях O Ba Сахалин (4,8 вес. % в ОДОПТИНСIЮП
И 2,8 вес. % в rорской), в нефтях Азербайджана (1,67 вес. % в бала
хаНСI{ОЙ, 1,34 вес. % в бинаrадинской и 0,3 вес. % в биби эйбатской),
CeBepHoro Каш{аза (1,0 вес. % в rрозненской беспарафиновой) и
8мбы (0,8 вес. % в доссорской). Распределение пафтеновых IШСЛОТ
по фракциям крайне неравномерН:о. ПреИмущественно они cocpeдo
точены в леrких и средних rазойлевых фракциях, значительно
беднее ими беНЗИНО I{еросиновые и тяжелые дистилляты.
Нафтеновые кислоты малолетучие, маслянистые жидкости плот
ностью 0,96 1,0 с резким неприятным запахом. Они не растворяются
в воде, но леrIЮ растворимы в нефтепродуктах, бензо.ц:е, спиртах
и эфирах.' Содержание нафтеновых кислот в нефтяных фракциях
принято характеризовать I{ИСЛОТНЫМИ числами, т. е. числом милли
rpaMMoB едкоrо кали, расходуемоrо на нейтрализацию 1 8 вещества
в спирто бензольном растворе в присутствии фенолфталеина. Нафте
новые кислоты широко применяются в технине для пропиТI{И шпал,
при реrенерации каучуна из вулканизированных изделий, как заме
нители жирных IШСЛОТ' В производстве мыла и кю{ антисептичеСI{ие
средства для борьбы с rнилостными rриБIЩМИ. МеталличеCI{ие соли
нафтеновых кислот, в частности Iщльциевые, используются в произ
водстве Iюнсистентных смаЗОI{. Для механизмов, работающих под
большим давлением (например, планетарных шестерен задней оси
автомобиля), rотовят смазки из нафтената свинца, серы и МинераJIЬ
Horo масла.
Фенолы впервые были обнаружены в бориславской нефти. He
значительное Iюличество их найдено и в бакинских нефтях. Больше
фенолов содержится в нефтях восточных районов страны: перм
СIШХ . 0,013 вес. %. В нефтях обнаружены все три изомера крезола,
I{силенолы и нафтол. Процессы выделения фенолов из нефтяных
фрющий пона не получили промышленноrо при:менения.
32
l'л. 11. Нефть lt ваз l>aI. сырье 'для переработl>ll
Асфальто смолистые вещества являются неотъемлемым I{Оl\ШО
нентом почти всех нефтей. РеДI{О встречающиеся «белые» нефти пред
ставляют собой ПРОДУI{ТЫ разной степени обесцвечивания темных
с:молосодержащих нефтей, миrрировавших через толщи rлин из
rлуБOIШХ недр земли. Содержание и химический состав асфальто
смолистых веществ в значительной мере влияют на выбор направле
ння переработки нефти и набор технолоrических процессов в cxe
мах действующих и перспективных нефтеперерабатывающих заводов.
В связи с этим одним из rлавНых ,ПОlщзателей начества товарных
нефтей при их IшаССИфИI{ации является относительное содержание
асфальто с:молис'I'ыIx веществ. Количество асфальто смолистых Be
ществ в леrких нефтях не превышает 4 5Bec. %,в тяжелых нефтях
достиrает 20 вес. % и более. Химическая природа асфальто смолистых
веществ точно не установлена. Она продолжает быть пред.l\1еТОМ
rлубоких исследований :мноrих нефтехимИI{ОВ. Причиной этоrо яв
ляется исключительная сложность состава этих веществ, которые
представляют собой I{омплеI{СЫ полициклических, rетерОЦИIшиче
СНИХ и :металлоорrаничеСRИХ соединений.
По принятой в настоящеэ время IшаССИфИI{ации асфальто смоли:",
стые вещества нефтей подра::fделяются на четыре вида: 1) нейтраль
ные смолы, 2) асфальтены, 3) нарбены и карбоиды, 4) асфальтоrено
вые IШСЛОТЫ и их анrидриды.
Нейтральные смолы полужидние, а иноrда почти твердые,
вещеСТВа теl\шо краСНоrо' цвета, плотностыо около единицы. Они
растворяются в петролейном эфире, бензоле, хлороформе и четь:rрех
хлористом yrлероде. В отличие от асфальтенов нейтральные смолы
образуют истинные растворы. Кроме yrлерода и водорода в состав
смол входят сера, IШСЛОрОД и иноrда азот. Уrлеводороды находятся
в смолах в виде ароматических и нафтеновых ЦИIШОВ со значительным
ноличеством (40 50 вес. %) боковых парафиновых цепей. Весовое
соотношение уrлерод: водород составляет примерно 8: 1. Сера
и кислород входят в состав rетерОЦИIшичеСI{ИХ соединений. Смолы
химичеСIШ не стабильны. Под воздействием адсорбентов в присут
ствии кислорода частично происходит онислительная кондеНсация
их в асфальтены. ФизичеСI{ие свойства смол зависят от Toro, из I{a
ких франции нефти они выделены. Смолы из более тяжелых фрющий
имеют ббльшие плотность, молекулярный вес, нрасящу:ю способ
ность и содержат больше серы, кислорода и азота. Достаточно
добавить в бензин 0,005 вес. % тяжелой смолы, чтобы придать ему
соломенно желтую OKpaCI{Y.
Асфальтены представляют собой черные или буроrо цвета твердые, .
хрупкие, неплаюше высокомолекулярные вещества плотностью
больше единицы. При температуре выше 3000 С асфальтены разла
rа:ются с образованием rазов и кокса. Они не растворяются в таких
неполярных . растворителях, I{aK петролейный эфир, пентан, изо
пентан и reHcaH. Пентан и петролейный эфир часто используют
/Jеуелеводородltые ('оедllltl'ltllЛ I/ефти
33
в Jraбора ториях для осаждения асфальтенов из их смесей со смолами
II уrлеподородами нефти. 'j-RИДЮIЙ пропан с той же целью ПРИllIеняется
n промышленности (процесс деасфальтизацип) для осаждения смол
и асфальтенов из rудрона. Асфальтены растворяются в пиридине,
сероуrлероде, четыреххлористом уrлероде, а таЮ-I\е бензоле и дpy
rих ароматичеСI\ИХ уrлеводородах. Соотношение уrлерод: водород
в асфальтенах составляет приБJIИзитеJlЫIО Н : '1. ХимичеСIШЯ при
рода асфальтенов изучена мало. l\IоленулярныЙ вес их ИСЧИСJшется
тысячами. Серы, I\ислорода и азота они содержат больше, чем смолы.
Содержание асфальтенов в СМОЛИСТЫХ нефтях обычно составляет
2 4 вес. %.
ПРОДУl\тами уплотнения асфальтенов являются нарбены и затем
I\арбоиды. :Карбены не растворяются в беНЗОJlе и лишь частично pac
творюотся в пиридине и сероуrлероде. :Карбоиды не растворяются
в наI\их либо орrаничеСJ\ИХ или минеральных растворителях. Эле
ментарнып состав ОДноrо из образцов нарбоидов примерно следу
ющиЙ (в вес. %): С 74,2; Н 5,2; S 8,3; N '1,'1; О '10,8
и :зольных I,;омпонентов 0,4.
Асфальтоrеновые ЮIСЛОТЫ и их анrидриды по внешнему виду
ПОХО,I,И на нейтральные смолы. Это iI-laслянистые, весьма ВЯЗI\ие,
иноrда твердые черные вещества, нерастворю..lые n петролеЙНОl\!
:эфире и 'хорошо растворимые в беНЗОJlе, спирте и хлороформе. При
рода асфаJIьтоrеновых 1\ИСЛОТ праI\тичесни не изучена. Предпола
rается, что в них содержатся три aIпивные rруш:iы, вероятно, Две
rидронсильные и одна I\ислотная. ИХ МОЖНО назвать полинафтено
выми I\ислотамп. Плотность асфаJlьтоrеновых I';ИСЛОТ больше единицы.
3 Заназ ! 000
r л А В А III
ФИ3ИIЮ ХИМИЧЕСН:ИЕ СВОИСТВА НЕФТЕИ
И НЕФТЕПРОДУКТОВ
В основе методов переработн:и нефти и rаза и применепия товарных
нефтеПРОДУI{ТОВ в различных, областях народныо хозяйства лежат
физико химичеСЮlе процессы. Управление ;)Тими процессами Tpe
бует rлубон:оrо знания физичеСЮIХ и ФИЗИI{о химичеСI{ИХ свойств
rаза, пефти, нефтяных фрющий, составляющих их уrлеводородов
и друrих орrаничеСIНIХ соединениЙ нефтяноrо 'бырья. Одни из :КOH
стант, харан:теризующих эти своЙства, входят в формулы для pac
четов нефтезаводсн:оii аппаратуры, друrие используются для :контроля
производстпа, третьи прямо или !{освенно отражают э:ксплуа таци
онные свойства нефтеПРОДУl{1'ОВ, являясь, тю{им образом, условными
ПОI\аза телями их I\ачества. Ниже рассмотрены основные по:каза
тели фИЗИI\о химических свойств нефти и нефтеПРОДУI\ТОВ.
плотность
В ПрЮ\ТИI\е нефтяноrо дела чаще определяют относительную
t., Э б
плотность Р--". то езразмерная величина, ПОI\азывающая отноше
11
ние ШIОТI:IОСТII нефтеПРОДУI\та при температуре t 2 !{ плотности дистил
лированной воды при те шературе t 1 . Стандартными те;lшературами
в некоторых странах приняты: для воды t 1 === 4 ОС, дЛЯ нефтепроду!{та
t. === 20 ОС, в друrих странах стандартной температурой нефтепро
дукта и воды является t 1 == t 2 ==) 60 Ор, что примерно cooтвeTCT ,
вует 15 ОС. Таким образом обычно определяют р!,О или р\Б 5 .
Пос!{олы\у плотность воды при 4 ос равна единице, чнсленные
значения относптеJIЬНО:Й и абсолютноЙ ШIOтности совпадают.
Величина, обратная плотности, удельный объем широ!\о ис
пользуется при расчете !\оличества нефти и нефтеПРОДУJ\ТОП в резер
вуарах. УдельныЙ объе r измеряется в п, 3/з и J1L 3 /т.
Все нефтепроду!{ты представляют собоЙ с"rеси уrлеводородов
различных rрупп. ДОПУС1{ая аддитивность их объемов, среднюю
плотность нефтепродукта находят по правилу смешения:
PIVl +P V2+' . . +pnV п
Рср== T"1+ V 2+" .+V n
( 1)
Пл.отпостъ
35
IIJШ
тl+ т z+ т з+. . .+т n
Рср ==
+ + +. . .+
pz
1'де ['1, Р2' . . " р" ОТJlосптеJIьпые IIЛОТНОСТП * J(о шопентов с)шсн;
10'1' ]72' . . ., У" соответственно НХ объемы;
т 1 , 1п 2 , . . ., 11!" :lIаесы 1шмнопентов С:llесп.
Расчет по формулам (1) и (2) не всетда точен, тан. 1Шl\ в ОДШ1Х
случаях смешение СОПРОВОl1щается расширением смеси (rю\сап +
+- бензол), а в друrих СfI\атием (нефтяные франции реЗl\О раЗJIIIЧПОll
П<10ТНОСТИ). .
Для нефтеПРUДУI\ТОВ харан:терно резное изменение плотности
с изменением темпера туры. С повышением темпера туры плотность
нефтеПРОДУ1\ТОВ уменьшается, а удельный объем возрастает. Для
uольш:инства нефтеПРОДУI\ТОВ (малопарафинистых) с достаточнuЙ .точ
ностыо можно считать, что И3l11енен:ие 1IJIOTHOCTIl в зав:испмости от TCM
пера туры происходит по шшеiiному занону, напденному Д. И. MCH
делееВЫl\I п пыра,н:аемому формуло:ii:
pi==p o a и 20) сп
(2)
l'де p ОТНОСIIте.1Ы1ШI ПJIОТПОСть нефтеПРОДУI\Та прн заданной те шсратуре 1;
f'i O ОТНОСIIтеJIьнал плотность нсфтеПРОДУI;та прн стандартноЙ темпера
туре (200 С);
а попраВIШ на IIзмепенпе плотностп IIP!! 113мепешш ТЮIПературы па ОЮШ
традус.
Значения среднеЙ температурноЙ попраюш а для нефтепродунтоI3
приведены в табл. 4..
При необходимости пересчета p O на Pi 5 5 можно использовать c;rle
дующую упрощепную формупу:
Plg == ('а О + 5а
На рис. 1 прппедены I\рJшые П3J\Iенения плотности жидних
тепродуктоп D зависимостп от температуры.
Для rазообразных нефтепроду]\тов за стандартные условия при
няты давление 760 ,М,М рт.. ст. и температура О ос. Обычно опреде
.'Iшот относительную плотность их, т. е. отношение плотности нефте
продукта 1\ плотности Воздуха (1,293 1izj.1L З ). Плотность любоrо rаза
. при стандартных условиях может быть HalIДeHa нан: частное от деле
пия ето молеЕУЛЯРН01'0 веса на объем '1 ll;МОЛЯ, т. е. 22,4 .i1L З . Плот
пость l'аза (у, KejJ1L:J) при условиях, ОТJlИЧПЫХ от стандартных (дaB
лении Рат,. температуре ТОК), мо;,нно определить по формуле:
(.-\ )
неф
11 ,8М Р
у==
т
(5)
тде kl молен:улярный вес rаза.
* Имеетсл IJ ШlДу, что отпоептельпые плотноетп всех компонентов емеел
определлютен прн ОДНПХ н тех же температурах.
3*
36 Тл. 11 f. ФIl3I1nО ;Сll.1тчестlе свойства иефтеЙ 11 иефтепрод"Уh'11l0в
т а 6.'1 I! Ц а 4. Среднпе TCl\lIIepaTypHbIe попращш (п)
ПЛОТНОСТII дЛЯ нефтепродунтов
р20 а p O а
4
0,6900 0,6999 0,000910 0,8500 0,8599 О,ООО699
О, 7000 0, 709В 0,000897 0,8600 9,8699 0,000686
0,7100 0,71B}) 0,000884' 0,8700 0,8799 0,000673
О, 7200 O, 7299 0,000870 O,8800 0,8899 0,000660
О, 7300 0, 7399 0,000857 O,8900 0,8999 0,000647
0,7400 0,7499 0,000844 O,9000 0,9099 0,000633
0,7500 0,7599 0,000831 0,9100 0,9199 0,000620
O,7600 0,769B 0,000818 0,9200 0,9299 0,000607
0,7700 0,7799 0,000805 O,9300 0,9399 0,000591.
0,7800 0,7899 0,000792 O,9400 O,O499 0,000581
О, 7900 0, 799}) 0,000778 0,9500 0,})599 0,000567
O,8000 O,809O 0,000765 0,9600 0,969}) 0,000554
O,8100 O,8199 0,000752 O,9700 O,9799 0,000541
0,8200 0,829}) 0,000738 0,9800 0,9899 0,000522
0,8300 0,8399 0,000725 O,9900 1 ,0000 0,000515
0,8400 0,8499 0,000712
'-i
<:::
'15
a5
'
0,4-
t:)
Р[[с. 1. Зависимость
Ш[()ТIJ.оСТLI ;ЮIДЮIХ
нефтеПРОДУI\ТОВ от
температу ры.
0.8
fl.Zo
100
200 300
rвнпература, ос
400
500
Ниже приведены даиные О плотности уrлеводородных и HeI\OTopblX
J руrих ra30B при О ОС И 760 JJLJJL рт. ст.:
Отпосн- ОТПОСII
ПJIОТ теJIЬЮlН Плот тсльнал
Hocrb, ПJIОТНОСТЬ насть, ПJIОТНОС1Ъ
HZj,ilL 3 (по ВОЗ па/.". (по B03
духу) духу)
Метан 0,717 0,554 Н()д()р()д 0,090 0,069
Этан 1,З5fi 1,049 Серовод()род 1,538 1,191
Пропан 2,()20 1,562 Qю[сь уrлерода 1,250 0,9П7
[Jлотllость
:п
п Бутав -
ЭТИЛl'1l .
Пропв.;в'в
:2,703
1,:2ОО
1.91; )
:2,091
0,975
1,1181
ДвуОfШl'Ь УI'Лl'jlОЮ1 1,977
Во;цух . . . . . . . '1,29Э
1.: ,:21
1
Существует HeCI,OJI Ы,О методов определеиия ШIOтности нефте
прОДУI,ТОВ. Выбор '1'01'0 или друтото зависит от имеющ6l'ОСН I\оJ[И
чества нефтепродунта, ero вязн:ости, требуемой точности определения
и ОТВОДИl\101'0 ДЛЯ анализа времени. ПростеЙшим прибором для оп
редеJI( НИЯ ШlOтностн ilНЩЮIХ нефтеПРОДУI{ТОВ является ареометр
(ШIотномер). l"paДYHpOВI,a ареометра отнесена J, плотности поды при
1[" С И ыо ПОIшзаиия соответствуют р:. Ареометром можно опре
дешIТЬ плотность тольн:о с точностью до 0,00'1 для маJIOВЯЗI\ИХ II
0,005 для вязких нефтеПРОДУI\ТОВ. ДJIЯ опредеJfения ареометром
плотности ВЫСОI{ОВЯЗI,оrо (более 200 сст при 500 С) иефтеПРОДУI\ТН
(р,,) поступают следующим образом. НефтеПРОДУ]{1' разбавляют
равным объемом I,еросина известноЙ ШIОТНОСТИ (р,;) :и измерЯIОТ
П.'IOтность смеси (Ре,,)' Затем подсчитывают ПЛОТНОСТf, нефтеПРОДУI\та
по фОРМУJIе:
PII 2pCM PK
(fj)
ДJIЯ маЛОl'О I\ОJIИчеСТIШ жидких нефтеПРОДУI{ТОВ (lШПЛИ) Jlибо
ДJIН твердых веществ (парафина, битума и др.) ПОJIЬ3УIOТСЯ методом
уравнивания плотности, или методом взвешенной l,аШfИ: IШШIЮ
или I{усочеI, исследуемоrо нефтеПРОДУI\Та вводят в спирто водный
(р '1) или водно соляныЙ раствор слабой I{онцентрации (р '1)
и добавляют в сосуд воду ИJIИ I\ОнцентрироваННЫIl раствор солп
до тех пор, ПОIШ испытуемый нефтеПРОДУI{Т не будет взвешен внутри
раствора. В этом случае плотность нефтеПРОДУf\та равна плотности
раствора, [{ОТОРУIO определяют ареометром.
Приведенные выше споеобы приrодны лишь для техничеСI\ИХ
цеJlеЙ. Более точно (с точностью до 0,0005) ПJIОТНОСТЬ нефтеПРОДУJ\та
определяют с помощыо rидростатичесних весов, [,оторые rрадуи
руются по плотности воды при 200 С и дают ПOI'\азаиия p o.
Наиболее точныЙ IJеЗУ.Тfьта т достиrается при определении плот
НОСТII ШШНОl\IeТРОМ (до 0,00005). В зависимости от атретаТНОl'О co
стояния нефтеПРОДУI,та, ето I{ОШIЧества и требуемоЙ точности взпе
IIIивания применяIOТ ПИI-\НОl\IeТрЫ разной формы и еl\ШОСТИ.
l1раf{тичеСI,ое значение поназателя плотности нефти :и нефте
ПрОДУI\ТОВ очень велИI\О. В сочетании с друrими ФИЗИI{о химичесн:ими
I,онстантами (температура Iптения, поназатель преломления, моле
I\У,ТfЯРНЫЙ вес, ВЯЗI{ОСТЬ -и др.), плотность является параметром,
харю\ТеризуlOЩИМ ХИl\Iичесь:уlO природу, происхождение и товарное
I{ачество нефти или нефтеПРОДУI\та. TaI{, для фрющиЙ: с одинar{о
выми температурами начала и [\онца I{ипения плотность наименьшая-,
еели они выделены из парафинистых нефтеii:, и наибольшая, еСJШ
они получены из ВЫСОI\Оароматизированных нефтеif. Франции,
38 r,/1,. 111. ФllЗltliо :сlt.lтч.еСlillе свойства пефтей и пефтепродУl>т08
полученные из нафтено парафинистых нефтей, занимают по плотности
промежуточпое положение.
Одним из параметров; I{ОТОРЫЙ представляет собой фующиIO
ШIОТНОСТИ И позволяет судить о хкмнчеСl\ОЙ природе нефтеПРОДУI,
тов, является харю:;теризующиii фюпор К, определяемый формулой
З"
J( == 1 216 1/ Тср
, py
rAe Т сп абсо.:потпая среДllЯЯ ыоле1,улярпая температура Ю[]Jеппя смеСII, с К;
plg отпоснтельпая плотность пефтяпоii: фрющпп.
(7)
Средняя МОЛeJ,улярная т(шпера тура Iшпения смеси определяетсн
формулоii
l1m.l+l2т2+", .+l"тn
[ср. мол==
тl +т2+. . .+тп
(8)
[де 11' [ , . . " 1" 'rешн'ратуры IШIIеrrrrя НОfi[понеНТО1l;
m. I , т , . . " II/п М():IЫIioIе l(ОЛП IШ.\!IIонептов 11 сыесп.
Для узних фраlщиii выесто среднеЙ 1IlОлеI{улярноii температуры
IШЩШИЯ в формулу подстаВЛfIIОТ температуру 50% OTrOHa по
J OCT2177 59.
Дш[ парафIШИСТЫХ пефтеПРОДУI:;ТОВ харюперизующиЙ фактор
равен 12,5 13,0, для пафтено ароматнческих 10,0 '11,0.
l\ЮЛEI{У ЛЯРНЫй ВЕС
i\'IолеI:;УЛЯРПЫi'I вес нефтеЙ п получаемых из них ПрОДУ1ПОВ
однн НЗ ваlIшеiiпlИХ ПОlшзателеi'r, ШПрOlm ИСПОJlьзуеыый при под
счете теплоты парообразопания, объема паров, парциальноrо дaB
ления, а таюне ПрIl определении химнчесноrо состава узких пефтя
ных фрющиЙ И т. д. Нефть и пефтеПРОДУI{ТЫ представ.пяют собоii
смеси индивидуальных уrлеводородов и Her{OTOpbIX друrих coeДII
пеппЙ, поэтому они харar,терпзуются средним молеI{УЛЯРIIЫМ весом,
но слово «средни]r» обычно опусиают.
:МолеI{улярные веса нефтяных фрющип тем больше, чем выше
их температура юшения. Наряду с ЭТI1М выделенные из различных
нефтеЙ фрющии, выюшающие в одиом и том же иитервале темпера
тур, имеют разные молекулярные веса, тю{ 1шr{ уrлеводородныЙ
состав этих фра1\ЦИЙ различен.
В расчетной прю(тш{е lIIолен:улярныЙ вес часто определяют по
:JМШlричеСI{ИМ формулам. Из них наибольшее применение нашла
формула Б. П. Воинова. В общем виде она выrлядит тю:;:
M==a+Ьt+ct 2
(9)
I'де а, Ь и с ПОСТОЯIIные, значенпя 1;OTOPLIX разлпчпы ДЛЯ IШЖДОЙ rруппы
уrлеDОДОРОi\ОВ;
t средшIН !Оле](УЛЯРilая температура юшепня продунта, 'с
lVl0леnулярпый вес 39
Для па рафиновых уrлеводородов:
M 60+0,3t+O,001t2 (10)
Для не.фтяных фРaIЩИЙ:
М (7[( 21,5)+ (0,76 0,04K) t+ (0,0003[( 0,002, 5) t 2 (11)
rде ь:. харar\теРП:ЗУЮЩПll фю\тор.
Результа ты вычислений по этой формуле Отличаются от ЭI\спери
ментально ПОi1ученных данных на 3 5%. А. С. Эйrенсон уточнил
формулу Б. П. ВOIшова ДJШ нефтяных фракциЙ подБОрО I постоянных
величин а, Ь, с в зависимости от харю\теризующеrо фю\тора К.
Значения постоянных а, Ь и с приведены нише:
лара НТСРИ3УlOЩIIii а Ь с
фантор К
10,0 56 0,23 0,0008
'10,5 57 0,24 0,0009
11,0 59 0,24 0,0010
11,5 63 0,225 0,00115
12,0 69 0;18 0,0014
Связь между молеI\УЛЯРНЫМ весом и относительноii плотностыо
нефтяных фрaIщиii устанавливается фориулоii :Крэrа
!.!. 9 9 р 15
111 J J, 15
1,03 plg
(12)
МолеI\УЛЯРНЫЙ вес смеси неСI\ОЛЫШХ нефтяных фРaIЩИЙ можно
lIaХОДитr> по формуле
м Тn1+Тn2+.. .+Тnп
"У' ер
Тn1 I т2 + тп
М '1Ir ...+ м
, 1 2 п
(13)
rде 1111' т", . . ., т п массы нефтяных фрющпii;
JI l' Л.[ ...., Л/ п соотпетствеппti пх ;\IОЛeJ,УЛЯРНЬ1е песа.
ПО ЭТО!I формуле моншо подсчитать таЮI\е молеI\УJШРНЫЙ вес
нефти, селн известны массы и молеI\улярные веса составляющих
ее УЗI,ИХ фраrщиii. Этой же формулой пользуются для определеюш
'l\lOJIеЕУЛНjшоrо веса остаТIШ от переrОИIПI нефти, если заранее
известны ыолеI\УJIярные веса и массы Нефти и отоrнанных от нее
фрющиЙ.
На рис. 2 н 3 пон:азана заВИСИl\ЮСТЬ между молен:улярным весом
и срсднеii :\lOлеI\УJIяриоii температуроЙ Н:lшения нефтяных фраIЩИЙ
с различной ШIОТНОСТЫО и с разными значениями хаРaI\теризу
ющt'l'О фш-;тора.
В прю,;тпчеСЮIХ расчетах при определении размеров рею\торов,
испаРИТС:IЬНЫХ и рен:тифИIШЦИОННЫХ I\ОJIОИН необходнмо знать
МОЛЬНЫЙ объем щИДЮIХ нефтеПРОДУ1ПОВ пли пх паров.
40 l'Jt. 11I. Ф!l,JlLНО .т,lllJчеСНlIе свойства пеуj/ll1'Й п пефтепРОiJ!fНI/I(Н
Мольнып объем fIШДI остеп вычисдяют по формуле
т
11 == М
N
т р
И
пе/.1(3.
350 12,5
'"
300 12,0
со 11,5 ''':j
250 I/,O
!O,5
':::, 10,0
200 c<j
'" '"
150 ,
!<! ""
<..
100
l'i\O 1'- объе)[ ;Iтi\I,OCTIf, .II,З;
N ЧIIС.но ЫО.'lсii;
т тcca iюrДI{ОС1'П, "е;
f1 ПJ[ОТIIОСТI, ilШДI;ОСТП,
300
250
' 200
'"
'?" 150
il\
'=
100 150 200 250 300 350
среt3НЯR /'1DлекулярнаR
температура К!1пеiЩR, ос
Рис. 2. fрафш{ ДJ1Я расчета молеI\У
!fН}шоrо веса пефтепродун:тов в зави
СШlOсти от ПХ Ш1ОТНОСТН П средней
МОIIШ;УЛЯjJпоii те IПсратуры юшення.
(Н)
50 /00 150 200 250 300 350
Средняя ""0Л !(fJлярная тet1пература
кцпения, ос
'Рис. 3. fрафнк для расчета молеl,УЛН p
1101'0 веса пефтеlIРОДУIПОВ в заВIIСПМОИII
ОТ нх хараj,теРllЗУlOщеrо фаЕтора j[
среДllеН МО,rl('J\УJIярноii температуры lm
ПСПlfЯ.
Объем пароп моа\Но определить из уравнения Rлапейрона:
v . 22/1Р " t+27З .
м Jt 273
(15)
rде т масса паров, не;
i1'[ МОЛCJ;улярныii вес нефтеПРОДУJ\Та;
rt давлеппе в снстеме, ат;
р атыосферпое давленпе, ат;
t температура, ос.
Уравнением (15) можно пользоваться при давдении в системе
менее 4 ат, при давлении выше 4 ат вводится поправка на СiRИ
маемость нефТЯН:РIХ паров.
В лабораторной прантике молекулярныЙ вес нефтеПРОДУ1\ТОВ
обычно определяют нриоскопичеCI{ИМ методом, ноторый основан
на снижении температуры застывания раСТВОРRтеJlЯ от прибавленпя
1\ нему нефтепродунта. В п:ачестве растворителя прпменяIOТ бензол,
нафталин n др. В редкиХ случаях для определения молекулярноrо
Давлеаае uасыщеапы;с паров
.'JI
леса применяется эGУШlIIOсн:опичесю-rЙ :метод, оенованный на иаме
рении приращения те шературы юшенин раСТI10рителя поелс I1110да
в нето навееIШ испытуеl\lОl'О нефтеПРОДУI та.
ДАВЛЕНИЕ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ
Под давлением насыщенных паров понимают давление, развива
емос парами при данноЙ температуре в условиях раВНО13ееия с жид
[,Остью. Температура, при l ОТОрОЙ даВJlение наеыщенных паров
становится равным даВJ[ению в сиетеме, называется тюшературоЙ
Ii:ппения вещества. Давление насыщенных паров нефти п нефтспро
ду"тов до ны{оторой етепени хаРaI теризует их иепаряемость, нали
Чllе в них .пеrЮIХ Ii:омпонентов, растворенных таЗ0В и т. д. Оно ре3l,0
увелнчивается с повышением температуры. При одноЙ и той же TeM
пературе меньшим давлением насыщенных паров харыtтеризуются
uодее леrl ие нефтепроду!{ты.
Имеетея множество формул для пересчета давления насыщсн .
ных паров нефтяных фрющиЙ с одной температуры па друrую, oд
шшо чаще пользуются rрафичееI Иl\IИ метода пI. Наиболее распро
с.травенным из ЩJеДJlOженных rрафю оп нвляется rрафlШ Н.он:са
(рис. 4). l'рафИl Н.от{са поетроен следующим образом. Ось абсцисе
представляет собоЙ лоrарифмичеСI УЮ ШI алу, на I,ОТОРОй отложены
величины лоrарифма давления (lgP), однат,о для удобства ПОJIЬЗО
пания на !1шаJlУ нанееены соответствующие им значения Р. На оси
ординат отложены значения температуры. Под уrлом :300 !, оеп
(1бсцисс проведена ПРЯl\lая, обозначенная индеН:СОl\l «Н 2 О»; I\ОТОР(111
хараl\теризует зависимость давления насыщенных паров воды от
тсыпературы. При поетроении l'рафю,а из ряда точе!\ на оси абециес
воестанавливали перпендИI\УЛЯРЫ до пересечения с прямоЙ Н 2 О
11 подученные ТОЧЮ1 еносИJIИ на ось ордина т. На оеи ординат полу
чилаеь шп:ала, построенная по те шера турам I\ипения воды, COOTBeT
СТВУЮЩИl\l различным давлениям се насыщенных паРОI1. Затем для
нес[\ольких хорошо иsученных уrлеводородоп бьТJl взят ряд точет,
с. заранее извееТНЫl\lИ температурами н:ипения и еоответетвующими
нм значениями даШlения насыщенных паров.
ОJ,азалось, что ДЛI1 парафиновых уrлеводородов норма.пьноrо
строения rрафИli:И, построенные по этим н:оордина Т(1М, предетав.тlНJOТ
r.обоЙ прямые линии и все эти прямые СХОДI1ТСI1 в одноЙ ТОЧI\е (полюсе).
В дальнейшем достаточно было взять любую ТОЧli:У с I\оордина тамп
температура давпенне наеыщенных паров уrлеподорода и coeДII
нить ее е попюсом, чтобы получить sаВИСIIМОСТЬ даШ1еНИl1 насыщен
пых паров от температуры для этоrо уrлеподорода.
, Несмотря на то что rрафив: построен для ИНДИl1идуадьпых пара
финовых уrлеl10ДОРОДОВ нормальноrо строения, им ШИрОI\О ПОЛЬ ,
эуются В теХНOJIоrичес!\их расчетах применитепьно 1\ УЗI,ИМ неф
тяным ФРaJЩИЯМ. По этому l'рафIШУ можно находить даплеНlIе
59.
1,8
1,2
37
31,
315
28
28.
218
&-> 190
<::1' 185
149
ЕО 138
Rш
115
101,
93
82
71
ВО
1,9
38
27
15
'3
2
7 с,.\\.. L..,.. '-""
с,.\\.1. c. !...---"" ::...- 1.........
1 ...... ]....о-
3 с..\\.. с..\\о.
8 с..\\" с.о\\."
В .
'01..----
c.. С \\" '7
.
c, . ./ ./ ./ /
----
....- ./
...... V 1.... \\.0 ./ 1/ l>l
........ f..- ---- Сл' /
(>:1':;>- ./ ./
....- V ,./' '(.., 1/ /. V
....- C ...., 1/ '7
./ ..... '(. ," ,/: "'/ V'
......... С'!..' х.,. / '7
......... ......... v " '(.,0 ::;::: ""J (,0./1
.......... ./' СО >\' J
/'" x. "/ с" "
./ ./1 1 J и'
v / /'" ./ v I с9 ::;.,,] I
./ ./ c v uy
./ ./ 1
./ 1/
./ 7" 1/ ./
1/ '/0 v
1/ V-> v 1/
/
.... "",,- <;::, <;::'!,t)<;::, о" !':><;::,<;::,<;::, s:, !':> <;::, !':><;::,<;::,!;:, s:, <;::, s;:, <;::, <;::'<;::'0" <;::, <;::,0" s;) <;::, s:, <;::, <;::'!;:)
'"
'"
'<)
"''''", "" <\i":i")...'<5Ч5"<>5 1i;j :H H5
<,,":i''> .... '<5'<5 <>5
Да8ление наСl1lщенны:z: паро8, мм рт. ст.
&1
'"
Рпс, 4. rрафlШ KOI,ca для парафППОIJЫХ уrМ130ДОродов,
д авлепие паСblщеппы:с паров
43
насыщенных паров фрющии ПрII заданной температуре, если известно
давлеиие иасыщеиных паров при I{Ю{ОЙ JIИбо друrой те:мпературе,
темпера туру юшения нефтяной фРЮ'ЩИИ при заданно:м давлении,
если известна те:мпература юшения при ]ШI{О!II JIИбо друrом давле
нии, и наоборот. ПОЛЬЗ0вание rрафИI\О:М поясним на l{ою{ретном при
мере.
Прпмер. Нефтяная фрющня ПрJI остаТОЧНО I ДaDJIешш 75 .1!.1! рт. ст. ЮШilТ
прп t 2600 С. Кarшва те шература юшеппя этой фракции прн атмосферном
давлеППII?
Реш е н и е. Из точюr, соответствующеii 75 .Н.,п рт. ст. па осп абсцнсс"
восстанаВЛJшаем перпеПДШ;УJIЯР до пересечеппя с 1'ОРНЗОJIталыо, JIсходящеii
на '!;ОЧ1Ш 2600 С па осп орднпат. Обе лпншr пересеJi:аются в ТОЧ1;е В. ПрОДОШЮВI
ДШlженпе вдоль лучеЙ C 18 I'I 38 п C zo H42 до пересечешш с пернеНДШ;УJIЯРОЫ, BOc
станОвлеННЫ I ИЗ ТОЧ1Ш 7ьО .п.п рт. ст., т. е. дО ТОЧIШ А. Спося эту точну па ось
ОРДlIпат, наХОДШI соответствеШ[Q t 3570 С. Это ecтr, НСКОilIан температура
IШl1ешш нефтяноЙ фРЮЩlIlI ПР!I аТl\IосферIIО 1 даВJIешш.
Существуют тюоке rрафш{и для пересчета температур юшения
нефтепродуктов с rлуБОI{оrо вю{уу ш на атмосферное давление. Наи
большая СХОДИl\-IOСТЬ с ЭI{спериментальными даННЫ IИ достю'ается
при пользовании rрафИI\ОМ UOP (рис. 5). Соединив две известные
величины на соответствующих ПlЕалах rрафlша прямой линией,
получают на пересечении с третьей ШIШЛОll ПСI{О!lIУЮ величину Р
ПЛИ t. rрафlШОМ: I{о]{са обычно пользуются при технолоrичеСЮIХ
расчетах, а номоrрам:мой UOP в лабораторной прюпю{е.
Давление насыщенных паров смесей и растворов, в отличие
от индивидуальных уrлеводородов, зависит не ТОЛЫШ от темпера
туры, но и от состава ЖИДI\ОЙ и паровой фаз. Д.ття растворов и смесей,
ПОДЧИШIlОЩlJХСЯ заli:онам Рау.'lЯ и Дальтона, общее давление Hacы
щенных паров может быть ВЫЧИСJlено по формуле
Л Рlxt+Р2Х2+, . . +РпХ п
(16)
['; e
fJ j , P z ,
. . .,
:n: общее даВJIеШIe насыщеШIЫХ паров смесп;
Р п давлеНJIе пасыщеппых паров I\омпонентов
те.\lпературе;
ХI! Ю:1ьпые JШlщептраЦJIП 1,0 1Il0неПТОIJ.
при задаlшоii
Х 1 , Х 2 ,
. . .,
В области ВЫСOl{их давлений, ню{ известно, реальные rазы не
подчиняются ЗЮ\ОНО I Рауля и Дальтона. В тю{их 'случаях найден
ное расчетными пли rрафичеСЮIМИ методами давление насыщенных
паров уточняется при Помощи I{ритичеСIШХ параметров, фю{тора
ежимаемости и фуrитивностп.
RрптичеСЮIе параметры
Состояние реальных ra30B харю{теризуется уравнением BaH дep
Ваальса:
(Р+ ;2 ) (V b) RT
(17)
Ijlj rл. 111. ФZl3Zlн.о .7;Zl,lLllчеСНZlе свойства Ilефтей zt Ilефтепродунтов
I':\e Р давлепие в системе, ат;
ajV 2 попраDl;а, учитывающая взаимнuе прнтлшепие МОЛeJ,УЛ, 1,UTopoe
деЙствует юш Hel,oTopoe давление J( а/1/2 дополннтелыlo 1, ВII('IП
нему давлешно, с;rшмая ['аа (ero Iшзынают внутренню! давлеIIIIе I);
V uбъем спсте 1Ы, л;
Ь поправна, учптывающан собственныii оfiъе I IO.'leJ,YJl, ,q/.Jtоль;
л rазовая lIост()янпая;
т температура, ОК.
,350
300
250
200
t::1
Е::
t::1
150
100
50
с.:о
650 Q
600
- "'"
1::\
550
а
500
'&
D
450
400 ';
со..
с:.
'"
:::\
'r.
""
с::
'"
t::\
""-
o::r,
1::
t::1
ii}
с::
, 0.01
0,02
Ш
,0,06
0.08'
0,1
0.2
g.f
f
,1, Il
1,5
2
3
:1, '"
5
76 1::i.
fo
15 "'
20
'25 "',
,за
40
50
60
70
80
90
100
150
200
250
зоо
400
500
800
700
800
Рис. 5. НОМО1'раММi\ UOP для пересчета темпернтур ышенпя пефте
ПРОДУI,ТОв Прll ],,',уБО1,(Щ BaI\YY IC на температуры юrnення ПрlI
н'ОroсферIftШ даВ!IеШI '1,
3наченин поправон: а и Ь для ИНДивидуальных уrлеВОДОрОДОR
приведены ниже:
а Ь а Ь
Метан 0,494 0,0034 Il Пентаli 4,075 0,0668
Этап 0,345 0,0'111 ЭТlIлеп 0.259 0,008()
Пропаll 0,947 0,0424 ПРОШfJ!еп 0)74 0,0225
IL Бутап 1,882 0,0686 Нзобутплеll 1,693 0,03999
Нзобутап 1,937 0,0348
!( iI(/леllllе lIпСЫl!{епи Ы,/: 1l(/f!1}(I
.15
Из уравнения BaH дep Baaпьca следует, что при пеl\ОТОрОМ зна
чении температуры, повышая давление l'аза, ero можно превратить
в ЖИДI{ОСТЬ. Однаио для наждоrо rаза существует тан:ая. температура,
выше 1,ОТОрой он НИI,aJ,ИМ повышением давления не может быть
перепеден в жид!\ость. Эта температура назыпается ЩНlТичесной Т"р.
ДаВJlение насыщенНЫХ паров, соответствующее !-;ритичеСI{ОЙ темпе
ратуре, называется I{ритичесю{м давпением Р"р, Объем паров при l{рИ
тичесних температуре и давпении наныаетсяя нритичеСЮ1М объемом.
В критичеСI-;ОЙ ТОЧI\е исчезает rран:ица между rазообразным и ЖИДЮIМ
состоянием.
Ниже приведенЪ1 n l\ачестве примера l\ритичеСlше параметры Be
!{оторых веществ:
Т кр ' ОК р"р,lIт Т"р'ОК Ркр' ат
iVJ етап 190,5 4.7,1 Наоонтан 566,3 27,4
Этан 305,4 49,5 п НОIlап 595,2 23,2
Пропан 370,0 43,2 lkДекап 616,2 21/1
'п Бутан 425,0 38,.'5 rелпii . 5,0 2,3
Изобутан 408,2 37,0 Азот 125,8 34,4
п Пептан 1169,7 34,2 НПС.JIород 154,2 51,0
Ifзопентан /161 ,о 33,8 Водород 33,2 12.8
п reHcaH 508,0 30,8 ДвуОЮIСЬ yr.rrc
Изоrексан 498,0 30,9 рода 304,2 7.'5,1
п rептан 540,4 27,8 Сероводород 373,6 91,4
Изоrептан 531,2 28,0 Воздух 132,2 38,3
н. ОктаlI .'569,5 25,3
:Критичес!\Ие параметры для нефтя.ных франций определяются
по эмпиричесним формулам:
t"p 1,ОЫ ср + 160 (1::\)
(1'"р tl{P + 273)
l' "р
P I ' p f(
, М'
(19)
\'!\е [ер средняя те шература Юlllt"IПЯ нефтнноii фРaJЩНП, ос;
["р НРПТllчеС1,ан ТР lllература, ОК;
JI{ моле1,УЛЯРIIыii пес фрющшr;
К 1I0стошшап, ра.ШННI :(JШ lIарафпповых уrлеводородов 5 5,3, i\."fI
нафтеновых 6 If нршraТIfчеСШIХ B,5 7; обычно для lIефтеП}1()ДУ"ТОII
IIрпшrмаетсп значеппе f( "" 5,5.
Дли нефтяных фрющий при известных пепilчинах п.потности н cpeд
ней теl\шера турм Iшпения I\ритичес!(ие темпера туры и давления удобно
находить по rрафИI-;У рис. G. Иноrда Р, V и Т, входящие 13 уравнение
Ван дер Ваальса, выращают н :зависимости от соответствующих
!{ритичеСI\ИХ napa!lIeTpon. При этом получают TaI, называемые.
<'I1) rл. 111. ФllзиliО ХIlJltuчеСliuе свойства пефтей и пефтепродУli.1пов
приведенные величины Р пр ' Т пр н V пр , равные соответственно:
l'
l' пр (20)
I'r
р
Рпр
Кр
Т1
VI1P==
! "1'
(21)
(2:!)
6'00
I
для KpUmU'IeCKu:z: !Jаt7ленuй
5'0
4-0
500 Е::
<::1
tf <>;,-
:::1
3'0 iE
<%
400 <>;,
'"
"-'
'"
:::1
2'0
:::J
300
200
о
1,.00
о
10'0 2'0'0 300
Среilняя температура К!.lПенuя, ос
Рис. Б. rрафIШ определеНШI I;рптпчеСЫIХ температур п давленнп
ДЛИ нrфтепродуктов разной плотностн.
Значениями прнведенных температур, давленнй и объемов часто
пользуются в техно.тrоrичеСI{ИХ расчетах для определения фю{тора
сяшмаемости, ЭRтальпии нефтяных паров и др.
д ae.(l.elllle nасыщеllltых паров
.'J7
Фактор сжимаемости
Если' в основное уравнение Ван дер'-Ваальса вместо Р, V п Т
подставить Р кр , V Kp и Т,<р, а значения констант а п Ь заменить COOTBeT
ствующими выражениями а == 3Р кр V p И Ь == V Kp /3, то для нрити
чеСI,оIr точки уравнение состояния rаза будет иметь вид:
3
P'<PVKj) 8 RT"p
а для всех иных условий:
(23)
p ' LRT
(24)
17,8
0.6
Рис. 7. КОЭффIЩпент ;j
сжпмаемостп нюштО
рых уrлеводородов: "
1 метан; 2 пропан; О.
3 пентап. ::r
Е3-I7,Я
'"
7;,p 1,5
3
1иЯ
2
о
0,4
0,8 1, я 1,6' 2,0 2,4
Прu8е8енное оа8ленuе p
2,8
Здесь /1 фюпор (ноэффициент) сжимаемости, зависящиЙ от
температуры, давления и природы rазов (нефтяных паров). На рис. 7
II 8 приведены значения ноэффициента сжимаемости в зависимости
от приведениых температур и давлеНИll соответственно для уrле
водородов п нефтяных фРaIЩИЙ. Коэффициент сжимаемости смеси
rазов может быть определен по формуле:
tlll1 + t2112+. . .+ In/ln
Lcp '"
"'-i/l
(25)
це tI, L2' . . " Ln 1шэффпцпепты СЖП1llае IOСТП отдельных 1,ОАШОllептов
смесн;
п I , п2' " пп ЧIIСЛО молеii отдельпых j(омпопептОВ С ШСII;
2: It общее чпсло 1II0лей смеСII.
Летучесть (фуrитивность)
I\ак известно, летучесть химичеСI,И чистоЙ жидности измеряется
давлением ее паров в условиях равновесия с жидной фазой. В слож
ной смеси летучесть I\омпонентов определяется их парциальными
48 I'л. 1/1. ФпЗlll,'о<rп.1tll'lеСНllе свойства llефтеЙ l/. пефтепродущпов
давлениями. По законам Рауля и Дальтона в усjIОВИЯХ равновесия
парциальные давления п:омпонента в паровой И ШИДНОЙ фазах равны
между собой:
пу' =" Рх'
(26)
тде л: общее даDлешre в спсте re;
р даВJIешю пасыеппыыx паров ЧПСТОf() I,() rпО[[('IIта прп те.\шературе
спсте IЫ;
у' J[ :с' МОJIЫlые нонце!Iтрацип J(о rп()IIента соотпетствепно n парах п ШIIД
1(OCTII.!
:::s., 48
:::t
о. 7
.,
0,8
i:j
0.5
., ,
o;:j
:::t"
Il 0,4-
'"
"с 0,3
0.2
о 0,4 0,8 1,2 1,8 2,'0 2,1, 2,8 3,2 3,8 4,0 М 1,,8
ПрlL8еrJВННО8 rJа8ЛВНLiВ Р"р
Рпс. S. Коэффпцпент СШlшаеilIОСТIl нефтяных фраIЩНЙ.
Реальные rазы и пары не подчиняются ЗaI{онаllI Даль тона и Pa
уля, и в условиях ВЫСОIПIХ давлений требуетсн введение COOTl1eT
ствующих попраВОI\. Однан:о равенство лу' ==:: Рх' lIIОЖет. быть co
хранено, если вместо 'Jt и Р ввести значения !" п !р, япляющиеся HO
Н:ОТОРЬThIИ Фунн:циями состоянпя вещества и названные фУI'ИТПВ
ностыо, или летучестью. Для идеальных rазов Фуrитиl3НОСТЬ равна
даl3лению насыщенных паров. ФУI'ИТИВНОСТЬ реальных паров и rазов
равна даl3лению их насыщенных паров толы{о при ВЫСОЮIХ степенях
разрежения, коrда они подчиняются законам идеальных I'азов.
На праНТИI\е для приблюненноrо определения ФУI'ИТИI3НОСТИ поль
зуются rрафИI\:ОМ, приведенным На рис. 9. На rрафlше безразмерное
отношение фуrптпвиости I, даl3лению (/,./ Р) представлеnо в l3иде
Давление Ilасыиiеl/nы.х паров
19
фУНIЩИИ приведенных давлений и температур. Пользование rpa
фIШОМ видно из слеДУIOщеrо примера.
Прпмер. Наiiтп фУI'ПТ'fDНОСТ" ]'Сi\СНШl пр!! 2860 С п l\aB.'IeIIlIII ,'1;') 11т; l\.;IH
П"ШaIIН t"p == 2350 С J[ Р"р ==ос :Ю,В тп,
Реш е н п е. Находш! пр,шедешIЫС теМШ-']JaТУРУ 11 lIaBJ1CIIlIe:
т 286+273
Т пр ==.......,....-== 1,1
'1 "р 235+273
р р 45 1 r::
пр 308 ,О
"р ,
Н:! рliС. 9 l1аХОДЮI /р/ р, О,();'); отс.lОда Фуrпт,тпосТl, I'l'i\calia
/ р ==oc,'J5 . О,П:J == 29,25 ат
0,2
о
{7,4
0,8
/,2 1,6 2,0
P"p
Рпс. \), 3авнс.ШШСТI, )[еiIЩУ
()тношеНllСМ фУI'IlТ!IlJНОс.т,!
I, давлсIППО п ПРПIJl'Д()['
пьтll те IПературоЙ ]! дaB
.л()1П!е I для пефтепродуитон.
t 0,6
ICI..
0.1,
Методы определеНIIЯ даВ.ТIеНЮI насыщенных
паров нефтепродуr>тов
ДШI определения давления Насыщенных паров существует He
Сltолы,о методов. В нефтяной прю>тш{е чаще применяется Сl'а Тll
чеСЮIii метод. Он основан на измерении давления: насыщенных паров
ЖИДf\ОСТИ прИ заданноii те шературе 1I в условиях равновеСlIЯ. По Ta
J\OMY принципу работают 'аппарат НАТИ и стандартная бомба Рейда.
Аппарат НА ТИ позволяет определить абеошотные аначопия дa
вления насыщенных паров простых н сложных смесей Уl'леводородоп
в IIШ]lОI\ОМ диана зоне температур 11 при различных еооотношеннях
между объемами паровой И rЮIДf\ОЙ фаз, ВЛИЯIOщих на велиqин r
даrшения насыщенных паров нефтяноЙ фран:ции:. Влияние COOTHO
шенин между оБЪ8l1IaМИ паровоЙ и n,ИД[\ОЙ фаз Vпор/V",,,,щ на давление
:насыщенных паров при раЗЛllЧНЫХ температурах видно из рис. 10.
Для теХIIIIчеСI{ИХ анаJШЗОВ чаще прнменяется стандартная: БО1Iuа
Рейда (рис. 1'1). Объеll! сосуда 2 п 4. раза меньше объеыа с.осуда 1.
.] Этшэ 1000
50 rл. 111. ФU3111i0<С/l.l!U'lеСIil/е свойства пефтеи и nефтепродут,тов
Нефтепродунтом заливают полностыо сосуд 1, I\ н:отороыу за тем
привинчивают сосуд 2 с манометром. Весь 'аппарат поrруп:шют в BO
днную баню И выдерживают (после неснольних ВСТРЯХИR<lНИЙ) Щ1II
стандартно!! температуре 380 С до установления постоянноrо ПОI\аза
ния манометра. Давление паров пс
пытуемоп ЖИДНОСТИ определяют по
формуле
t to
Рж==Рм Ратм lo+i i3
800
t.5
ri!. 800
"'-
<\.; 400
'"
.{j, 200
.'&
(:27)
!!.2'О 'о 20 40 80 80 100
Температура, ос
Рис. 10. 3аВНС1ВЮСТЬ давлешIЛ пасыщен
ных паров бензина от температуры н CO()T
ношения между объемаМII паровоЙ 11 rЮЩ
1;ОЙ фаз.
2
Рпс. 1 (. Аппарат для ()пределе
JШЯ да!Jлепнл насыщенных паров
нефтеПРОДУ1{ТОВ:
1 воздушная lIаыера; 2 6еНЗИIJО
вая lIauшра; 3 MaHoMe'l'p.
1'lJe Р Ж давлеппе паров пспытуе IOii ,ЮIДJЮСТII при температуре t;
р аты атмосферное давленпе;
Р М I10ш\зarше шпометра;
t o температура OIi:ружающеrо во3;\уха, "с.
Определение давления паров n бомбе Рейда дает приближенные
результаты, служащие тольно для сравнительноЙ оцеНIi:И начества
моторных топлив. Расхошдсния между данными, полученными
с помощью бомбы и друrими более точными способами (метод НАТИ),
состаВJШЮТ 10 20%.
ВЛ3IЮСТЬ
ВЯ3I\ОСТЬ является одноЙ из важнеЙших харантерист:ин нефтеi1
и нефтепродунтов. Она харar;:теризуст проначиваемость нефти при
транспортировании ее по трубопроводам, ПРОI\ачи аемость ТОП.пив
в двиrателях BHYTpeHHero сrорания, поведение смазочных ыасел.
в механизмах и т. д.
Различают динамичеСI\УЮ, ЮlНсматичеС!i:УЮ и усл.овную БЯ3
ность. ДинамичеС1ШЯ БЯЗНОСТЬ (11) измеряется в пуазах (п13) , размер
ность пуаза Б системе CGS 2/(C. ! .сен.). В технолоrичеС!i:ИХ расчетах
!3ЯЗ/iостъ
51
чаще пользуются Н.инематической ВЯ3IЩСТЫО (v), численно рапной
отношению динамичеСII:ОЙ ВЯЗII:ОСТИ нефтепродун:та к ero ШIОТНОСТИ:
v == .2L
р "
(28)
еде 11 ДШНlМIIчеСIШЯ ВНЗIЮСТI" z/(c.1L' се,,);
р ""7" IIЛОТII()СТI, пефтеПРОДУI,:та, а/ c.1L 3 .
Единицей кинематичесн:ой ВЯЗJ\ОСТИ является CTOII:C (ст), размер
ность CTOII:Ca cJlL 2 jceK. Для сравнительной оцеНIПI ПЫСОII:ОВЯ3IШХ
нефтеПРОДУIПОВ и подобных им жидь:остеЙ пользуются таюне услов
ной ВЯЗI{ОСТЫО (ВУ), под II:OTOPOii понимают отношение временй ис
течения из стандартноrо ВИСII:озиметра (I'OCT 1532 54) определен
иоrо объема (например, 200 JlL.л) испытуемой жидкости ){о времени
истечения тю{оrо же II:оличества дистиллированной воды прн 200 С.
Условная ВЯ3ЕОСТЬ может. быть выражена также временем
истечения (в сеI{ундах) определенноrо объема жидкости из стап
дартиых В:ИСIщзпметров СейБОJIта, Редвуда. Для взаимноrо пересчета
различных еДlIНJЩ ВЯЗI{ОСТИ пользуются формулами, таблпцами
п ПОllIOrраМlIIамп.
Вязкость Я,ИДIЩХ иефтеПРОДУI;:ТОВ преяще Bcero определяетса
их Т8lIшсратурами вьшипання, т. е. ХПJ\1ичеСIНIМ состаВО1\1. Чем выше
темпера тура вьпшпания нефтяной фраIЩПП, тем больше ее ПЯЗII:ОСТЬ.
Наивысшей ВЯЗI,ОСТЫО обладают OCTaТJI:H от переrоНIШ нефти и 'ac
фальто' смолистые вещества. Среди различных rрупп УI'леВОДОрОДОII
наПJ\!еньшую ВЯ311:0СТЬ имеют парафпновые, наибольшую нафтl'
новые; ароматичесr;:ие УI'леподороды зюпшают промеlI,уточное поло
я;:епие. ПарафИНОDЫ8 уrлеподороды И30 и нормальноrо строенпя
по ПЯ3II:ОСТИ MaJIO отличаются между собой. Возрастание числа ЦIШ
лов в МОЛЮl:улах нафтеновых и ароматичеСЮIХ уrлеводородов, ТЮl: же
l;:nl, Il удлинение их БОII:ОВЫХ цепей, приподит 11: повышеншо ВЯ3II:ОСТИ:.
3аВIIСИl\IOСТЬ ВЯ3IЮСТII ОТ температуры
11 давлешш
ВЯЗI;:ОСТЬ ЖИДЮIХ нефтепродунтоп зависит от температуры, прп
lЮ l'ОрОЙ они находится. С ПОНИfl,8ннеllI температуры ПЯ311:0СТЬ их
возрастает. На рис. 12 приведены I';ршзые изменения ПП31\ОСТИ в за
висимости от ТС1\шературы Д:IН ра3ЛIlЧНЫХ смазочных. масел. Teope
тнчес.I\И обоснованным выраа,енне1\1 ЗnВПСПМОСТll ВЯ31,ОСТИ от темпе
'ратуры Д.'Iя идеальных ЖИДI\ОСl'еi'r пшшется формула r. 1\1. ПанчеII
I,ORa:
V ""'2'" 4/3 ( ) ,2
3 lf " R ' LV Р l /- T RT 1 Н1'
11 == " u е ' e
N о :111'/"
(29)
[де 11 Jl;ПIIа IIIчеС1,ан ВЯ3I{Ость;
11 ушrверсaJIыIяя l'аЗ0вая постоннпая;
IV собственный объем молеI,УД;
4*
52 r л. I I I. Фll3I1пО ,1:1I.1LllчеС"lIе С8ийст8а uеgiтеЙ /1. пеgiтсnрuдУlill1Й8
N 11 1fI!СЛО АIJОl'адро i\[НЮIlшэна;
р ШIOТJlOСТL> жrщr\Остп HPII данноН те,\IiюjJaтуре;
ЛI МlJJIеI,УJшрныii вес;
Б ::теJ1I'ШI свл;)н ме;rщу ,\IO.1Iei\y.:ra [[[;
т аБСО.'llотнан те:\lпература, "К.
ПроверIШ ФОРМУЛЫ по четыреххлористOlНУ утпероду, бензолу
n друrим химичеСJ,И ЧИСТЫМ орrаничеСJШМ соединеНИЯ:1II ПОI\азаJIа
что ОТI\Лонения расчетноii ве.'1ИЧИНЫ вязн:ости от энспериментаЛЬНОll
не превыUIЮОТ 2,8 'o. Лишь отсутствие точных сведений о величинах
w и Е препятствует ШИРОI,ОМУ применению этой фОРМУJIЫ для опре
деления ВЯЗI\ОСТИ lIIине
ральных масел при задан
но ii темпера туре.
Весьма прш\тичноЙ: ОIШ
зал ась эмпиричеС1\аН фор
мула Вальтера
80
('100\'1+0,8)'['111 к
(.'Ю)
"",60
40
';) 2(J
"<:J
о
2О
['де V 1 ]{ннсматнчес I,<IH ВН:З
j{ОСТЬ, С//1;
r абсолютная Te [[[ppa
тура, "К;
т ]{ОСТОнпная lJеЛИЧIта.
Дважды лоrарифмируя:
это выражение, получаем
40 80 6'0 100 120 /40
ТВl'1пвратурOi.}. ос
Рис. J ,) 3авнснлIOСтr> !lH3I{OCT!! сма:IO'ШUJХ
масел ОТ Te lIIepaTypL>I:
1, 2 и 3 остаточные шс,на; 4 ДIIСТIfЛЛfIтное
:\JaCJIO; 5 растительное 1\ШСJIО.
т 19 T+Ig 19 (100vI+0,8) lg IgK
П ринлв
IglgK A; III B
находим:
19 19 (JOOVI+O,S) A B 19 Т
(:11}
По этой формуле Е. r. Семенндо была составлена но-мотрюнм3.
(рис. '13, см. форзац в нонце Iшиrи), на оси абсцисс I\OTOpOll дш[
удобства пользования отложена температура, а на оси ординат
пя3I\ОСТЬ. ПОJIЬЗУЯСЬ HOMorpaMMoii, l\IОШНО наЙти пя;тость нефте
прОДУJ\Та при любоЙ заданной температуре, еСJIИ известна ero Jшне
ма тичеСI{ая ВЯЗI{ОСТЬ при двух друrих темпера турах. В этом случае-
значения извес.тных ВЯ3I\остеЙ соединяют ПрЯl\IОЙ н ПрОДОЛI1\aIОТ ее
до пересечения с линиеii темпера туры. Точна пересечения с не([
отвечает ИСIШl\IОЙ ВЯЗl\ОСТИ. Нш.юrраl\Il\Iа приrодна для опреде.:!ения
вязности всех видов ЖНДЮIХ' нефтеПРОДУI\ТОВ.
, ВЯЗI,ОСТl, природных I'Ш30В и:шестноrо l\IОJIеI,УJIярноrо веса или
относитеJIЬНОЙ (по воздуху) плотности при атмосфеРНОl\I давлении
и заданноЙ темпера туре l\Iожет быть определена по I\рIШЬШ, приве
Вяаl<ость
53'
денным на рис. '14. I\aI, СJlедует из рис. '14, с повышением ОТНОСИ
тельноЙ плотности и ПОНИrЕениеllI темпера туры ВЯЗI,ОСТЬ rаза YMeHЬ
IlIaется.
ИЗI\Iенение ПЯЗI,ОСТИ нефтяных смазочных масел в зависимости
от температуры имеет ИСI,JllOчительно большое значение при ЭI,СПЛУ
атации: мехаНИЗ"МОR в IIIИрОI\ОI\I интервале теыператур. Для харю,те "
рИСТИI\И этой зависимости преДJlOrн:ены раЗ.11ичпые пон:аза теJI:И:
иидеI,С llЯЗJ\ОСТII, отношение ВНЗRостеЙ V50/VIOO II др. СИСТШ,Ia инденса
вя3I,ОСТИ (ИВ) была разраGо
тана Дином и Денисом с
целью оцею\И ЭI,сплуа тацион
ных свойств смазочных масел.
Чем" меньше меняется вяз
ъ:ость смазочноrо масла с из
менением темпера туры, тем
выше ето индеJ\С ВЯЗI,ОСти
и тем выше считается ето
I,ачество. Инден:с ВЯЗI,ОСТИ
зависит от rрупповоrо уrле
ВОДОРОДното" состава нефте
ПРОДУI,та и от структуры
уrлеводородов. НаиБОЛЬШИI\I
индексом ВЯЗJ\ОСТИ обладают
парафиновые уrлеводороДЫ,
наим:еньшим полицИIШИ
чеСI\ие арома тичеСl\ие с HO
роткими бон:овыми цепями.
ОП/носитеЛЫffIFI плотность сазо (по 803i!!JI'!J)
0.5 !,ll 1.5 2.0 2.5
0.016
<:о
.; 0,012
<:о
0,010
<\;)
0.008
0,00610
30 40 50 60
1'10леК!lлярныt1 8ес
70
8и
20
Рнс. 14. l'раф1Ш для определенпя ВЯ31,()СТИ
lIрНрОДНЫХ тазов в заШIСШlOСТ1l от их
IIлотноети, ЫОJIеI(УЛНjJпоrо веса п темпе]Jа
туры прн атмос.ферном давлешш
ДИII И ДеВllС УСсlUВНО ЩJПННiIl! НВ для всех JlШСJIЛШ;JХ фраlщпii riарафlПШ
CToii пенсилыJнсI(оii иефтп за lUU пуш;тuв и для всех масляных фрющий BbIC01\O
С lолпстоii нефти МеI,СIIIШIlСЮ.Jl'О lIобереil\I,н за О пупнтов. Для определения ИН
l'IСlIытуеJllOl'() ЩIСJIа (И) пе()бходшlO знать ВНЗI\ОСТЬ этоrо масла прп 37,80 С 11 ПjJИ
98,80 С. По' табшще, хараl\терпзующеii ВНЗ1{ОСТlI JlШСJlШIЫХ фрющпй пеIIСНJlr.
ванCI;ОЙ нефти, !lодбнрают ТН1\УIO фрarЩIIЮ (Н), вязкость 1ШТОрОЙ прп 98,80 С
раlJпнетсн ВНЗIЮСТII IIСПЫТУЮIО1'U масла прн той же температуре. Затем по Ta
БJIПце, харю,теРН3УlOщеii ВЯЗl,ос.ТII raCJIНlIbIX фРЮЩllii 113 нефтп МеJ(СШШНСНОl'О
побережья, тю{)];е J[(щбпрают фрarЩIlЮ (L), I1меющую uдппюювую ВЯ3lюстr,
( 1'Iспытуе IЫМ маС.:l<Ш II]НI 98,8° С. ДJIН вышеlIазванных эталонных масляных
фрющнii находят по Te 1 ,не таб.Т]нца l ВЯ31ЮСТI1 I1рН 37,80 С. После этоrо на l'pa
Фш,е рис. J5 ОТН.'Jaj\ЫНЮОТ ВЯ3l;ОС1Ъ, ОДlIнановую ДJIЛ вс.ех трех масел Пр1l98,8 D С,
Il IJH31\OCTII этнх масе.:] ирн ::\7,80 С. ДЛЯ ElliIщоrо масла 11О j\IJY 1 ТОЧIШМ ПрОIl3
во.тIыlo П]JОВОi\ЛТ нрнвые I1змен()]шя ВН31\ОСТII с пзыеIIеПllе 1 те шературы. ПУfШ
ТII]JПая щшван относ.IIТСН I, нсnытуе lO lУ ыаслу. El'O ппденс RЯ:ШОСТII ОП]1еi\е
.плетея из ФОIПIУЛЫ:
L U
HB== .lOO
L H
(32),
r)\e L, Н 11 И ВЯЗI,ОСТII ,\шееJl Прll 37,80 С.
Значительно проще определять IшдеI,С ВЯЗI\ОСТИ по но-моrраi\1маl\l'
(рис. 16, а и б). На осях j,оорДIlна т нанесены ВflЗl\ОСТИ масел пrJII 50"
{И r.л.. 111. Фuзино ;rll.ltuчеснuе свойства lIефтеЙ tt пефтепродУНlnов
:и 1000 С, ц наклонные линии соответствуют значениям ИВ в преде
'ШХ от 40 до 120. Определение ИВ сводится 1\ восстановлеюuо
nерпендИI{УЛЯрОП н: осям I{оординат из точен, отвечающих ВЯЗI,ОСТЯllI
исследуемо1'О мас,Т[а при 50 ,и при 1000 С. Точна пересечения перпен
дикуляров с нarшонными линиями дает искомую величину ИВ.
Еще более удобна для наХОЖ.дения IшдеI\са вяю,ости HOM01'paMlI1a,
разработанная r. В. ВИНО1'радовым (рис. 17). Нлюч н: пользованию
НОМО1'раммой дается в прапоы ее У1'лу. Определение ИВ СВОДится
], соеДlшению прямыми линиями известных велнчин вязкости при
двух температурах. В точн:е пе
ресечения этих линиii находим
ИСНОМЫЙ инден:с вязкостн. Heдo
ста тном системы инденса пяз
I{ОСТИ является то, что он xa
рантеризует поведение масла
лиш ь В интерпале темпера тур
от 37,8 до 98,80 С.
МНО1'ими исс.тrедоватеЛЯl\IИ
было подмечено, что ПЛОТНОСТЬ
n ВЯ3I,ОСТЬ смазочных масел до
неr;отороЙ степени отражают
их У1'леводородныIr состав, а
следова тельно, и прar,тичес]\ую
ценность. Бы.тr предложен co
отrютству:ющиЙ ПОl\азатель, спя:
зыпающиll: плотность и вязность
масел и названный ВЯ3I,остно весовоii ],онстантой (ВВН.). Вяз
I,остно весовая нонстанта может быть вычис,чена по формуле
10. А. Пинн:евича
30
Е::
.,,'
20
l"
'"
'"
"Q/O
'('0
f.,
.о
328
O 5'0
Температура, ос
80
20
Рас. 15. rрафПR для расчета IIнденса
ВЯ3I{ОСТII масел.
BBK pfg O,24 O,03S1go'V100
O,755 O,0111g' \'100
(:13)
:еде of? ОТIIОСIIтельпая ПJ!ОТIIОСТЬ;
'V;o шшеыаТIIчеС1ШН ВЯ3J,ОСТЬ П]JП 10()О С, сет.
Е зависимости от химичеС1\о1'О состава нефтяных фрarщий ВВН.
их может быть от 0,75 до 0,90. Чем выше ВВН масла, тем нише е1'О
индеI,С вязкости (рис. 18).
В области нию,их темпера тур, ню, ПОI\азали МНО1'очисленные
исследования, смазочные масла приобретают CTPYIayPY и нсr,оторые
ДРУ1'ие особенности, в частности характеризуются пределом Te1,y
чести, пластичностью, ТИI,еотропностыо или аномалиеп вяз],ости,
свопственными дисперсным спстемам. Результаты определения вяз
I,ОСТИ таких масел зависят от 1'01'0, проподится ли предварительно
механичеСI{ое перемешиnание, а тюоке от скорости истечения или
'от обоих Фar{торов одновреl\1енно. Масла, обладающие структурой,
ше подчиня:rОТСJI ЗaI,ОНУ течения «НЫОТОНОВСI\ИХ» жидкостеЙ, СО1'ласно
lIJO
g '10 11 iЯ 13 /1,< 15 /8 17 18 Ш 20 21 25 30 35 90 1,<5 50 55 50
а 8лзкость при /Ооос, сст {j
Рпс. 16. НО 1ОI'IНШ Ш ДJIЯ определенпл IIпде1{са ВЛЗ1{ОСТП масел:
а !1п r;остыо пр!! j 000 с ОТ r, ДО 20 сст; б nfI HOCTr,IO при 100. С ОТ 21 ДО 60 сст,
800
200
180
180
150
/90
130
/20
1/0
. 100
k, gO
80
. 70
80
'о
<iS
20
8
7
2000
1800
1800
11t00
, 1300
1200
1100
1000
900
800
700
h Z "./
%ij: // "/
"/:/.: ;.- 'l
z,:;,.-: /' //
..,LI)r \ V//V/V,/
' ;; / V"/VV;' ,/
-1 % / ,/
4 ? Wy/:/ / /,/
400 //h y// /
% Y<f\Q/(/ V
W t:/:
% V\ Q
200 ///.:V /" ../ /'
180
;'/// ./ /'
/80///'/'
1407/
120 V
800
500
300
.5G rл. /1[. ФllJll';О :Сll. ИLчеС};llе свойства lIефтеii /1. lle!plllellpoaYh'/lZOB
н:оторому изменение ВЯ3Ii:ОСТП должно зависеть ТОЛЫi:О. от теl\[пе
ра туры.
Характер иривоЙ изменеI!ИЯ ВЯ3Ii:ОСТИ струн:турированноrо масла
в зависимости от rрадиента Cli:OpOCTII истечения поиазан на рис. 19.
V,ccт
3
ч t, ос ИВ /00
5 2001 . 4{}50 1i
В '20 020.
7
8 150
9
/0
!5 /00
20
, 30 ! ]
40
50
30
100 20
fO
200 ,О
ЗОО fO CXti'/'1(l ПОЛЬ:Jо/J(lНЦЯ
400 20 . ив
500 зоj tФt
поЗ. 3
"o 20 2
НО' 02, fJ1 100/20 1 r
3'109-
4'1!? нв Н8
Рпс.. 17. НО [Ol'lншыа для определеппя ппдеr;са вя;)[;остп масел.
120
80
<::.
'"
..,
'Q:)
40
fb,78 0.82 0.86
ВВК
....
О
!jJtzt5'Uti'Hт скоростц
Рпс. 18. 3аВIIСШIОСТI> Iешду ШIДен
сом ВН31\ОСТП Н ВЯ3lшстно весов()ii
Iшнстаuтоii.
Рпс. 19.
Аномалия ВЯ3IШСТlI с:\raзо'1
ПI>IХ масел.
Mac.TIO с неразрушенноii: CTPYIaypoii имеет :шачительно большую
пязность, чем после ее раарушения (рис. J 9). Если IIОНИ3ИТЬ вяз
{;:ость тю,оrо масла путем разрушення струнтуры, то n еПОI,ОЙНОМ
ВЯ.Jliосmь
57
еостоянии эта СТРУIПУlJa восстановится, и ВЯ3I,ОСТЬ примет перпо
пачаш)ное значение. Способность масла саМОПРОИ3RОЛЬНО BOCCTaHaB
.1Jипать свою структуру называется ТИI{сотропиеЙ. С увеличению!
СI\ОрОСТИ течения, точнее rрадпента СI{ОРОСТИ (участOI, I,РИВОЙ 1),
CTPYI,Typa разрушается, в СВЯ3И с чем ВЯ3I,ОСТЬ вещества снижается
и ДОХОДИТ до опредеJlеННОI'О минимума. Этот :минимум ВЯ31{ОСТП
сохраняется на ОДНОМ уровне II при последующем росте rрадиента
Сl\ОрОСТИ (учаСТОI{ 2) до появления турбулентноrо ПОТОЕа, после чеrо
ВЯ3ЕОСТЬ вновь нарастает (учаСТОI{ 3).
Зависимость ВЯ3JЮСТИ от давления
ВЯ3I,оеть ЖИДКИХ И rазообразных нефтеПРОДУI{ТОВ с повышением
да!!ления позрастает. Харю\Тер изменения ВЯ3I{ОСТИ l\Iасел с повыше
ппеJl;I давления ш\reет большое прю\ТичеСI,ое значение, так lШК
в ню\Оторых узлах трения возни]{юот ВЫСОI{ие дапления. Тю{, в под
ШJШНЮШХ I\ОлеичатOl'О ваJШ давление достиrает 150 200 ат, в зуб
чатых передачах несЕолы\хx тысяч атмосфер. Зависимость ВЯ3
ЕОСТИ от давления для неноторых масел илшострируется I{РIШЫl\IИ
рис. 20. Ню{ видно, ВЯ3I{ОСТЬ ;\lасел с повышением дапления IIзме
няется по параболе. ВЯ3I\Ость l\ШШJa ПрИ давлении Р l\!Ожет быть
выражена формулоЙ:
11 р == l]о(!Р
(Э;j)
тl' 11 p {[ 11u С')()l'вu']ттвешIO IJПЗIтсть ШСJiа НрlI давлеlIlIlI Р 1I аТ IОСфI'J)JI<J 1
iЩIJ,;\I!,II\{Н;
(! ПОСТ<JпrIl\l\Н i\ilП i ,l\IlIOI'O ШС,1]а.
Среди J,Оl\шонентоп, еостапляющих нефтяные маШJa, меньпiе,
всето изменяют ВЯ3J\ОСТЬ с повышением давления парафиновые УТJlе
rюдороды и неСI,ОЛЫ,О БОJIьше нафтеновые и арОl\1атичеСIше.
ДЛЯ ВЫСОI\оВЯ3IШХ нефтеПРОДУI,ТОВ с увеличением давления ВЯ3I\Ость
повышается БОJIьше, чем дЛЯ l\ШJIОВЯ3!ПIХ. Чем выше температура,.
тем меньше изменяется вязность с ПОВЬПJJением давления.
Ниже в I,ачестве ПрИl\lсра' приведено относитольное изменение
ВЯ31\ОСТИ воды И l\IИнералыrоrо ;\шсла при повышении даВJIеп:ин
от '1 до :3000 ат, наЙденное ОПЫТНЫМ путем:
ВН:IНОСТЬ 1 0111 I 10()() от \ 2ООО шп \ 3000 ат
Вода
прп 00 С 1,0 0,92 0,96 1,11
при 750 С 1,0 1,08 1,16 1,:3(j
МппераJIьное 1ЩСJIО
при 259 С 1,0 23,0 280,0
ЩШ 1000 С J ,О 4,3 15,0 112,0
;,58 r.л.. III. ФllЗUl>о<r.UJlшчеСl>uе свойства пефтеЙ и пефтепродУl>тов
При давлениях порядка 5 OOO 10 000 ат ВЯ3I\ость масел Ha
'столько возрастает, что они теряют характер жидкости и превра
щаются в пластичную массу.
Для нефтеПРОДУI\ТОВ д. Э. Мапстоном * предложена формула:
19 Vp 0,0142P (0,0239+0,01638vg,278)
Vo
(35)
,[де V Р П Vo соответственнО юшематпчеСI;f\Я ВЯ3I;ость прп давлеНIIП Р и: aTMO
сферном давленrш;
р давлешre, ат.
21,
2
3
!б
--::z
, 8
о
1,00 800
ДаВлеНlLе, ат
/200
Рнс. 20. 3аВIIСIIМОСТЪ ВЯ3I;QСТII с ш
зочпых ыасел от давлешrя:
1 J нефтпные масла; 5 7 pilcTJ[TeZIb
ные 1\Н1СЛD.
50
400 100 1,0
30
50 2C
350
зо i!:;
300 20 ,
. /0
250 10 Cl
::,",
"
'" 0.,<::, 5
qj' "'.
'" 200 5 ,15
" J
о., ,,::,
з .
t:1 150 \1 2
'" 2 8
'->
700 @" :-1,0
1,0 '->,
50
o,5 с\3 Ц5
О 0.3 .'0.3
Рпс. 21. Н(шоrраыма для определеннп
IJЯЗ1{ОСТП масел пjш ВЫСОЮL'i: давлешIЯХ.
На основе этоrо уравнения автороы разработана номоrраl\il\Н\
(рис. 21). Пользование номоrрамыой сводится н тому, что известные
величины, например V o и Р, соединяют прямой линией, отсчет полу
чают на третьей шнале. Соrласно примеру автора, ПОI{азанному на
nOMorpaMMe, повышение давления от 1 до 359 ат вызывает увеличе
ние ВЯЗI\ОСТИ нефтеПРОДУI\та с 29,15 до 63,2 сст. ЭI\спериментальное
определение ВЯ3I\ости при Р == 359 тn даJIО результат 65,0 сст,
что на 3 % в'ыше расчетной величины.
* м а n с т о н ДЖ. Э., ВЛШIlIне давленпя Ш\ ВЯЗI;QСТЪ пефтеПРОДУI(ТОIJ,
Инжепе]J пефтянш;, М 10 (196а).
ВЯ8кость
59
ВЯ3I\ОСТЬ смесей
При ь:омпаундировании l\Iасел часто приходится определять.
вязкость смесеЙ. I{ю, ПОI,азали опыты, аддитивность своЙств про
является лишь в смесях двух весьыа БЛИ3IПIХ по ВЯ3I,ОСТИ I,oMnoHeH
тон. При большоп разности ВЯ3Iщстеп С!IIешиваемых нефтеПРОДУI,ТОВ,.
I\aI, правило, ВЯ3IЮСТЬ меньше, чеы вычисленная по правилу с ю
шения. Приближенно ВЯ3I,ОСТЬ смеси l\IaCeJI можно подсчитать, если
заменнть ВЯ3I,ОСТП Еомпонентов IIХ обратной величиной, (шодвиж
ностыт) f:
т ...Lп
1 1]1' 1]2
fCM 1lcM т+п
(36)
отсюда
rде f СМ ПОДIJШIШОСТЬ с;чеСII;
1]см ВЯЗJШСТЬ с:\rесп;
1]1' 1]2 пязности 1,о:\!Попептов;
т, 11 IШ.'I\Iчества взятых J;О.\IПОIIСНТОВ.
ДJIЯ НЫЧИс.пения вя3!щсти с:несеп 1I1ОапIO ТaIш,е ПОЛЬЗ0ва ТIJСЯ
различными НОl\Iоrраi\lмами. НаиБО.;Jьшее ПРИl\iе:нение пол:учи.тш HOi\J()
трамма ASTM и ВИСI;озпrРЮ.vJi\1f\ :I\Iолипа rурвича. НомоrрЮIlШl
ASTM базируется на шпрOI,О известной фОрl\!УJlе БаJIыера. Схющ
ПОЛЬЗ0вания ею (рис. 22) приведена в IlIшшей чаСТII rрафин:а. После
довательность оиерациЙ шшазана нараетюощеii нумерациеЙ. HOMO
трамма Молина l'урвича состаПJlеШl на основании ЭI,сперимен
тально наЙденных. ВЯЗi;оетеi't еl\IесI:ll\Iaсел А и В, И3 ноторых А обла
дает вязI{остыio ВУ 20 0== 1,5, а В вязкостью ВУ 20 :=: 60. Оба масла
UЫJIИ смешаны в разных соотношениях от О до 100 объе!IIН. % и ЭЕС.,.
периментально установлена ПЯ3I,ОСТЬ смесеп. На ИОl\lOrраi\Il\IO (рис. 23)
нанесены значенпп ВЯ3l\ОСТИ в УСJIOIШЫХ еДИНицаХ и саНТИСТОJ{сах;
пользование ею поясним па I-;Оlшретных примерах.
(т+п) 1]11]2
1lcM == т 112 + п1]1 .
(37)
ПрПlllер 1. НайТII ВЯЗ1ЮСТЬ смеСII, состоящей из 30 оuъеl\lП. % i\!aCJ!a А
(ВУ 20 == 6,5) п 70% ;\lасла В (ВУ 20 == 35).
. Р с IЛ е 11 п е. Соедrшяеи прямой Jшнпеii (си. рпс. 23) ТОЧI;У 35 па пшал(}
ВЯ3J;остп масла В (100%) с точкой 6,5 на Ш1шле ВЯЗ1,ОСТII l\!aCJIa А (100%). На
ТОЧJШ, соответствующей 30% масла А, восстанавлпвае:VI перпепдпнулнр до пере
сечешlЯ с этой прямой, пз получеНПОЙТОЧ1Ш ПрОВОДШI rорпзонталь до пересече
IJlIЯ с осью OPlilIlIaт II па последнеп получаем отсчет 20. Это п есть IIС1Ю:\НIЯ YCДOB
нан ВЯЗI;ОСТЬ c"reCII масел А п В, т. е. BYili' == 20.
Прпniер 2. В 1ШI;ОМ соотношеШIJI надо смешать ШСЛО А (В:-'Т 20 == 6,5),
п масдо В (ВУ 20 == 35), чтобы 1J0JJУЧ!lТЬ смесь вязностыо BYili' 20?
Реш е II п е. СоеДlIняе:\1 прямой ТОЧJ;У ВУ 20 == 35 с ТОЧ1тii ВУ 20 == 6,5,.
ИЗ ТОЧ1Ш BYiB1 == 20 ПрОВОДlIИ rорнзопталь до пересеченпя с проведенной ранее
ПрЯМОЙ .шпшей. ИЗ ТОЧIШ пересеченпя восстанэшшваем перпендш;уляр до пере
се'1СПIIЯ с верхпеii п НИiIшеu шпаламп (продеНТIIое содержанне номпонентов А
и В). На пплшей шпале ЧlIтаем содержашre масла А в смесп 30 объемн. %, на.
верхней Ш1;але содержанпе масла В 70 объемн. %.
сст ОВУ
2 1,12
1,15
2,5
3 1,2
з,5 1,25
4-:С 1,3
4,5
5 1,4-
8 , 1,5
7 1,8
В . ,
9 . 1,7
1О-С 1,8
1,9
2
15
2,5
20 3
8ес.%
100
95
.90
:...85
80
'75
.70
30 "
с::,
1,0. 5
.t'Q 50
7
70'"...10
100 > 15
150 20
20fr'" 30
300 40
400. 50
500
&
о В5
:g
ВО
"
.
55
"
с
1 :;"50 '"
'"
: %
45 '<s
. t;:
0...1,0.........
35
.
.30 cr:s
I-Ю З /00
150
,2Ю З 200
5Ш З 500
I'Ю 1.1О З
2'1O 2.Ю З
5-10. 5-103
l.ш 5 . "'0*
сст ОВУ 8вс,%
100
У д q"
ItM
" q ,
СМ
У8
О
25
20
15
10
5
о
Рпс. 22. Номоrрашra ASTM ДЛП определенип ВПЗI,ОСТII cMeceii: пефтепродуитов.
BJI[J/rOClllb
61
Прпмср 3. l!ыC'l'ТСП 0,7 ,п 3 .\1аС.'I11 В ВН3I{l)С1ЪЮ R T 20 :15. KaIтe надо IJ:JHТI.
110 ВН:Н,ОСТII масло А, чтобы ПЩIУЧН'IЪ 1 ,11:1 смеси ВЯЗI,ОСТЫО В JT a' 20?
Р l' III С I! 11 р. ТОЧI,У IlсресечеНIIН перпеIIД!шуппра, онущеНfIОl'О Н3 ТОЧЮI 70
.ооыII.. % 13, 11 ]'Oj.1Il:HJ1ITaJIII, IIpOBeliCIII!oii 113 ТОЧIШ RY a' 20, соедПIШСМ с ТО'l
I;Oll В T 20 :1;). ;)ТУ ЛIIII'IЮ I1jJO!\(),TIrI,aeM 1\0 перессчснш! с IlР()ТIШ()НО.IIОrЮНlii:
нша.1l0ii. Внэ"()( т,, IleI;(I I()I'O ыас.:Ш А еоетаlJJшет R T 20 Н,;;.
иw м т Ю $МЮЛ@ WБЮ50
СоiJвржанuв пасла 11, ооьвпн. %
Рпс. 23. ПО lОrрar\ша МотIIIа l'УрlJIlча длн ОЩJCдсЛl'Ш1Я ВП3I{остir
смеСII нефтеI!РОДУI,ТОВ.
ОВУ
8'0
50
*0
Ш
20
15
10
9
8
5
t *
'" 3
'"
"
.",
'" 2
'"
..8j
1,5
1,1,
1,3
1,2
СоiJвржанuв пасла 8, ооьвнн. %
10 15 2'0 25 3О 35 4'0 45 5'0 55 8'0 85 т 75 8'0 85 9'0 951'0'0 ест аву
1j'O
B
20
15
tO
9
в
В
5
4 't
3 '"
2
Q:j
ест'О 5
40.
30.
20.
1Б,
10
8-
8
5,
"
'3
2.
1
1
'о I I I ч'О'О
'о 3'0'0
'O 'r ..... 2'0'0
'о i----f--- 15'0
19
'о .....
'о ,
'о , g
'о М
'о , зо
'о 2'0
5 t 15
4 14
12 Т 12
1'0 , 1f
9
8 8
7 7
8 8
5 5
4. 4
3
1,5
1,1,
1,3
1,2
Приборы длл определешш впзiюстп
Д,тrя определения пяю,ости iJ:>ИДI,остеii пользуются приБОРЮIИ,
"оторые называют ПИСI,03Иl\ютрами. По принципу деЙствия ЭЦI
приборы делятся на три rpYnnbl:
1)' I,аПИШIярные ПИСI,озиметры, основанные на определении TeI,y
чести жидкости через IШШ!ЛJIЯрЫ. Иа этоЙ серии паибольшее при
менение получили ВИС1\оаиметры Оствальда ПЮ!I\евича и Фо
rеля OCBara;
2) вискозиметры, в ноторых измерение ВЯЗI{ОСТИ iЮIДI\ОСТИ OCHO
вано на установлении относите,ТIьноrо времени истечения cTporo
опредеJIeнноrо объема ill:ИДl\:ОСТИ;
3) приборы для определения ВЯ31\ОСТИ по СI,ОРОСТИ падения тела
ПJIИ по затуханию I,олебаниЙ тверДОl'О тела в испытуемоЙ ЖИДI\ОСТИ
(ПИС1{03Иl\oIeТРЫ fурпича, fепплера и др.).
В научно :исследовательсюlX работах и в ПРОМЫШ.Ifенноii прar>ТИI,е
при оцею,е Iшчес.тва нефтепродуi\топ в настоящее время приняты
62 rл. 111. ФlLзuпО :СlL,1tlt'tеспuе свойства Ilефтей и Ilефтепродупт08
БИСI{озиметры первоЙ rруппы. Они дают значение ВЯЗI{ОСТИ в абсо
лютных единицах (юшеllштичеС1{ОЙ в стон:сах и динамичеСI{ОЙ в пуа
зах). ВИСIизиметры BTOpoii rруппы позвошпот лишь косвеино
судить о веJlичине ВЯ3I{ости, 1 оторая выражается в условных еди
иицах (О ВУ, сеI,унды СеЙсболта и пр.). Примепеиие висн:озиметров
третьей rруппы оrранпчено; опи используются в полевых условиях,
1,orAa требуется определить щшБШIзите,пьио начество нефтеПРОДУ1 та.
Подробно устроЙство ВИСI,ОЗИi\lетров и теХlIIша работы с ИIIl\Ш пэло
жены в специальноЙ литера туре *.
ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА
Все процессы переработю'l нефти и rаза связаны с наrревание [
или охлаждением материальных ПОТОIИВ, т. е. подводом или ОТВОДОll!
тепла. Ведение этих процессоВ, а тю{же технолоrичесн:пе расчеты,
проектирование нефтезаводскоi'1 аппаратуры требуют BceCTopOHHero
изучения тепловых своЙств нефтеll и неФтеПРОДУI,ТОВ. Н. тепловым
свойствам относятся: удельная теплоеl'>ШОСТЬ, теплота паро06разо
вания, энтальпия, теплота плаШlения и сублимации, теплота cropa
ния, теплопроводность и др: Лабораторное опреде,nение тепловых
свойств дело весьма СJIоншое. По этой причине в ТСХНllчеСЮlХ
расчетах прибеrают к обобщающиы эмпиричеСI\П:Vl форыушш ИЛII
rрафшшм, рассматриваемым ниже.
Теплошю\Ость i!ШДIШХ нефтеПРОДУJ_ТОП
Если на паrрев 1 не вещества от ТСllшературы t 1 до теыпературы
t z затрачивается тепла q /1,Н(lЛ, то величина
CCJ==
I t2 tl
(:Ш)
выражает среднюю удельную массовую теПJIоемн:ость этоrо вещества
при постоянном давлении в интервале температур от t 1 до t 2 .
Истинную уде;rrьную массовую теплоеllШОСТЬ ** можно опреде,:IИТЬ
по уравнению:
dq
c/ aт
ТеплоеllШОСТЬ ЖИДЮIХ нефтепродун:тов впервые изучал ась Н. М. H.a
раваевым в 19'13 r., в дальнейшем мноrие ученые посвяТ1ШИ свои
исследования этому вопросу. Бьшо установлено, что с увеличеи:ием
* C1I., паПрШ1ер, НефтеНРОДУ1<ТЫ. Методы пспыанпii,, Издате,Т[ьстпо
КО ШТ()Та стапдартов, мер 1I пзмеритедьпых прнборов прп Совете :Мшшст
ров СССР, '1967.
** Подразумевая в дальнеiiшем под термином «теПЛОeJ\ШОСТЫ) удедьпую
ве,1IПЧППУ, слово «удельнащ) опуснаем.
Тспловые свойства
63
плотносrп нефтепродун:тов их теплоемн:ость снижается, а с повыше
ннем температуры возрастает, т. е. она зависит от ХимичеСI\оrо
..состава. нефтепродукта и от температуры. Для подсчета теплоемн:ости
ЖИДI\ИХ нефТОПРОДУIПОВ ШПрОJЮ пользуются эмпирическим ypaBHe
н:ием Крэrа:
1
С! r (0,403 + О,ООО8Щ (:-\9)
JI rig
a'i\e rig ОТIIОСIIтеJIЫШЯ ПЛОТНОСТЬ пефтеПРОДУ1,ТОП;
1 те шература, П]Ш 1штороil онредеJIлетсл теплое шость. ос;
Ct ((СТШJПан МRссопал теПJIUе шоеТ1" т;'ПЛ/(I,2' 2[100).
1,1
;;; 1,0
<:1
0,9
t:j
0,8
.
0,7
с."
0,5
'"
";
] 0,5
350 4-00 1;.50 500,5[/
0,.],50
о
50
! "-
700 /50 200 250 300
Те.'1Пература, ос
' m
1,05
::>':r
t,00
0,95
'"
'" o.g o.O 11,0 12,0
Хо.рактВРUЗ!lЮЩl1l1
rpaKmop
Рис. 24. rраф1Ш ЦJ!Л определеппя ПСТПIIIIоil теплое шостц IIerш
1'ОРЫХ rазообразных IIНДПDпдуаш,((ых уrлеподороцов и ШПДIШХ
нефтяных фра1щпii раЗJ!Ilчноii нлотпост][:
l ;)T H; 2 пропан; 3 ИJОGутан; " н БУТПII; 5 IIзопснтан; 6 н псIZ
'1'ан; 7 Н I'('ИС:llI.
Более
яппяетея
точной, учитьшающсй химичеСI\ИЙ состав нефтеПРОДУI\та,
формула:
Сl 0,7072 0.318PiH t (0,00147 0,00055рШ (0,067[( +0,35) (40)
rд() Е sара1\терIIзующпii фаи6р;
:lруrпе обозпаче1ПIЯ те же, что n формуле (39).
По этой формуле составлен rрафIШ (рис. 24) применительно
1\ нефтепродунтам с харантеризующим фaI\ТОрОМ К == 11,8. При дpy
rих значениях К наЙденную величину теплоемн:ости умножают На
поправочны:i:i I\оэффициент, I\OTOpblll находят по rрафИI\У, помещен
НОМУ в правом уr.лу р:исую\а.
64 1'л. 111. ФI/.JIII';Л .!'u.llllчеСJпle свойства иефтеЙ 1I. иефтеnроuунтОl!
Теплоеl\ПЮСТЬ rазов 11 паров
ТеплоеМl\ОСТЬ уrлеводородных rазов н нефтяных паров зависит
от их химичеСIl:оrо состава н внешних условиЙ: темпера туры и давле
ния. Различают теплое шость при постоядном даВ,Тlенип и постоян
ном объеме. Истинная массован теПJlое1VШОСТЬ при постоянном Давле
нии Ср больше теплоею\ости при постояnном объеме Cv на величину
работы, затрачиваемоЙ на расширение rаза:
cp cV==R
\'де R rR30BRH ПОСТОНIIШIН, 1iliаЛ/(IiZ'ZРПU);
IIJШ
(.щ
p Gv== п
(.щ
rде ер П C v петшпrые мольпые теплоеш;()етп еПf)ТlJетстпеПIIП IIPII ппстОЩJIIf,Щ
;tUВJlенш\ [\ объеме, тщл'/(н.1/,Ол/;' араи);
R ушшррсuльпая rаЗОВ<lН JlIJСТПЯННRН, раIJIIНП 1,987 h'Io'ПЛ/ (Ii.1lUЛЬ' fll/и).
Ср==МС р II cv==M.c v
(.-\3)
rJ\C 11:1 ШI.;[l'I,УJlярпыii вес пефтеПРОДУЕта.
:Истинная мольная теплоемкость rазообразных уrлеводородов
с повышением температуры п молеI\улярноrо веса возрастает. При
одном и том ,\,е ЧИСJlе Уl'леродиых атомов n молепуле наибольшая
теплое1VШОсть соответствует уrлеводородам парафиновоrо рЯда. Отио
l!Iение Cp/Cv == k является поназателем адиабаты. Им пользуются
при вычислении истинной МОJlЬНОЙ теплоеl'iIl\ОСти при ПОСТОЯННО"'l
объеl\Iе, а таЮI,е в расчетах адиабатичесr,оrо сжатия rазов по формуле
рт;а == const
(:1-'1)
Зная аначение k, рассчитывают мольную тешroеl\'ШОСТЬ при
постоянно:м объеме Cv и затем по уравнеnию (42) определяют истин
ную МОJIЫlУЮ теплоеМI\ОСТЬ при постоянном давлении Ср.
Истинную массовую Ten,ТloeMI\ocTb нефтеПРОДУJ\та в па ровой
фазе при постоянном даВJlении (Р == 1 ат) можно подсчитать по
уравнению:
С р
!. 0 p15
\45015 (1,81 + 702) (0,146[( 0,41)
(.-\5)
I'J\e К, plg 1[ 1 O:IIHI'I<IIOT те же ВеJШЧНIlЫ, что JI в предыдущнх формулах.
По уравнению (/11) COCTaBJleH 1'lJaфИН, приведенныЙ на рис. 25.
KaI, и на предыдущем rраф}ше, численные значения ОТНОСЯТСЯ
1, ве.Ilичине хараI"Теризующеl'О фактора J( == 11 ,8, а для друrих 3Ha
чениЙ J( в правом yrJlY РИСуЮ>а прппедены I\орре\,тирующие l\ШО)ЮI
теJlИ.
1,0
о '
O'Z ::J""' m
1,000 1, о
:>;:r
. o,9
,<0..1:10.8
' 10 !! 12
'" .I'ара",терu.J/lIOЩЩ'/
фаlfто{!
О 100 IlOO 30'0 чОО 500
Тенпература. ос
Рпс. 25. 3авпсшюсть теплое шостп нефтеПРОДУ1{ТОВ от темпе
ратуры. Чпсла на H:PllВЫX от 0,55 до 2, О соответствуют относп
тельнОЙ ПЛОТIlОСТII (IIO ВОЗДУХУ) rазообразных парафпновых
уrлеводородов; от 0,700 до 1, 00 относптелыюii плотпости
ЖПД1ШХ нефтеПРОДУ1ПОВ.
;;; 0.9
""
s-
o,8
':i..o.7
",'" '
17,Б
<:
'"
'"
0,5
{::
100
I .......
I ........... q.?
......
"" ....... .............
11/ ...... .......
J j';;' /
I J .; . 1.......-
,';J I ) / 11 \ /
tt- q , [/ / / \'. \ ? .... Z,O-== ==
1/ / / V/ ) 'J '/ / ; L...----
/ /' / / 2,61 .....
7 V/ '// '/ // 'i О....
/ '/ V/ V/ v /,1 /. V /' 1<,0 ...
/ / 1/ '/ 5,0 7"
'/ V/ [// / / V / /' 6,0....
'/ [/ / '/ (h [/1/ / / l/ / l,.. ,
/ // // V./ ./ ./ / / / /
./ ''/ 1/// /./ i/ / V
ёi:;' 20
": 10
5,0
-....::::
"
'" 2,'0
1;:"'"
'';J 7.0
'с.::,"'- '
11
:t..:>"'-0,5
<1
0,2
0,1
0,01 Щl2 O,fJ4 0,1 0,2 0.4 {J,fl 1,0 2 3 '" fl 8/0 20 80
Р"р
Рис. 26. 3а13ПСПИОСТЬ теплоеl\ЩОСТИ нефтяных паров от ПрII
ведепных теl\шературы n давлешrя.
5 3аназ 1000
66 rл. 111. ФllаIlIiО ,ТlI"lLliчеСНllе свойства иефтеи 1I Ilефтепродутпов
При расчете истинной теплоемкости нефтеПРОДУI\ТОВ в паропой
фазе при даВJIении вьппе 5 тn сдедует учитывать ВJIияние даВJIения.
Харю\тер этото ВJIИЯНИЯ ПОI{азан на трафике рис. 26, тде теПJIО
емкость иефтяных паров предстаВJIеиа кю{ фушщия приведениых
даВJIеиий и температур. На. оси ординат наиесеиы значения разиостп
между МОJIЬИОЙ теПJIоемкостыо при даииом даВJIении (ёр) и при aTMO
сферном даВJIеиии (ё ро ). Истинные теПJIоемкости водорода, иеобхо
димые во миотих расчетах, приведеиы в таБJI. 5.
т а б л п ц а 5. Истинные теплоемкости водорода (С р ) в ю,ал/(нz, zpaD)
при раЗЛIIЧНЫХ те шературе и давлении
I
Давление I
(1'), ат
00 с
500 С
1000 С I
::000 с I
3000 С I
/,000 С I 5000 С
о 3,393 3,437 3,455 3,467 3,475
1 3,394 3,438 3,456 3,468 3,475
10 3,401 3,442 3,458 3,470 4,477
25 3,42 3,45 3,47 3,48 3,48 3,49 ' 3,51
50 3,43 3,46 3,48 3,48 3,49 3,50 3,51 .'
75 3,45 3,48 3,49 3,49 3,49 3,50 3,51
100 3,46 3,49 3,49 3,49 3,49 3,50 3,51
150 3,49 3,50 3,51 3,50 3,50 3,50 3,52
200 3,51 3,50 3,52 3,50 3,50 3,51 3,52
300 3,55 3,54 3,54 3,52 3,51 3,51 3,52
Теплое:ююсть смесей нефтепродy:I{ТОВ
Зная состав смеси, массовые теплоемн:ости и концентрации ее
н:омпонентов, МОiIШО определить массовую теплоеrvшость Сil1есп
нефтеПРОДУI\ТОВ по формуле
CCM Clтl +С2т2+. . .+Сптп
(46)
rli() ССМ массовая т()плое шость С 1есп;
Сl, C z , . . ", Сп массовые теплоеCl>ШОСТll н:о шонептов;
1Il1, IIl z , . . ., lIlп массовые Е()нцептрацпп Ii:омпопептов.
Теплота пспареиил
Для химически чистых веществ теплота испарения представляет
собой энертию иеобходимy:IО для испарения единицы массы вещества
при постоянных давлении и температуре. Тю\ IШК нефтяные фракции
являются смесями утлеводородов, то они вьшипают внекотором
интервале температур и в ЭТОIlI случае тепло затрачивается не только
на испарение, но и на повышение температуры смеси. Точное опре
деление теплоты испарения при тю{их условиях весьма затрудни
тельно. Для ХИllIичеСI{И чистых ИНДИВИДуальиых утлеводородов
теплота испарения известна и приводится в справочной литературе.
Тепловые свойства
67
Примером MOrYT служить следующие даииые для водорода и инди
видуальиых уrлеводородов, входящих в состав иефтяиых фракций:
Температура Теплота Те IПература Теплота
IпmеПIЕЛ, IIспареШlfI, НIIПСН I1Я, IIспареш!Я,
ос Ю;GJ!fnz ос nnoJ!fnz
ВОДОРОД 252,8 ОА4 l\IеТПЛЦШ\JIО
Пропап 44 97,9 rеI\сап 98 75,7
Пептан 36 84,3 ДпмеТПЛЦИI\ЛО
rеI\сап 68 79,4 rенсап 118,5 7'1,7
I'ептап 98 74,0 Бепзол 80,5 94,9
антап 125 71,1 Толуол 110,5 86,0
ЦпнлоrеI\сап 69 87,3
Теплоту испарения нефтеПРОДУI{ТОВ можно подсчитать по фор
муле Трутона:
'1'
1==l\. JI;[ (47)
l'де l, теплот!\ пспареlll1Я, liIiаЛ/liZ;
I\. I\ОЭффllцпепт пропорцнопаЛЫЮСТII;
т темпер!\тура шrпеппя пефтеПРОДУЕТ!\, С1\.;
111 JlIолеI,УJшрm,lii вес пефтеПРОДУI\та.
Для большинства уrлеводородов и их смесей при атмосферном
давлении К == 20 --7- 22. Более точное значение постоянной К HaXO
ДЯТ по фОРМУJlе Н.иСТЯIi:ОВСI{оrо:
[( ==8,75+4,571 Ig Т
(48)
rде '1' температура Iшпешш пефтеПРОДУ1,та, ОК.
При помощи уравнений Трутона и ItИСТЯl{овскоrо построен rpa
фик завиСимости между теплотой испарения нефтяных фрющиЙ, их
средней МОЛfJКУЛЯРНОЙ темпера турой Iшпения, молеI{УЛЯрНЫМ весом
и характеризующим фактором (рис. 27). Теплоты испарения нефтя
ных дистиллятов при а тмосферном давлении в первом приближении
MorYT быть оценены {!ледующими величинами: для бензина 70 75,
I{еросина 60 65, дизельноrо топлива 55 60 и rазойля 45 55 Yi.Yi.ал/Yi.Z.
Температура и давление заметно влияют на величину теплоты испа
рения с повьппением температуры и давления теплота испарения
уменьшается. В I{ритический точке, rде нет различия между жид
IШСТЫО И паром.;' она равна нулю,. а при температурах ниже нрити
ческой, сели известна теплота испарения прн какой либо Tel\[
пературе Т о, может быть найдена по формуле
т
1 т== ep10 т; (49)
rlie lT теплота пспарешIЯ прп температуре Т, IiliаЛ/liЗ;
10 то же прп те шературе Т о;
ер поправочпый I\оэффппнент;
т температура юrпешш прп данном давлеппп, ОК;
т о температура 1шпеппя при атмосферпом давлении, ОК.
5*
68 rл.. 111. Фll31l1,о хи.щ[1!еСI1,llе свойства пефтей и пефтепроду/ппов
в прю{тичеСIШХ расчетах для определения коэффициента ер
пользуются rрафИI{ОМ рис. 28. На нем приводятся значения попра
вочноrо I{оэффициента ер в зависимости от отношения Т о/Т"р и при
веденной температуры Т ПР === T/TI{p'
ПрПJ\lер. Определпть тепл()ту пспареппя бензола прп '1200 С, еслп прп 80,50 С
она составлнет 94,9 I>l>ал.//,е; 1;рптпчесш\Я ТeJ',шература бензола равна 288,50 С.
Ре rn е н п е. Находпм ()тпошенпе То/Т"р:
== 273+80,5 О 63
Т"р 273+288,5 '
/00
Определяем [нрiшедепuую
те:llпературу:
т 273+120
Т ПР == T , === ? 3+?88 5 ==0,7
I\p ..../ ... J
'" 90
i3
'!i. 80
со,
""
\} 70
::::1
5'0
'"
!':: 50
1,2
1,0
0,8
t 0,8
З,
0,4
1,00
"'00
50 100 150 200 250 300 350
Сре!lняя NОЛВf(!lЛЯРНIlЯ ЮВl'!перllmура f(IlПВНIlFl) ос
0,2
О
44, 0,5 0,8 0,7 0,8
7Лр
Рпс. 28. rраф1Ш д.lIЯ опреде ,
лепuя ноправочноrо 1;ОЭффIl
цпента ер.
Рнс. 27. rрафш{ для онреде.1J:енпя теплоты
пснарепuя пефтяных фРЮЩПll в заВIlСIIl\IОСТП
от средпей моле1\улярпоii: те IIlературы 1шпе
ппя п МОЛeJ,УЛЯРНОl"О веса плп харю,терпзу
ющеrо фю;тора.
Соrласно rрафш{у рпс. 28 ер == 0,81.
По формуле (49)
273 + 120
lT==0,81. 94,9 ==86 пl>ал./пе
273+80,5
Теплоту испарения при температурах и давлениях, удаленных
от критичеСIШХ, можно вычислить по формуле Трутона, в I{ОТОРОЙ
значение К определяется по rрафИI{У рис. 29 n зависш,roстп от HeI{O
торой величины f фу:ющии rильдебрандта:
f == ,1000Р
. Т (fi
тр;е Р давленпе, ат;
т те шература, ОК.
Тепловые свойства
(i!)
Прпмер. Определпть тешlOТУ ']( II<ljJС'IШI IJеI!ЗОJlf\ IIPL1 Р == 2,9 ат, еСЛII
тс.\шеj1nтура ro ШI1IеПШ1 11]111 :YI'Щ! illШ.'Il'!II!I! paBlIa J 20 С с; IOJJ I'УЛЯI)]Iыil вес
IJешrmа jJ<lIJC'! 78.
Реш е п II е. НаХО;\IШ фУ!I1ЩШО rI!Л1,д [jjJапдта по фОlшуле (50)
1000. 2,9
f== 120+273 === 7,36
1
17 (273 + 120)
78
Па ]JIIC. 2!) ;}'I.(Щ'у :!lIа'lеIlI!Ю f соответствует J{ = 17.
По Ф()jJ,\IУ:I!) (',.7)
Теплота испарения может
быть напдена таюке по раз
ности энтаЛЬПИll нефтепро
дунта в паровоп и :ШИДI\ОП
фазах при одинаl\ОВЫХ TeM
пературе и давлеиии
1 == qr q l,
t 24
'" 16
(51)
86 /;/;ал/ h e
1,0
32
8.
0.2
60 50 100
qP :Jптальппя I1сфтеП]JО
i\YIi:Ta JI Пf\ровоii фазс
прп тюшературе t,
lтаЛ!1i2;
qf1' энтаЛЫIlIЯ пефТСПРОДУЕТf\ в fJШДI{Qii фазе прп ТС:\Jпературе t, IшаЛ!liе.
Методика определения величин q? и q ' рассматривается ниже.
rl e
Рпс. 29. 3авпспмость зпачешIЯ К. в фОро1уле
Трутопа от фУШЩ1Ш f.
Энтальпия
Под удельноп энтальпиеii: жидких нефтеПРОДУI{ТОВ при тем:пе
ра туре t понимают то Ъ:О.1Iичество тепла q) , ноторое пеобходи;но
затратить на паrрев 1l'i3 iЮIДI{ОСТП ОТ 00 С до t O с:
t
q'f == S с dt
о
(52)
rД с пстпппзя raссовая теПЛО ilП;ОСТЬ нефтеПРОДУI{та, IiliаЛ!(liе'ерад).
Подставляя в эту формулу значение теплоеМЕОСТи из формулы
(39), имеем
t
qr== 5 '/ (0,1t03+0,00081t) dt== ;t (01t03t+0,o00405t 2 ) (53)
У Р 15 }/ p 15
о 15 15
Для упрощения подсчетов численные значения величины а ==
(0,403t + 0,000405t 2 ) для заданных значений t сведены в табл. 6.
'1
"УМНОЖИВ найденную величину а на I 15 ' получают энтальпию j-1\ИД
r Р1Б
I\oro нефте..,ПРОДУI{та при темпера туре t в l'il'iал/l'i3.
70 r л. 111. ФU.1U1iО<Сll<11Uчеснuе свойства lIефтей u пефтепродУI.тов
ПРПll1ер. Оп реДС.ТIIlТI, ЭllтаJ1ЫIПЮ нефтеll jJoliY1,Ta с отпосптеJ[ЫIOП ПJ[ОТ
1I0СТЫО PIg == 0,81 I1рН температуре 2000 с.
Реш е ПII е. По таБJI. 6 ПрlJ t == 2000 С находим а==96,8:
1
q o==96,8 '/ == 106,48 ЮiOл/нз
" 0,81
т а б ,I И Ц а 6. Значения пеЛIIЧIlНЫ а == (0,403t -+ 0,00040512)
ПрIl разнЬL'( теJ\шературах
t, ос
а
t, ос
а
t, ос
а
t, ос
а
о 0,00 130 59,23 260 132,16 390 218,71
5 2,02 135 61,79 265 13:1,24 395 222,:П
10 4,07 140 64,3(j 270 138,33 400 226,00
15 6,14 '145 66,80 275 141,45 405 229,64
20 8,22 150 Ci9,5(j 280 144,59 410 233,31
25 10,33 155 72,1 9 285 '147,75 415 236,911
, 30 12,45 160 74,85 290 150,93 420 240,70
35 14,60 165 77,52 295 154,13 425 244,43
40 16,77 170 80,21 300 157,35 430 248,17
45 18,95 175 82,93 305 160,59 435 251,94
50 21,16 -180 85,66 310 163,85 440 255,73'
55 23,39 185 88,42 315 167,13 445 260,53
60 25,63 190 91,19 320 170,43 450 263,3(j
65 27,91 195 93,98 325 173,75 455 267,10
70 30,26 200 96,80 330 177,09 460 271,08
75 32,53 205 99,63 335 180,45 465 274,9(j
80 34,83 210 102,49 340 183,84 470 277,92
85 37,10 215 105,36 345 187,24 475 282,80
!JO 39,55 220 -108,26 350 190,66 480 286,75
95 41,94 225 '111,18 355 194,0/1 485 290,72
100 44,35 230 114,11 360 197,57 490 294,71
-105 46,78 235 '117,07 365 201,05 495 298,72
110 49,23 240 120,05 370 204,55 500 302,75
'115 5'1,70 245 -123,04 375 208,08
120 54,19 250 126,O(j 380 211,62
-125 56,70 255 129,09 I 385 215,19
При составлении теШlОВЫХ балансов часто приходится подсчи
'fьшать I{оличество тепла, затраченноrо на HarpeB ЖИДI,оrо нефте
прОДУI{та от температуры t 1 до температуры t 2 .
При этом можно пользоваться фОрl\IУЛОll
Q==G ( qЖ qЖ )
t. t,
(54)
rlIc Q п:олпчсство тепла, затрачспноrо на HarpeB пефтеп 11 olIY1{Ta , ннал;
G 1ШЛИЧССТВО неФТСnPОДУI{та, нз;
q} И q _ энтальппя: ЖПД1юrо пефтепродун,та соотвстствепно ПрlI тсмпера
туре t 1 п 12' '
ПРlшер. ОпредеJIПТЬ 1{ОJшчество тепла, неоБХОДПl\юе для: HarpeBa -100 Н3
нсфтенродун:та с ОТНОСПТСJ1I>ПОll плотностью f1Ig == 0,81 от 25 до 20О О с.
т еllловые cBO!'i ства
71
Реш е II и е. По таuл. () 1[ ф()Р lулrш и-,:з) 11 (5'1) Jiаходш[
1
'!ж=== lСЮ (9r,,8 10,33) fJJ98 h:IiПЛ
J' 0,81
Величина энтальпип нефтеПРОДУI\Та в паровой фазе слаrается
из н:олпчества теШIa, расходуемоrо на HarpeB ЖИДI{оrо нефтепро
дунта от 00 С до температуры кипения, на ero испарение и на пере
rpeB паров от температуры Ii:ипения до заданноЙ температуры [.
ТЮШl\I обраЗQ;\I:
q7 === q"arp + q"сп + qпсрсrр
t юlП
q7 === S сl dt + l + 5 С2 а!
О 'кип
тде q ЭIIтальuпл не(!JТеПРОДУJ,та в паровоii: фазе прп тюшературе t, /i/;аЛ/IiВ;
qпаrр ноличес'шо тепла, ,расходуемото Ш\ паrрев JIШД1Ю1'О пефтеПрОДУ1;та
от 00 С' дО тюrnературы t юIп ;
q"сп ъ:олпчество тепла, расходуе IOТО па пспареппе пефтеПРОДУI,та прп
тюшературе шшеппя, /-шалiIiВ;
qпереrр IюлпчеСТDО тепла, расходуемото па пере!:'рев паров пеФтеПРОДУ1,та
()т те шературы юшеппл t юш до IюпеЧПОll температуры t, IiliаЛ/I>В;
Сl п С 2 ПСТПIIIIал массовая теплое:шюсть пефтеПРОДУI;та соответствеПIIО
в iIШД1{Оi'I п паровоii: фазах, /-;liаЛ/(1i8' 0 С).
ДЛЯ определения энтальпии нефтяных паров ШИРОI{О пользуются
эмпирической фОрМУЛОll Б. П. Воинова:
q?=== (5O,2+0,109t+0,00014t 2 ) (4 рШ 73,8 (56)
плп
(55)
или
q?===a (4 РШ 73,8
(57)
тде а == 50 2 ---L О 109t + о 00014t .
t те шература паро , ОС; ,
pl ОТПОСIIтельнал плотность.
Для УСI{орения вычислениll: можно испольЗовать данные табл. 7,
в котороп приведены числовые значения величины а, рассчитанные
для разных температур.
ПРПJlШР. Определпть :штаЛЬПlIIО пефтлных паров при t == 3600 С, еслп ра ===
=== 0,8.
Реш е п п е. ПО табл. 7 длл t === 3600 С па..\:одпм а === 107,58. ПО фор ryле (57)
рассчптьшае)[
q GO == 107,58 (4 0,8) 73,8== 270,5 liппл/пв
Из термодинамики известно, что давление не влияет на энталь
пию идеальных rазов. Энтальпия паров нефтепродуктов с повыше
нием давления понижается. Для' определения энтальпии нефтепро
дуктов при повышенных давлениях сначала находят их энтаЛЬПIIЮ
72 r.!/,. 111. Фllзun.о<ru.1LUllеСlте свойства lIефтпей u llеrртепродУli1поl3
т а б л и Ц а 7. Значения величины а == (50,2 + О, 109t + 0,00014t 2 )
при разных температурах
t, ос
а
t, ос
а
t, ос
с!
t, ос
а
о 50,20 130 66;Н 260 88,0 390 1'14,00
:1 50,75 135 rп,47 265 88,92 395 115,11
10 51,30 140 Щ20 270 89,84 400 116,20
1;; 5'1,87 '14;' 68,95 27,'j 90,76 40.'5 117,31
20 52,44 150 69,70 280 91,70 410 1'18,42
.)" 53,01 15,'1 70,46 285 92,64 415 119,55
,'
:-10 53,60 160 71,22 290 93,58 420 120,(j7
;:];) 54,19 165 72,00 295 94,54 425 121,81
40 54,78 170 72,78 300 95,50 430 122,9(;
45 55,39 Н;) 73,56 305 !)(j,47 435 124,11
50 56,00 180 74,3(j 310 . U7,44 440 125,:Ш
55 56,62 185 75,15 31:> 98,43 445 126,43
(Ю 57.2!! 190 75,96 320 90,42 450 127,60
65 57;88 19'5 7В,77 325 100,41 455 128,78
70 58,52 200 77,(Ю 330 101,47 460 129,4б
75 59,16 205 78,43 33;' 102,43 465 131,Hi
80 59,82 210 79,26 3!10 103,4!1 470 132,35
85 60,48 215 80;11 345 104,47 475 133,5(j
90 61,14 220 80,96 350 105,50 480 134,77
05 61,82 225 81,81 855 106,:>4 485 135,НО
'100 62,50 230 82,67 360 107,58 490 137,22
105 63;19 235 83,55 365 1О8,М 49:1 138,4(i
110 63,88 240 84,42 370 109,69 500 139,70
1'15 64,59 245 85,31 375 110,76
'120 65,30 250 86,20 380 111,84
'125 66,01 255 87,10 385 112,92
при атмосферном давлении н из полученной величины вычитают'
попраВI{У на повышенное давление:
qrp==q? l1q .
(58)
rlie qt знтальпнл: нефтеПРОДУ1;та в паров ой фазе при теJ\шературе t и давле
нип Р, n.n.ал!n.з;
qp то ше, прп атмосферпои давленпи, 1i.1i.аЛ!I>3;
11 q попраlJIШ энтаЛЬUПll паров па повышенное днплеUllе, 1i.n.аЛ!1i3.
Поправку /)"q :можно вычислить из уравнения:
I1qM === 4 4 Р пр
т ' T p
rде iVI J\ЮЛ8!{УЛЛ:РНЫЙ вес нефтеПРОДУ1\та;
т температура паров, 01(;
Р пр прпведенное давлеюrc;
т пр приведенuал: Те!,шература.
На основе этоrо уравнения построен l'рафю\ (рис. 30).
(59)
71 rл. 111. ФllJUI,О ,7'1I.1/II'lССI"llе саойства IIСffiтсЙ 1/ nефтСl1роiJУliтов
те L теплота плавлеIJIIЯ нефтеПрОДУliта, Iin.l/ ;
Т температура ПJJaIJJ!еJIJIЯ, аК;
р дltlJлеппе Оl,ружающ('ir среды, (lJ1I;
и 1 п I: удельные объемы нефТl'проду]{'ra еоотпеТСТIJСIIII() в fl,IЩI;О 1 j[ ТВС'Р.'!Оil1
СUС'l'опшIЯХ, с.ч а / ;
41.2,93 пересчеТIlЫЙ 1;О ффIЩj[С'j[Т (1 т/л C ,'\1,:293 пт..lIЛ).
ТаКIOiI образом, уравнение Клапеiiров:а I\лаузиуса позволяет
рассчитать теплоту плавлешш нефтепродуъ:та, если из'вестна заВПСII
1I1OСТЬ температуры плаВЛСНIIЯ от даВJJенпя: в системе.
Ниже приведены РС::Jультаты опытов с парафппом и нафталином:
Пар афllН
II фтаЛ1!Н
Даплеuпе, пт .....
Температура пшшлеНШI. " С
1
!lli,З
8:")
48,0
100
1]9,\J
1
80,0
1;:;0 (;75
SG,4103,fi
Из этих данных ВIIДНО, что тс шература плавлеНШI с увелнче
нисм давления повышается. Из уравпеНIlН (НО) следует, что если
плавление сопровождается увеличеннем удельпоrо объема, т. е.
и 2 > и 1 , то С повышением давления возрастают те шература плаВJ!С
ния и теплота плавления. Плавление твердых уrJlеводородов СОIIрО
пождается увеличением, их удеJIьноrо объеllIа.
В табл.8 приведепы данньw о температурах п теп,nотах плаВJ!е
ния неСКОЛЫiИХ образцов твердых парафпнов и церсзинов. Из табл. 8
видно, что че I ТJ1jнелее нефтепродукт, тем больше cro температура
плавления и тсплота плавления.
Т а G JI II Ц а 8. Хара1;теРПСТ1ша твердых
пефтеПРОДУI;ТОВ
ПЛОТНОСТI, lIIолеr;уллр Тсмпсратура rrСIlЛ()Т:t
ПрlI 70" С Hblii Вес ПJНШЛСНИП, плаПЛСIIIIЯ ,
се 'НRал / nz
0,7735 326 52,2 38,9
0,7742 38\J 57,3 40,Н
0,7746 427 60,9 41,7
0,7750 501 G5,11 43,\)
Для технолоrичеСI\ИХ расчетов теплота ПЛaIшения парафина
и нафталина может быть определена с точностью до 5% в зависимости
от их плотностн Н температуры плавления по эмппричеСI{Оll формуле
L == О, 099Т пл (61)
Рt пл
rlie L теплота п;шв.тrепшr, h'IiПЛ/IiВ;
(itпл ПЛОТIIОСТI, ПрJl те шеJ1атуре П.'1аПШ'IШП, т/.н:);
Т[IЛ те1шература пдаВJIеНШ1, ак.
Тепловые свойства
75
Теплота субшшацпи пефтеПРОДУI\ТОВ равна сумме теплот плавле
ния и испарения. Для бензола теплота суБЛЮJaЦИИ равна 141w,w,ал/w,з,
для нафталина 111 ,1 ю;.ал/nз.
Теплота сrорания
Различают высшую и низшую теплоты сrорания нефтеПРОДУl\ТОВ
(топлив). Высшая теШIота сrорания отличается от низшей на вели
чину теплоты полной I\онденсации водяных паров, образующихся
при сrорании уrлеводородов. В технолоrических расчетах обычно
пользуются низшей теплотоЙ сrорания.
Так IШК теплота спарения БОДЫ равна ПрИl\oIерно 600 w,w,ал/w,з,
а I,оличество воды в продунтах сrорания слаrается из влаrи топлива
(vV) и воды (9Н), образующейся при сrорании водорода (2Н 2 + 02 :=:
== 2Н 2 О, т. е. при сrорании 1W,з водорода обра-зуется 9 W,3 воды),
то разность между высшей и низшеЙ теплотой сrорания составляет
п
Qв Qи==600 (9Н+ vV)
Qи== QB 600 (9Н+ vV)
(62)
rде Qи нпзшая теплота сrоранпя, NNаЛ/NZ;
QB высшая теплота сrораппя, NNаЛ/NZ;
Н содержанпе в()дорода в ТОПЛIше, вес. долп;
vV содержаIIIIе воды в ТОПJIIше, вес. долп.
Теплоту сrорания нефтяных топлив подсчитывают по формулам
или определяют экспериментально сжиrанием топлив в IШЛОРИ
метрах. Для вычислепия теплоты сrорания топлив пользуются
формулой Д. И. Менделеева:
Qn==S 100С + 30 ОООП +2 OOO(S O)
и
(63)
Qи==8100С+30 ОООП+2 600(S O) 600(9H+ W)
Т,:(С С, Н, S, О содержаппе в топлпве соответственно уrлерода, BOi(()
рода, серы п шrслорода, вес. долп;
S 100, 30000 n 2 600 теплота сrораппя соответствеппо уrлерода, водорода
11 серы, NNал/иz;
vстальпые обозначенпя те :ш:е, что в предыдущш,: фо]шулах.
Существуют ТaI{же эмпирические формулы, по I{ОТОРЬThI можно
приближенно подсчитать теплоту сrорания топлива, если известна
ero плотность:
QB== 12 400 2 100 (рЫ)2
QJI== QB 504.)H
П == 26 15Pt
, 100
(64)
(В5)
(00)
rдс оuозпачеПIIfl те fhe, что II ]J формуле (63).
76 Рл. 111. ФII.JlIlщ .rll.llll'lеСI,'lIе свойства nефтеЙ II nеr{!lI1еnродутПП(j
На рис. 31 пре,n,ставлена ЗaJ3ИСИЫОСТЬ между высейй теплотой cro
рапия, относительноЙ плотностыо Р1 5 5 и харан:теризующи]\[ фЮ{ТОрОl\I К
для нефтеПРОДУI\.тов и отдельных составляющих IIХ уrлеводородов.
Для rазообразноrо топлива теплоту сrорания подсчитывают
приыенительно [\ 1 ,i} З rаза прп 00 С и 760 "l .1 р7n. ст. по правилу
аддитивности:
QH 3 018СО+2 579Н2+8 555СН 4 + 14100C 2 H 1 + 15 226С 2 Нв+
+ 20 627С з I'I в +21 795С з Нв +27 Н1С 4 Н в +28 338С1III0 + 5 585H 2 S (67)
r;\e
СО, П 2 , ..
Q" IIIIЭIШНI теlIЛОта сrорннпя ТОП.Т!lша, Iп1ПЛ/.lt 3 ;
. , Н 2 ::> соде]JrI,а!ШС соответстпующпх Ео шопеIIТОВ rнзообра:щоrо
ТОПЛIIВН, ()бъе;ШI. AOjIlI.
перед IШМПОIJ('птамп соответст:qуют нпзшей теплоте l!X сrОрНIIПЯ
Чпсла
IJ т.ал/ .Jt 3 .
Эн:спериментально ПЬJCшую и ни3fПУЮ теплоты сrораНIIЯ топлив
определяIOТ при помощп различных Еалориметров. Для' измерения
теплоты сrорания ra30B в rазопроподах применяются реrистриру
ющие Jшлориметры непрерьшноrо деiiствия. Их I\алибруют с по
мощью тан: назьшаемоrо водяноrо J\алориметра. Принцип деЙствия
ero состоит в том, что rаз, подаваемый с опредеJIенной СI{ОРОСТЫО,
СЖИf'ается в J\aJ\Iepe сrорания и выдеJIЯющееся тепло за трачипается
на повышение температуры проходпщеii через калориметр воды.
Теплопроводность
Теплопроводность нефтеПРОДУI\ТОВ зависит от их ХИ1lIИчес!{оrо
состава, фазовоrо состояния, температуры и давления. Наименьшей
теплопроводностыо обладают rазы и пары, наиБОJlьшей твердые
неФтеПРОДУI{ТЫ, промежуточное положение занимают ЖИДI{ОСТИ.
Теплопроводность уrлеводородных rазов и нефтяных паров в про
ти:воположность ЖИДIПIМ нефтеПРОДУI{там увеличивается с повыше
ниеы температуры и может быть подсчитана по фОРМУJlе:
А А ( 273+С ) . ( ) .I'
t о Т + с 273
(68)
тде А о теплонроводность II рп 00 С, т.ал/ ('1 '.п' ерад);
с постоянная веJШЧIIIШ, опреДСJ!Яe:lШН ЭI;сперпмеlIтально;
т тс шература, ОК.
Значения /0.,0 и С для неЕОТОРЫХ
ra30B приведены ниже:
А. с
0,0203 122
0,137 94
0,0185 156
Воздух
Водород
ОIШСЬ уrлеРОI\Н
На рис. 32 приведены значения теплопроводности индивидуаль
иых уrлеводородоп в зависи.1\оIQСТИ от темпера туры. Чем тяжелее
уrлеводородныii rаз, тем ниже ero теплопроводность. Теплопровод
Тепловые свойства
77
ность жидких нефтепродуктов увеличивается с ПОВЬПllением их
моленулярноrо веса. Например, при 500 С она равна: для бензина
Б 70 0,095, для реarпивноrо топлива T 5 0,0968 YiWДЛ/(JrL'ч'врад). Для
большинства ЖИДIШХ нефтепродуктов теплопроводность убывает с по
пышением температуры. Эта зависимость описываеТСfI уравнением *:
1/300 12,0 Iч А20 [l a (t 20)] (69)
11200 11,8 rAe А! п л'20 теплопроводность
'соответствеНIIО
11100 прп температуре
t п 200 С,
11000 r..яал/ (.lL'ч,. ер ад) ;
/1,4 CG I{ОэффпцнеllТ, чп
&-. сленно равнып от
10900 11,2 !f 0,00078цо 0,00120;
"' &. t температура, ос.
10800
'/I,0'i;j 0,06
10100 {j
<J /0,8 t:\
/0800 &
'" /0,8 f} 0,05
S;.
10500 J
g; 10400 10,441 {404
:::!
<J -o
10300 t
403
'"
r:j 0,02
9900
1,05 1,00 95 0,90 0,85 0,80 75 0,70
ОтносuтеЛЬНШl плотность р'5
15
Рпс. 31. 3ависшIOСТЬ высшей теплоты cro
раппя ЖПДI\ИХ пефтепродунтов от плотпостп
II харю,терпзующеrо фю{тора.
w 80 !20 !80 200
Тб'нпература:, ос
Рпс. 32. 3авпсшIOСТЬ теплопровод
ностп уrлеводородов прп aTJ\10
сфеРПО I давлешПI от температуры:
1 метан; 2 этан; 3 пропан;
4 н бутаlI; 5 п ПСIlтаl1; 6 1i rcH
сан; 7 1l rсптап.
с повышением давления теплопроводно,СТЬ жидких нефтепродук
топ возрастает, одню{О возрастание это весьма не значительно и для
одноrо из масел при 680 ат не превtппает 20% от величины тепло
проводности при ат носферном давлении. Теплопроводность твердых
нефтепродуктов изучена меньше, чем rазообразных и ЖИДIшх.
* Р а с т о р r у е в 10. Л. п др., Изв. ВУ30В, Сер. «Нефть п rаз», X 10
(1966).
78 r.л. ттт. ФllаllIiО .Cll.l!llчеСI;uе свойства пer!J/neu и пефтепродУliтов
в интервале температур от 00 С до температуры плавления тошlO
проводность твердото пар афина равна ОIШЛО 0,22 liждл/(мхч.зрад),
твердото тудрона 0,15 1>w,ал/(;/rt.Ч .зрад), т. е. в 1,5 раза меньше.
Теплоты реющии, растворения,
адсорбции и смачивания
В нефтепереработн,е основная масса процессов сопровождается,
мноrочисленными химичесннми рею,циями, протеIШЮЩИМИ с Bыдe
лением или поrлощением тепла. Тепловой эффеRТ процесса слаrается
из теплот этих реаRЦИЙ. Для технолоrичеСI{ИХ расчетов реющионных
устройств тепловые эффеRТЫ процессов перераБОТRИ нефти и rаза
либо рассчитывают по зю,ону recca либо определяют путем обследо '
вания реющионных устройств промышленных YCTaHOBOI';. Послед
ний метод более точен.
По зю\ону recca тепловой эффект процесса равен сумме теплот
образования полученных ПрОДУI\ТОВ за вычетом суммы теплот обра
З0вания исходных веществ:
Qp=== (М{обр)прод 1: (L'lНобр)"сх (70)
или сумме высших теплот сторания исходных веществ за вычетом
суммы высших теплот сторания полученных продуктов:
Qp=== 1: (Q )JJCX (Q )прод (71)
rlie Qp тепловоii. эффеJ\Т П]Jоцесса, ю.а.л!.lIОл.ь;
L'l}f стандартныЙ теШ1опоii эффеl\Т образоваппя веществ, lптл.!.lIО.-1Ь;
QB высшая теплота СI'ОjJашIЛ, 'ю.а.л!1i3.
Для ,эндотермичеСIШХ процессов Qp > О, дЛЯ ЭКЗ0термичеСЮIХ
Qp< О.
Растворение утлеводородиых тазов и нефтяных па ров в ЖИДЮIХ
нефтеПРОДУI{тах сопровождается выделением тепла. В данном случае
теплота растворенИл равна теплоте конденсации растворенното
таза или нефтяных паров. Растворение твердых утлеводородов
в ЖИДЕ.ИХ нефтепродуктах обычно сопровождается потлощением
тепла: Тю\, при растворении в бензине парафина с молы\улярным
весом 400 потлощается 21 w,w,аль/;/rtоль, или .52,4 w,w,аЛ/1>3. Н.ю{ пона
зали исследования, теплота растворения парафина увеличивается
с повышением ето температуры плавления.
При адсорбции уrлеводородных тазов и нефтяных паров на
поверхности твердых тел выделяется тепло. По теплоте адсорбции
судят об адсорбируемости данното вещества на определенном aдcop
бенте. Количество тепла, выделяющееся при адсорбции, зависит от
природы адсорбируемото вещества и адсорбента. Например, найдены
следующие величины теплоты адсорбции на активированном утле
паров различных веществ (в 1>w,ал/моль): этиловыйс пирт 15, бен
зол 14,7, метиловый спирт 13,1, метан 4,5. Теплоты адсорбции паров
Te.ltnepaтypI>! пспы/ltнп, воспла.l/еllепllД, застываUllЯ и плаli.1Рlll/Я 79
бензола на цеолитах разлпчны:х марок в 1,5 2,5 раза превышают
соответствующие" значения для н теIi:сана. Таи, величина теплоты
адсорбцин на цеолитах NaX составляет для тен:сана 14,7 и для
бензола '18,0 ппал/J.LOЛЬ.
При поrружении TBepдпro вещества в ЖИДIШЙ нефтеПРОДУIП
выделяется теплота смачивания. ТеПЛОВОll эффект смачивания зави
сит от прпроды вещества и химичеСI{оrо СОСтава нефтепродун:та.
По величине теплоты с:мачивания МОfIШО судить об адсорбируемости
ра.ЗJШЧНЫХ веществ на том или ИНОJ\I адсорбенте *. Так, например,
теплота смачивания силшщrеля (в ппал/w,з) метиловым спиртом 15,3,
ЭТИЛовьш спиртом 14,7, бензолом 8,1, пентаном и тенсаНОJII 3,1,
а теплота смачивания цеолита,Nа У н rептаном составляет32,2ппал/пз.
Из этих данных видно, что цеолит обладает значительно большей
адсорбционной способностыо по отношеншо к нормальным парафино
вым уrлеводородам, чем СИЛИ1\аrель. В то ще время метиловый и этило
вый СППРТЫ',а также бензол лучше адсорбируются силикаrелем, чем
пентан II тен:сан.
ТЕ;\ШЕРАТУРЫ ВСПЫШКИ, ВОСПЛАМЕНЕНИЯ,
САi\IOВОСПЛАl\IЕНЕПИЯ, 3АСТЫВАIПШ И ШIАВЛЕППЯ
Температура ВСПЬППItlI
Температурой ВСПЫШI{И назьmается та температура, при которой
нефтеПРОДУ1\Т, наrреваемый в стандартных условиях, ВЫДeJIЯет
тап:ое н:оличество паров, I{OTOpOe образует с окружающим воздухом
rорючую смесь, вqпыхивающую при поднесении 1\ неЙ пламени.
Температура в спЬIШ IПI нефтеПРОДУI{ТОВ тесно увязывается с их
температуроfi: 1\ипения, т. е. с испаряемостью. Че I леrче фракция
нефти, тем ниже ее темпера тура вспышки. Так, бензиновые фракции
имеют отрицательные (до 400 С) температуры вспьпшш, керосино
вые 28 600 С, масляные 130 3250 С. Присутствие влаrи, ПрОДУI\ТОВ
распада в нефтепродукте заметно влияет на величину ето темпера
туры ВСПЫШIШ. Этим пользуются В производственных условиях для
суждения о чистоте получаемых при переrОНI\:е нефтяных фрющий.
Для масляНых фрющий температура ВСПЫШIШ показывает наличие
леrI\О испаряющихся уrлеводородов. Среди масляных фрющий раз
ЛJlчноrо уrлеводородноrо состава наиболее высокая" температура
вспышки свойственна 'маслам из парафинистых J\ШЛОСМОJIИСТЫХ
нефтей. Масла той же ВЯ3I{ости из смолистых нафтено аРОJ\Iaтиче
СЕИХ нефтей харю\теризуются более низкой температурой ВСПЫШIШ.
Стандартизованы два типа методов определения температуры
вспышки нефтепродуктов: в открытом и зю{рытом тиrлях. Разница
n темпера турах ВСПЫШIШ одних и тех же нефтепродуктов при опре
делении в открытом и за1\рЫТОМ тиrлях весьма велика. В последнем
* При поrружепшr твердоrо вещества в чистую ЖПД1\ОСТЬ тепловоii эффю\т
('оотпетствует теплоте смачпвапия, а прп поrружешПI этоrо вещества в растпор
Тl'ПJlOвоii эффект СI\ладьшаетсн пз теплот смачивают п адсорбцип.
t
80 rл. 111. ФU311IiО<Сll.1Ш'lеСlillе свойства lIефтеЙ и пефтепродутпов
случае требуемое количество нефтяных паров нюшпливается раныlе,'
чем в приборах oтr,pЫToTO типа. Кроме тото, в OТI,PЫTOM титле обра
зовавшнеся пары свободно днффунднруют в воздух. Ун:азанная
разница тем больше, чем выше температура вспышrш нефтеПРОДУlпа.
П римесь бензина нлн дрyrих низr\:оrшпящих фрющий в более тяше
лых фрющиях (при нечеТII:OЙ ректифинации) резко повышает раз
ницу в температурах их ВСПЫШII:И в открытом и зю\:рытом титлях.
При определении температуры вспышки в открытом тиrле нефте
ПрОДУI\:Т сначала обезвоживают с помощью поваренной соли, cepHO
rшслото или хлористото кальция, затем заливают в титель до опре
деленното уровня, в заВИСlL'vЮСТИ от вида нефтепродуr\:та. Натрев
титля ведут с определенной сr\:оростыо, и при температуре на 100 С
ниже ожидаемой температуры вспышrш медленно проводят по краю
титля над поверхностью нефтепродукта пламенем торелки или дpy
тото зажиrатеJlЬНОТО приспособления. Эту операцшо повторяют
через каждые 20 С. За температуру вспыш.ки принимаю т ту темпе
ра туру, при I\:ОТОрОЙ появляется первое синее пламя нац поверхностью
нефтепродуrпа. При определении температуры вспышки в зar,рытом
тиrле нефтепродукт заливают до определенной метrш и в отличие от
опнсанното выше метода натревание ето ведут при непрерывном пере
мешивании. При отr\:рывании r\:рышrl:И титля в этом приборе aBTO
матичесr\:н подносится плюш r\: поверхности нефтепродуrl:та.
По температуре вспышки нефтепродукта судят о возможности
образования взрывчатых смесей ето паров с воздухом. Смесь
паров с воздухом становится взрывчатой, котда r\:онцентрация
паров торючето в ней доститает определенных значений. В COOT
ветствии с ЭТИlVI различают нижний и верхний пределы взрываемости
смеси паров нефтепродукта с воздухом. Если концентрация паров
нефтепродукта меньше нижнето предела вtJрываемости, взрыва не
происходит, тю\: rшr\: имеющийсн нзбытOl, воздуха потлощает Bыдe
ляющееся в исходной точке взрыва тепло н таким образом препят
ствует возторанию остальных частей rорючето. При нонцентрации
паров торючето в воздухе выше верхнето предела взрыва не происхо
дит из за недосташа кислорода в смеси. Нижний и верхний пределы
взрываемости утлеводородов можно определить соответственно по
формулам:
100
N и (
4,85 т 1)+1
'100
NB 1,21 (т+1)
(72)
(73)
rlie т ...... ЧIIСЛО аТОМОIJ 1ШСJIорода, необходпмое ДJIЯ rореНIIЯ одпоii молеI,УЛЫ
уrлеводорода.
Ниже приведены пределы взрываемости (в объемн. %) смесей
ИНДИВИ}J;уальных утлеводородов и друтих торючих веществ с воз
духом:
Те.1щературы вспЫШI>U, восплалепепия, застывания н плавлепия '81
IIllilHll1ii ВСрХlllIН I-IlliI\Нltii ВСРХlIlIН
!\lетаII 5,0 15,0 Ацетплен 2,5 81,0
Этан 2,9 15,0 Ц lшлоrен:са II 1,2 10,ti
ПрОl1ан 2,1 9,5 Бензол 1А 7,1
Бутан 1,8 9,-1 ТОЛУОJI '1,3 6,7
Пептаи 1,4 7,8 Он:ись уrЛI']JОi\Н 12,5 7.'J,0
rен:сап 1,2 7,5 Водород <\.0 75,0
Этилен 3,0 32,0 ЭтшIOВЫЙ CIIJI]JT ;),(j 19,0
ПрОllIIJ!еп 2.2 10,3
ИДI( ВИДНО из приведенных данных, в rомолоrпчеСl,ОМ ряду
парафиновых уrлеводородов с повышением МОJIе"улярноrо веса :как
нижний, тю( и верхниЙ пределы взрьшаемости понижаются, а интер
вал взрьmаемости сужается от 5 15 объемн. % ДjIЯ метана до 1,2
7,5 объемн. % для reI{caHa. Ацетилен, о:кись уrлерода и водород
харю{теризуются самыми ШИРOIшми интервалами взрьшаемости,
поэтому они наиболее взрывоопасны.
е повышением температуры смеси интервал ее' взрываемости
слеrка сужается. Тат{, при 170 е интервал взрываемости пентана
(в объемн. %) равен 1,4 7,8, а при 1000 е составляет 1,44 4,75.
Присутствие в смеси инертных rазов (азота, ДВУOIшси уrлерода
и др.) таюке сужает интервал взрываемости. Увеличение давления
приводит I( повышеншо BepXHero предела взрываемости.
Пределы взрьmаемости паров бинарных и более сложных смесеЙ
уrлеводородов можно определить по формуле:
+ + + === 711+П2+.' .+П п
N 1 Н 2 . .. Н п Н еМ
отсюда
711+п2+' . .+ 71 п
NeM
+ + +
Нl N 2 . . . Н п
(74)
rде N см предел взрываеиостп сыесп;
Пl, 712' " П п ];:Qпцептрацпп IЮ)ШОИeJIТОВ смесп, объе:\lН. (1-6
(Il] + П 2 + ... + Il п 100 объе)ш. %);
N l' N 2' . . " Н п ПШfШIIе плп верхние прецелы ВЗРЫlJае)lOСТП 1шщд()r() пз
1;О ПIонентов сиесп.
Прпмер. ВЫЧПСJ!JПЬ ШIiIшпii предел взрываю\iостп прпродноrо rаза следу.
lOщеrо состава (в объеин. %): СН 4 92; C 2 I'I6 5; СэН В 3.
Реш е п п е. ПОJIЬ:ЗУЯСЬ вьппе прпведепны ш даПНЬПlIII п формулоii (74)
находшr:
'100
N M 92 5 3 === 4,6 объемн. %
Т+2;9+2Т
6 3аНn:1 1 О О О
82 r.1. 111. Ф1l,]11IiО Х1l.111l'zeСlil/е свойства /lефтnеii 11 l/ефтС/lродУН1I10в
Т lIшература воспламенения II caMO
воспламенения
ДJIЯ определения температуры вспышн:и харантерно, что смесь
вспыхивает и сейчас iEe raCHeT. Если же продолжать наrревание
J-l\ИДI\ОСТИ, можно виовь наблюдать ВСПЫШI{У паров, при этом вспых
нувший ПРОДУI{Т будет спон:ойно ropeTb в течение HeI{OTOpOro Bpe
мепи. Соответствующая этому наИННЗIlIая температура называется
температурой воспламенения. Температуру восплаl\lененпя опреде
шпот на том же приборе (в OТI\pЫTOM тиrле) , что и те1.-шературу
ВСПЫШI\И.
Если нефтепродун:т HarpeTb до ВЫСОI\Оll температуры, а затем
привести в сопри:косновение с воздухом, то он может сашопроиз
вольно воспламениться. Темпера тура самовоспламенения нефте
продун:тов зависит от их химичеСI\оrо состава. Наибольшей те:мпе
ратурой самовоспламенения обладают арОl\fатичеснле уrлеводороды,
а таю:ке боraтые ими нефтеПРОДУI\ТЫ. Ниже приведены температуры
самовоспламенения HeI{OTOpbIX уrлеводородов II нефтеПРОДУI\ТОВ
(n ОС):
11 fе];сап . .
Цlшло[е1,саи
Бензол . . .
260,6
270,0
591,7
АппацпоппыU: беПЗШI
РеЮ\ТIJвпое ТОПJПIво
.fазоU:,'!['
425,0
380,0
360,0
Самовоспламенение нефтеПРОДУI\ТОВ часто является причиной
пожаров при нарушенип rерметичности фланцевых соединений,
ретурбендов в трубчатых печах и т. д. Температуру самовоспламе
нения нефтеПРОДУI{ТОВ опреДеляIOТ в ошрытом титле.
Температура застьmания 11 плавления
Большое значение при транспортировании и применении нефте
ПРОДУI{ТОВ в зимних условиях имеет ПОДВИiЮIость при НИ3I\ИХ темпе
ратурах. Температура, при I\OTOpOll нефтеПРОДУI\Т в стандартных
условиях Испытания теряет подвижность, называется темпера TY
рой застывания.
Потеря ПОДВИiШIOсти может быть вызвана либо повышением
вязкости нефтеПРОДУ1\та, либо образованием множества кристаллов
парафина и церезина и заrустевание:м всей системы. В парафинистых
тяжелых нефтепродунтах по мере ПОНИiI\ения темпера туры :кри
сталлы образуют ceTI\Y I\ристалличесний HapI\ac. Не застывшая
часть нефтепродукта находится внутри сеТIШ и та:ким образом дe
лается неподвижной. Форма выделяIOЩИХСЯ I\ристаллов зависит от
химичесноrо состава уrлеводородной среды, скорость их рост-а.
от вязности среды, содержания и растворимости парафиновых yrле
водородов при данной температуре и с:корости охлаждения системы.
Сн:орость роста I\ристаллов прямо пропорциональна I\онцентрации
Te.ll/lepaтypa ncпbLZU/i.n, вОСПЛП,lсенепllЯ, застывапllЯ Il плавления 83
парафиновых уrлеводородов и обратпо пропорциопальпа вязкости
среды.
Смолистые и пеI{Оторые друrие поверхпостпо активпые вещестnа,
адсорбируясь па поверхпости I\ристаллов, способпы задершивать
процесс кристаллизации парафинов. Поэтому температура застьша
пия масляпых дистиллятов после их очистни от смол повышается.
Существуют тю\же вещества, ноторые при добавлепии I\ минераль
ным маслам попижают их темпера туру застывапия. Таюre вещества
называются депрессорпыми присаднами, или депрессаторами.
Нефтяпые фрющии, пе co
держащие па рафиповых уrлево
дородов, MorYT терять подвиж
пость вследствие высоной вяз
кости их при ПИЗI\ИХ темпера
турах и застывать в виде аlllОрф
ных стенлообразпых тел.
Выражая температуру засты
вапия нат\ Фуннцию лоrарифма
копцеПтрации С твердых пара
финовых уrлеводородов,
r. и. Фуr\с пашел, что для
растворов парафипа в масле
эта зависимость юнеет липей
ный харантер (рис. 33), опреде
ляемый эмпиричесн:оii форму JIОЙ:
tзаст [(1+[(2IgС (75)
40
1:::J 6" 30
"'-",
;:ii:::J
20
10
0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5
19 С
Рис. 33. 3авпсимость те шературы за
СТЫDанпя нефТЯЮ,1Х масел от содержатrя
в нпх твердых парафППОDЫХ Уl'леВ()i\()
PfJДOB:
1 автотраНТОРIIое; 2 аВППЦIIОНIIое; .'J
JICrHOC ШIДус'rpнаЛЫIое; 4 трансформаторнос.
riIe [(1' [( 2 '1шнстанты, завпсящне' от фПЗШ;О ХIщпчеС1ШХ СВОЙСТIJ масла
н парафппа;
С НОIЩентрацпя твердых парафпнов в масле, вес. %.
МеТОДИI\а определепия темпера туры застывапия пефтепродун:та
затшючается в том, что пефтепродуr\Т предварительпо подверrают
термичеСI\ОЙ обрабоп\е, т. е. паrревают до температуры, при I\OTO
рой полностыо или частичпо расплавляются и растворяются в пеф
тепродунте твердые смолистые вещества и в:ристаллы парафина.
Для пефтеПРОДУI(ТОВ, боrатых смолами и бедпых парафинами, пред
варительпый подоrрев ведет н попюнепию температуры застывапия,
тю, I,Ю\ смолы, адсорбируясь па кристаллах парафина, препятствуют
образовапИIО парафиновой I{ристалличеСI{ОЙ решепш. Напротив, Teы
пература застывапия пефтепродунтов, боrатых парафипами, после
подоrрева повышается. Это объяспяется тем, что без термичесной
подrотоВIШ жидкая фаза пефтепродунта содерн::ит мепьше парафина,
тю>: нан часть ero уже паходится в выделившемся состояпии.
После термичесной обрабОТIШ пефтеПРОДУI{Т охлаждают до пред
полаrаемой температуры застывапия. При этой температуре про
бирr>:у с пефтепродуктом ПaIШОПЯЮТ под уrлом 450 и паблюдают
lj*
8 rл. 111. Фи31l1;О .1;1l.1UI'lеСliIlС свойства llефтеЙ 11 llефтеnродУ1iIl!ОВ
за e1'o ypoBHeJ\I. Независимо от To1'o, смещается ли уровень нефте
прОДУl\Та или остается неПОДВИJ-IШЫ:М, опыт повторяют с caMo1'o
начала, вн:шочая термичес!{ую обрабоТI{У, и охлаждают нефтепро
ДУ1(Т до более НИ31{QЙ или более ВЫСOI{оЙ температуры. Таним обра
зом находят ту наивысшую температуру, при l{ОТОРОЙ уровень
нефтепродукта в проБИрI{е, нан:лоненноЙ под У1'лом 450, остается
неподвижным в течение определенно1'О времени. Эта температура
прннимается за температуру застывания нефтепродун:та.
ПрантичеСIШЯ ценность та1\ИХ нефтеПРОДУl\ТОВ, 1\Ю{ церезин,
парафин, определяется, rлаВНblJIiI образом, их темпера туроЙ плавле
ния, т. е. температурой, при I{ОТОРОЙ нефте
ПРОДУI{Т из твердо1'О состояния переходит в
ЖИДI{ое. МНО1'ие :исследователи детализируют
переход из одно1'О a1'pe1'aTH01'O состояния в Дpy
1'oe, определяя температуры раЗМЯ1'чения (для
битумов), Iшплеобразования и Iшш:reпадения
(для I{онсистентных смазон). Все эти ДQполне
ния носят условный XapaIaep, посJ\олыуy пе
речисленные выше стадии перехода не MorYT
быть зафIшсированы точно. Температуру плав
ления парафина определяют по методу Жу
I{OBa. В стандартный прибор заливают расплав
ленный парафин и охлаждают, записывая температуру через
],аждую минуту. Данные записи наносят на 1'рафИI{ в н,оординатах
время температура и получают 1\РИВУЮ охлаждения (рис. 34).
Температура, I\ОТОрОЙ соответствует 1'оризонтальный учаСТОI{ RрИ
пой, принимается за температуру плавления парафина.
Для мазеобразных нефтеПРОДУ1\ТОВ (петролатума, Rонсистентных
СJ\ШЗОI{ и др.) определяют температуру 1\аплепадения в приборе,
изображенном на рис. 35. В IШПСЮЛЬ помещают испытуемый нефте
ПРОДУRТ. Собирают прибор и ПО1'ружают e1'o в СТЮ\аН с ВОДОЙ или
вазелиновым маслом. Капсюль ПОДоrревают с определенной CHO
pocTы.. За температуру наплепадения ПРИНIIмают ПOI{азания TepMO
метра при падении первой I{апли или насании дна прибора столби
I{OM нефтеПРОДУI{та.
R
jf
!::
Врвмя
I'lIе. 31]. КjJНlJая ox
.'Iаащення IН1СПJJaD
,I'P]J[I01'O нарафппа.
МАЛАКОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НЕФТЕПРОДУКТОВ
В оцеН1\е техничеСI{ИХ свойств тверДЫХ битумов значительную
роль И1'рают температура раЗМЯ1'чения, твердость и растяжимость.
Для определения темпера туры раЗМЯ1'чения пользуются методом
<шольцо и шар» (КиШ). РасплавленныЙ битум заливают в медное
I{ОЛЬЦО. Затем на н,ольцо наЮJaдьшают стальной шаРИ1\ и вместе
с термометром помещают в стюшн с ВОДой (рис. 36), который Ha1'pe
вают со CI{OPOCTbIO 58рад/:шl'Н. Температура, при I{ОТОрой шарик
Л1аЛПНО.l{ тР{('1еСliие свойства 7/.ефтепрод!lтпов
85
пройдет I,О;;IЪЦО и коснется дна станана, принпмается за темпера
туру размяrчения. u
Степень твердости битума харантеризуют rлубипои ПрОНИI\аНИЯ
в нето стандартной ишы (рис. 37). Определение проводят следующим
образом. Расплавленный битум заливают в медную чашку. После
з о
I О
о о
3
э
РПС. 35. Прпбор
для определеппя
температуры нап
лепадеппя твердых
пефтепродунтов:
1 термометр; 2
пr.:lЬ:Jа; J СТСJi ТJПП
ныН' наПСЮJJЬ. .
Рпс. 36. Прпбор для
определеппя те IПера
туры размяrчеппя
пефтяпых остаТIШIJ
по методу Iшльца п
шара.
t!
.!J
8
7
В
5
<-
2
Рис. 37. Прпбор для определеншr
1'лубппы пропш{ашrя ш'лы в TBep
дые нефтеПРОДУI\ТЫ:
1 основание; 2 вин'Iы; 3 CToii
на; 4 подстапна; 5 прпщаЮlцпiiсп
ДПС1\ СТОЛIJН; (j зернало; 7 ЦИJНIIJ
'. ДРIlчеСIшii rpy3; 8 пус!(овнп IШОПlШ;
9 стерщень; 10 циферБJIат; 11
СТJ1СЛlia .
охлаждешш чашку с битумом помещают на 1 ч в водяную башо,
температура в I{ОТОРОЙ равна 250 С. По истечении 1 ч чашку с образ
цом ставят на ДИСI{ СТОЛИН: стандартноrо прибора пенетрометра.
Степень твердости (пенетрацию) определяют по rлубине пронинания
иrлы в битум в течение 5 се/Ъ под действием наrРУ3ЮI 50, 100 или
200 r. По циферблату отсчитывают шубину ПРОПIшания иrлы
в десятых долях миллиметра.
Растяжимость (дуктильность) харюперизует способиость битума
в стандартных условиях (при t === 250 С) вытяrиваться в нить.
На атом свойстве основано использование битума для цеJ\ШНТИрО
86 rA. 111. ФиЗll1.0 хиlotuчесntlе свойства пефтеЙ и lIефтепродуnтов
вания измельченных н:аменных материалов, применяемых при строи
тельстве дороr. Растяжимость определяют на при60ре, изображен
ном на рис. 38. Наибольшая длина нити, отвечающая моменту раз
рыва, припимается за растяжимость и выражается в сантиметрах..
Чем длиннее нить, тем выше СIшеивающее действие (коrезия) битума.
С повышением температуры и увеличением содержания асфальтенов
в битумах их н:оrезионные свойства улучшаются:
СодеРiIшнпе асфаJIьтеnов в битуме, вес.
% . . . . . . . . . . . . 20
Температура пспытапшr, о С 14
Н.OI'еЗ1Ш, nrjc,lt 2 . . . . . . 0,46
30 40
34 55
1,ПО 2,04
"
30
.,
во
\ ,,\ \ "':>;
.3
2
Рпс. 38. Прпбор для ОllредеJI.ешш растшюшостп бптумов:
1 «nocыrcpRfil); 2 ФоrШОЧIШ С GIITYilIO;\I; 3 ДУ!iТII,IO IСТр.
Определяют I{ОI'езию на аппарате ДорНИИ. Метод основан на
отрыве друr от друrа двух металличеСI{ИХ пластин, Сlшеенных биту
MOIlI, причем ОДна И3 пластин ЗaI\реплена, дрУI'ан смещается под
действием rруза. ДобаВ1\а поверхностно активных веществ повы
тает сцепляемость битумов с IШIlIeННЫМ материаJIОIlI.
РАСТВОРИМОСТЬ:И РАСТВОРЯЮЩАЯ
СПОСОБНОСТЬ
Растворимость одноrо вещества в друТом в основном опреде
ляется ван дер ваальсовым взаимодействием (притяжением) моле
I\YJ1, l\oTopoe можно свести 1\ следующим трем видам:
1) ориентационное притюкение, возникающее между молеl{У
лами, обладающими постояпными д:ипольными моментами;
2) ИНДУIщионное притяшение, I\OTopoe существует между моле
кулами с ПОСТОЯННЫIlI и наведенным дипольпыми МОll1ента:VIИ;
3) дисцерсионное притяжение, В03НИIшющее в результате появле
ния при сближепии МОЛeJ{УЛ периодичеСI{ИХ возмущений ЭЛeJ\ТрО
PncтBopll.l!OCтu 11- f!lIстIiIlРЯЮЩПЯ Сl10собпос1nЬ
87
НОВ, что прнводит I{ преJ\ЮННОМУ ВОЗIIИIшовенИIО днполей. Тю{ие
ДИllОЛИ существуют очень HOpOТl{Oe время, одню\о непрерывное их
П03JlИIШOJJellIЮ II соr.lIасованная ориентация являются причиноЙ
постоянпо возобповлшощеrося притяжения meJ-НДУ мо'ленулами.
. Большое влияние на растворяющую способность 01\азывает
водороднап связь, I{оторая образуется под влиянием ЭЛeI{тростатп
чеСI{оrо прптяжеНlIЯ протона одной молеl\:УЛЫ 1\ аниону или элer\тро
отрицатеЛЫIO!lIУ атому (например, фтора, I\ИСЛОрОДа, азота, хлора)
ДРУl'ОЙ l\lОлеl\УЛЫ. Наличие водородной связи приводит 1\ ассоциацпи
J\ЮJI6I\УЛ, например для меТИJIOвоrо спирта:
J:IзС
а...н,,-
Н/ ;а... Н",-
изс ,а
НзС/
Водородные связи образуются в большей степени при понижен.пи
тсмпера туры.
Растворимость ИНДивидуальных уrлеводородов в раЗЩIЧНЫХ pac
творптелях зависнт от пх природы, моленулярноrо веса :d: темпера
туры. Тю\, растворимость их в воде нрайне НИЗI\а. С пОвышением
темпера туры она возрастает, а в области нритичеСI{ИХ темпера тур
снижается. Наибольшеii растворимостью в воде обладают диеновые
уrлеводороды, за пими следуют ароматичеСI\ие и олефины. Наимень
шуто растворимость проявляют парафиновьre уrлеводорьды. В одном
п том же I'омолоrическом ряду растворимость в воде уrлеводородов
возрастает с увеличением их :моленулярноrо веса. "Уrлеводородные
rазы растворяются в поде в не значительных l{оличествах. С попы
шением давления (рис. 39) и понижением температуры (табл. 9)
растворимость уrлеriодородных rазов в воде повышается, а в при
сутствии растворенных в воде минеральных солей понижается.
т 1'1 б л п Ц а 9. Растворпмостъ уrлеводородных rазов в ВОДе
(п .1!3(1!3 при аТ IOсферпом даплешш и раЗJIИЧJlЫХ температурах)
00 С -, oo с I !,оо С I 000 с 1800 С /1000 С
Уrлсводородныii rаз
Ыета-н
Этап
Этплен
ПрrшПJJCП
ЛцетшICН
0,056
0,099
0,23
0,50
1 73
,
0,03
0,047
0,12
O,2t
1,03
0,024 0,020 0,02
0,029 0,022 0,018
0,02
0,02
Нефть и ее дистилляты, особенно бензины, лучше растворяются
13 спиртах, чем в поде. Спирты избирательно растворяют нефтепро
ДУI\ТЫ: чем выше J\IолеI\УЛЯрНЫЙ пес спирта" тем выше ето растворя
88 rA. 111. Фll.1111>о :rи,Щlч,еС1>llе свойства н.ефтеи и nефтепродутпов
IOщая способность по отношеншо !{ нефтепродудтам. Это объясняется
тем, что влияние уrлеводородной части моле!{улы спирта все больше
и больше превалирует над влиянием rидроксильной rрynпы. Так,
амиловый спирт при ПОВЬШIенной температуре хорошо растворяет
все нефтепродунты, ВIШIOчая парафип и церезин, Torдa нак этиловый
спирт последние не растворяет. На э:rом: основан способ 3алозецкоrо
".1O 6
"'O
0,38
0,3*
"
&:. О. 3О
'
<% 0,25
-<>
0,22
'"
О, 18
'"
0,14
!O
с(
0,0.5
0,02
О 20. 40. 50. во. 100.
rеf1пература, ос
Рлс. 40. РаСТВОр1ШОСТЬ ВОДЫ в IIефте
npOliYI{Tax:
1 Gензол; 2 толуол; 3 нсилол; .1
цшшоrенсан; 5 бензнн; 6 нерОСIIН; 7
парафlIНистыii масшшыii ДlICТIIJIJШТ.
..,
1: 3'1O ;
-<>
Е::
<:
::!
.NI'"
яо. зо 50 70 100 200 1,00 800,
Да:8Л8ItU8, а:т
Рпс. 39. Зависимость раСТDОРИМОСТП
природпых rазов ОТ дав'лешт:
1 в воде при 250 с; 2 в воде при
37,80 с; 3 в воде прlI 121,10 с; 4 в
рассоле ЩШ 37,80 с; .5 в рассоле при
93,30 С.
количественноrо определения парафина в нефтях. Избиратель
ной растворимостыо по отношеншо !{ спиртам харю{теризуются
также смолы и асфальтены.
Полярные растворители (фенол, фурфурол, диэтиленrликоль,
триэтиленrлИRОЛЬ и др.) хорошо растворяют ароматические уrлево
дороды и не растворяют парафиповые и нафтеновые. Чем меньше
боковых цепей в молекуле ароматических уrлеводородов и чем они
короче, тем лучше растворяются последние в полярных растворите
лях. На этом явлении основаны процессы очистки нефтяных фрю{
ций и выделения ароматических уrлеводородов.
Растворяющая способность нефтепродуктов по отношению l{ раз
личным веществам неодипюшва. Все уrлеводороды растворяют
незначительное количество воды от 0,003 до 0,13 вес. % при
400 с. Растворимость воды в нефтепродуктах уменьшается с повы .
шением температуры их нипения (табл. 10). Для одноrо II Toro же
РаствОРll.ll0сть п рп'ствОРЯ10щая способпасть
89
т n G J[ П Ц а 1 О. Растворпмость воды в неФтеПРОДУI,тах
врп разтlЧНЫХ температурах
fJаСТБОрШ\IОСТЬ воды, псс. %
] rефТl'ПjJОЩ'I;Т ПрlI прlI прп прп ПрlI
100 С OO с 50" С 70. С 050 С
Бсп:нш 0,004 0,007 0,030 1,000
!\ерОСIШ 0,003 0,005 0,024 0,046 0,098
Масло 0,002 0,004 0,Ol3 '1,000 О,ОБО
нефТСПРОДУI{ТD. растворимость воды возрастает с повышением те;vше
11а'1'Уры (рис. /(0). В непредеJJЫIЫХ и ароматичеСЮIХ уrлеводородах
вода растворяется значите.пьно лучше, чем в парафиновых.
При опреде.пенных температурах II давлениях в присутствни
воды уrлеводородные тазы способны образовать твердые paCTB011b!
rидраты соrласно общей формуле С п Н 2 1l+2 .тН 2 О, тде т зависит
от молекуллрноrо веса уrлеподорода. Тш" для пропана JIlIlееы
С з Н s .17Н 2 О. Внешне rидраты напоминают ЛОД или спрессованный
снет; размер их кристаллов от 4 до 7 А в попереЧНИI,е. ОбраЗ0ва
нпе rидра тов в rаЗ0проводах осложняет их эн:сплуа тацию и может
быть причиноЙ авариЙ. Нен:оторые вещества, растворимые в ВОДе,
препятствуют rидратообраЗ0ваншо. В промышленности для предот
вращения rидратообразования ПРИl'vшпяется метанол. Для топ же
цели, а таюн:е для ОСУШIi:И уrлевоДОРОДНЫХ rазов слуш:ат ди и три
этиленrлш,ОЛЬ.
В ,нефтях, их дистиллятах и остаТIШХ от переrонки вода может
находиться в виде ЭllIУЛЬСИЙ, различных по своей стош,ости и BOДO
содержаншо. Образованию стопних водонефтяных эмульсий способ
ствуют частицы rлины, пеСI\а, сМолы, асфальтены, СОЛИ (мыла)
нафтеновых и жирных I ИСЛОТ. Разрушение эмульсий и освобождение
нефти от воды имеет большое практнчеСJ,ое значение при транспортп--'
ровании и переработке нефти.
НефтеПРОДУI\ТЫ являются хорошими растворителями раститель
пых IIlaсел и жиров, притом тем лучшими, чем меньше в ш:ирах rли
цериДОВ и ОКСIШИСЛОТ и чем больше в растворителе ароматических
уrлеводородов. Растворюощая способность бензинов в отношении
жиров зависит от их фракционноrо и химическоrо состава. Бензины,
содержащие нафтены и олефины, обладают большей растворяющеЙ
способпостыо, чем бензины, содержащие парафиновые уrлеводо
роды.
В ЛеП\ОМ бензипе (50 700 С), состоящем в основном из парафи
Новых уrлеводородов, плохо растворюотся ОI\СИIi:ИСЛОТЫ. Этим
свойством ПОЛЬЗ}'lотся для их отделения от н:арбоновых Ii:ИСЛОТ и н:оли
чсстпенноrо определепия.
90 rл. 111. ФU3ltliо<сu.lшчеСlillе cвoйcтnвa nефтnеЙ п nефтnепродутпов
ЛеrI{ие парафиновые уrлеводороды жидкие метан, этан, про
пап не растворяют С:I:IОЛИСТЫХ веществ. На этом основан процесс
деасфальтизации rуДронов ЖИДЮIМ пропiшом. С увеличением JliIOлеI\У
лярноrо веса парафиновых уrлеводородов растворяющая способность
нх несколько повышается.
В масляных фрющиях нефти слабо растворяются твердые уrле
водороды. Они способны выделяться при охлаждении этих фракций
в виде нристашIOВ. Растворимость уменьшается с увеличением
:МОЛeI{улярноrо веса тверДЫХ уrлеводородов, повьпnение:м их I\OH
центрации и температуры кипения масляных фракций. С повыше
нием температуры растворимость парафипов и церезипов увеличп
вается и при температуре плавления онн смешиваются со всеl\IИ
нефтяными фрarщнями во всех соотпошениях.
Нефть и нефтепродун:ты хорошо растворяют разнообразные cep
нистые соединения от rазообразноrо сероводорода до элемента p
НОП серы. Способность нефтеПРОДУI\ТОn растворять сернистые соеди
нения тем больше, чем выше содержание ароматичеСI\ИХ уrлеводоро -
Дов в растворителе.
В нефтях и нефтеПРОДУI,тах хорошо растворяются уrлеводород
ные rазы. Добываемая из недр земли нефть всеrда содержит HЫ\OTO
рое I\оличество ра'створенных rазов, rJIaBHbIM образом метана и 01'0
rОJ\ЮЛОl'ОВ. Количество их тем больше, чем выше давление и ниа..:е
температура в забое СI,важины. Способдость нефтеПРОДУI\ТОВ поrло
щать (абсорбировать) уrлеводородные rазы ширOIЮ используется па
нефтепромыслах, а таЮI\е rазо и нефтеперерабатывающих заводах
для извлечения тю{ называемоrо rазовоrо бензина. Ниже приведены
-данные о растворимости неIЮТОРЫХ rазов в нефтеПРОДУlпах при
нормадьных условиях (в C:M3/CJ1 3):
в Gепзпне D Hepo
сппе
Н 2 0,144 0,110
СН4 0,770 0,575
C 2 I-J4 6,4 4,9
Хорошо растворяются в нефтепродуктах хлористый водород
и аымию\.
ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ
Поверхностные явления иrрают большую роль в современных
проЦ!:iссах нефтепереработки. Это связано с ПРИСУТС'l'Вием в нефтях
и их фракцияХ неIЮТОРЫХ полярных соединений (I{ИСЛОРОДНЫХ,
сернистых и азотистых). Поверхностное натяжение нефтяных жид
костей зависит от мноrих фат\торов, важнейшими из I{OTOPbIX
являются: температура, давление, ХИl'v[ичеСI{ИЙ состав жиДI{ОСТН,
а также сопрш{асающихся с ней фаз.
л о.вер:спостпое патЯJlCепие
91
Ншн:е припедены пеличины nonepxHocTHoro натяжения неноторых
ЖПДIШХ уrлеподородов и нефтепродунтоп при 200 С (в aUn/C.1L):
.Уr:Iепп;торпды
Нефтепр одунты
[т,син
Октан
[енсен
Толуол
Беп uJt
18 А
21;Н
24,9
28А
28,8
Бепзип
авиацIIОнныii .
автомоБШ1ьиыii
Лиrроин
Керосин
Дизельное топлпво
20,5
21,6
23,6
26,6
30,8
Поверхностное на тяжепие Уl'леводородов и нефтяных Фракций
ЯВJlЯется тшейной фующиеfI температуры. С повышением темпера
туры оно убывает (рис. 4:1) и при нритпчеСI,оii температуре равно
35
PJ!c. 41. П ОНl'}Jхпостпое
натюнеЮ1е IШДIШlrдуаJlI,
пых уr,тrеводородоп н
НСфТНШ,IХ фРaIщпiI раз
лпчuоrо МОЛСНУJlлрпоru
веса:
1 мстан; 2 этан; .1
пропан; 4 IIзобутап; 5
H 6YTaH; {] Н ПСIIтап; 7
lI l'CI\CaH; 8 'lI rсптаIl; 9
-Н OHTaH .
5:::.. 30
'!:
",-25
20
'"
'"
15
t.., 10
5
':j
'"'
..
240
220
20.0.
/80
/liо.
/ o.
о
150 100 50
о 50 100 750 200 250 300
Тенпе.оаmУ.оа, ос
ну.тrю. С увеличением давления поверхностное натяжение в системе
rаз жидкость убывает (рис. 42).
В значительно:U: степени поверхностное натяжение нефтепродуктов
зависит от их химичес!{Оrо состава. При одиню{овом числе уrлерод
ных атомов в молет{уле наибольшим поверхностным натяжением
обладают ароматичеСlше уrлеводороды, наименьшим парафино
вые. Нафтеновые уrлевоДОРОДЫ занимают промежуточное ПОЛОiКе
ние. Из нефтепроду!{тов наименьшее поверхностное натяжение
имеют авиационные бензины, наибольшее смазочные масла.
Растворяемые в жидности вещества способны изменять ее перво
начальное поверхностное натяжение. Вещества, добаюш !{Оторых
I{ жидкости уменьшает ее поверхностное натяжение, называются
поверхностно ю{тивны:ми. Понижение nOBepxHocTHoro натяжения
при этом объясняется явлением адсорбции поверхностно ar{тивноrо
92 rл. 11/. Фпа/ll;О ,1'1I.1I,п'lестlе свойства llеfрт.еЙ п l/e{pтel/poD!lтпOB
nещества на rранице раздела фаз. С увеличением I{Qнцентрации
поверхностно аJ{.тивноrо вещества поверхностное натяжение IIШД
кости сначала интенсивно снижается, а затем стабилизируется, что
свидетельствует о полном насыщении поверхностноrо слоя !\Iолен:у
лами поверхностно аI\тивноrо вещества. R поверХНОСТ1IO aJ\ТИВНЫМ
веществам, резн.о изменяющим величину поверхностноrо на тяжения
пефтей и нефтепродун:тов, относятся спирты, фенолы, смолы, асфаль .
тены, нафтеновые и друrие орrаничеСI\Ие I\ИСЛОТЫ.
.) С поверхностными сп
лами на rранице раздела
твердой и ЖИДI{ОЙ фаз свя
заны явления смачивания
14-
12
0.,'
ш
8
Б
"" 4-
2
"<5
20
80
100
о
Рпс. /j,2. ВЛllЯппе давлеПШI п те IПературы па
повеРХНОСТllое патшн:еппе в СПСТl'.\!е ыетап
пропан.
Рпс. /j,З. Прпбор для опрl'
делеппя поверХПОСТII01'О па
тяшешш IШШ1ЛJНlрПЬП1 ыe
TOДO l:
1 пар; 2 ЩIIДIIDСТЬ; Il
разность уровпеii ШIЩIШСТИ.
n наппллярные явления, на которых OCHO
ваны процессы миrрации нефти в пластах,
подъема керосина п масла по фитилям
ламп и маслеНОI\: и т. Д.
ДЛЯ определения поверхностиоrо на тяжения нефтей и нефтепро
ДУI{ТОВ применяlOТСЯ метод отрыва Ь:ОJlьца и IШПИЛЛЯРНЫЙ метод.
Первый основан на измерении величины силы, необходимой дли
отрыва I\Ольца от поверхности раздела двух фаз. Эта сила пропор
циональна удвоенной длине ОI\рУЖНОСТИ I\ольца. При наШШЛЯРНО!\I
методе (рис. 43) измеряют высоту подъема жидн:ости в 1ЩПИЛЛЯРНОй
трубl\е. Недостатном ето является зависимость высоты подъема
ЖИДI\ОСТИ не толы\о от величины поверхностноrо натяжения, но и от
харю{тера смачивания стенок напилляра исследуемой ЖИДI{ОСТЫО.
БОJIее точным из разновидностей капиллярноrо метода являетсн
метод висячей капли, основанный на измерении веса н.аПJIИ жид
I\ОСТИ, отрываlOщейся от каПИлляра. На результаты измерения влияют
плотность ЖИДI{ОСТИ И размеры капли и не влияет уrол смачивания
ЖИДI{ОСТЫО твердой поверхности. Этот метод позволяет определить
Элетпр"честlе свойства
9:3
величину nOBepxHocTHoro паТЯlI\ения в сосудах ВЫСОЕоrо дaB
ления.
Поверхностное натяжение (j' входит в выражение ДЛЯ таъ: пазы
BaeMoro парахора Р величины, связьшаlOщеп молен:улярный вес
JИ уrлевоДОРОДОВ и плотность ИХ в ЖИДI\ОЙ фазе Рж п в парах Рп'
р==
м
(j '14
(76)
Рж Рп
Парахор уrлеводородов зависит от струн:туры их молен:ул: с YBe
личением числа бон:овых цепей, двоiiных связей, ароматичеСЮIХ
и нафтеновых ЦИI{JIОВ величина парахора уменьшается. Прп одипа
HOBoi:i температуре Iшпения Уl'леводородов парахор уменьшается
в следующем ПОРЯДI{е: парафины олефины нафтены арома ти
чеС1\ие уrлеводороды.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
к важнейшим ПОI{азателям, харат\Теризующим элеI{тричеСI{ие
свойства нефтеПРОДУI{ТОВ, относятся элеI\ТРОПРОВОДНОСТЬ, элеI\ТРО
возбудимость, диэле1\трическая пропицаемость, диэлектричеСI\ая
прочность и TaHreHc уrла ДИЭЛeI{тричеСIШХ потерь.
Чистые нефтепродукты плохие ПрОВОДНИЮI электричеСI\Оrо
TOI{a, поэтому их применяют в I{ачестве ЭЛeI{ТРОИЗОЛИРУЮЩИХ MaTe
риалов для I{абелей, трансформаторов и т. д. Электропроводность
j-IШДIШХ нефтеПРОДУI{ТОВ зависит от содержания влаrи, посторонних
примесей, а ТaJ{же от температуры. Чистые уrлевоДОРОДЫ и сухие
нефтеПРОДУI{ТЫ (парафин) обладают элеI{ТРОПРОВОДНОСТЫО от 2 .10 10
ДО O,3.1O 181/(oJl .cJl ). Из за малой элеI{ТРОПРОВОДНОСТИ парафип
ШИрОI\О применяlOТ в начестве изоляторов в радиотеХНИI\е.
ЭЛeI\Тровозбудимость нефтепродуктов связана с их способностью
удерживать ЭЛeI\тричеСJ{ИЙ заряд, вознинаlOЩИЙ при трении их
о стеНIШ резервуаров, трубопроводов и т. д. При неI{ОТОрых условиях
элю{тричеСIше заряды MorYT НaJ\апливаться в нефтеПРОДУI\Те (статп
чеСI{ое элентричество), образовать иснры и вызатьь воспламенение
нефтеПРОДУI{та. ЭлеI\Тричесн:ий ::заряд в сотни вольт появляется,
например, в бензине при ПОJIоскании в нем сухой шерсти или шеш{а.
При извлечении этих J\;iатериалов из бензина между ними и бензином
может ПРОСI{aJ{ива ть ИСI{ра, вызывающая воспламеНeIзле нефте
ПРОДУI{та.
Одним из простых и перспю{тивных методов борьбы с ню\опле
нием ста тическоrо элеI{тричества является добавление I{ топливам
специальных ((антистатичеСIШХ») присаДОI{, получаемых на основе
продуктов нефтепереработки и нефтехимии. Это нафтенаты хрома
и кобальта, додецилбензолсульфонат хрома, а также хромовые соли
СIштетических жирных 1ШСЛОТ C17 C20' Считают, что эти присаДI\И
повышают элеI\ТрОПрОВОДНОСТЬ бензина и таЮIl\I образом снижают
9ft rл. 11 1. ФllЗUlШ Хll.ШLчеСl>ие свойства I/ефтей и I/ефтепродуюпов
ero оrиеопасность. ПростейшимсреДСТI30М, преДотвращающим ню\()п
ление зарядов, является taI\'.J-I..:е заземление резервуаров, трубопро
подов и т. д. ДИЭJIю,,:тричеСIЩЯ проницаемость нефтепродуктов по
сравнению с друrими ДИЭJlеНТрlП\ами нenелика и достаточно посто
яипа (нолеБJIется n пределах 2 2,5). Этот ПОlшзатель й1vlеет большое
значение для бесперебойной работы трансформаторов и масляных
вьшлюча телей.
Диэлен:тричеСI":УЮ прочносТh
нефтеПРОДУIПОВ, ИJIИ их пробивное
напряжение, выражают величиной
наименьшеrо напряжения элек
'-'
,,", 1Б'О
80
'"
'
о
::,.,
8:;<:>
'
4-
-63
2,
"
4-0 80 12'0
ТЕf1пе,оат оа, ос
РIIС. /I/I. ЗаВIIСШIOСТЬ пробlШI!Оl'О lIa
прн,ющш! lIефТНIIОI'О масла ОТ темпера
туры н IJН3I\оСТП:
1 IIРОUl1ПIIОС lН\ПРПiI\СIfIlС; 2 ПП;1I,ОС1Ъ
l\1f!.cпn.
180
21,0
200
""'-
75'0
!20
80
40
с::::
i-....
о
о,о! 0,03 0,05 0,'07 0,09
Со8ержанuе 808ы
8 насле, 8во. %
Рас. 4:1. ЗаlJlrСШI()СТЬ проБИВПОI'О
ШШрШI..:еШ!fI нефТЯПОI'О масла от
B,'!Ha,II()CTII.
тричеСI{оrо тока, Е,оторое необходимо для Toro; чтобы при CTaHдapT
ных электродах и расстояниях мел,ду Нй1vlИ Mor произойти пробой
нефтеПРОДУI\'.та (масла) электричеСI\'.ОЙ искрой. Пробивное напряже
ние нефтепродуктов зависит от миоrих фаIПОрОВ, rлавными из HOTO
рых являются влажность, заrрязнение волокнами, пылью и т. Д.,
частота тона, температура (рис. 44), давление, форма и материаJI
электродов, расстояние между ними. Влияние влаrи хорошо ИЛJIЮ
стрируется I\'.рИВЫМИ рис. 45. С увеличением влажности пробивное
напряжение рею\'.о снижается. TaI\'. же действуют примеси ВОЛОI\'.ОI:l
или твердых частиц. Заметно влияет на элентрическую ПроЧность
масел растворенный в них rаз. С повышением температуры пробивное
напряжение трансформаторных масел увеЛичивается и при 800 С
достиrает максимума; дальнейшее ПОВIлпение температуры приводит
I\'. неуклонному снижению пробивноrо напряжения масла (см.
рис. 44). При повышении давления пробивное напряжение линеЙно
возрастает и при 80 ат, по видимому, достиrает маI\'.симума. В усло
виях 'BaI\'.YYMa пробивное напряжение масла Ниже, чем при aTMO
сферном давлении.
Для определения пробивноrо напряжения применяют плосние
электроды диаметром 25 JltJl , установлепные в сосуде на расстоянии
2,5 JI[..1[ друr от друrа. Напряжение, при {\'.отором происходит пробой
ОПlILlIчеСh'l/-е свойства
95
масла, выражают в кв. ЭлентрnчеСI\ая прочность трансформаторноrо
масла должна быть не нпже 40 Yio(C.ilt.
TaHreHc уrла диэлer,тричеСIШХ потерь (tg о) показа тель,
имеющий весьма большое значение для оцею\и изоляционных своЙств
нефтеПРОДУI\:ТОВ, применяемых для залиш\и Iюнденсаторов и I\абелеЙ:
ВЫСОlюrо напряжения.
ПОД действием ЭЛВI\Трпчесноrо поля происходит HarpeB изоля
ционноrо масла. Затраты энерrии на HarpeB диэлеI\трш\а назьшаются
ДИЭЛeIпричеСI,ИlVIИ потерями. В нептральных маслах диэлеI\ТричеСЮIе
потери связаны с элer\Тропроводностыо, а в маслах с примесью
полярных I,oMnoHeHToB и с поляризацией молекул в переменноы
элеI\трпчеСIЮМ поле. ДИ::JЛeI\тричесюre потери, ВОЗНИI\ающие вслед
ствие поляризацни I\10лer{ул, хараl\Теризуются TaHreHcoM уrла
ДИЭЛВI{тричеСI\ПХ потерь (tg о). Эти потери достиrают маКСИМУ1\'lа
при определенной ВЯЗI\ОСТИ масла и возрастают с повышением темпе
ратуры. Например, дл.я Iшбельных масел tg о при 1000 С должен
быть не более 0,003.
Изучение диэлеитричеСI\:ИХ свойств :масел различноrо rрynпо
Boro уrлеводородноrо состава показало, что наиболее устойчивыми
электричеСI\ПМИ параметраl\ПI обладают масла, полностыо лиШенные
ароматичеСI{ИХ уrлеводородов, асфальто смолистых веществ и TBep
дых парафиновых уrлеводородов.
ОПТИЧЕСЮIE СВОНСТВА
ПО оптичесюIМ свойствам нефтей и нефтепродуктов можно IЮС
венно судить о содержании в них асфальто смолистых веществ,
о rлубине ОЧИСТI\инефтеПРОДУI\ТОВ, о превалировании тех или иных
rрynп уrлеводородов, о возрасте и происхождении нефти и т. д.
R оптичеСI\ИМ свойствам нефтепродуктов относятся цВ'ет, луче
преЛОl\Iление и оптпческая aI\ТИВНОСТЬ.
Нефти встречаются от светло желтоrо до ТeJ\шо коричневоrо
и черноrо цвета. ЛеrI\Пе нефти плотностыо 0,78 0,79 e(C.ilt 3 имеют
желтую . окраску, нефти среднеЙ плотности (О, 79 0,82 e(C.ilL 3 )
янтарноrо цвета n тяжелые темно коричневые и черные. Разный
цвет может иметь д.аже нефть одноrо и Toro же месторождения.
НапрИlVШР, в Сураханском IIIесторождении (Ею\у) на rлубине 200.ilt
залеrает «белаю> нефть прозрачная, почти бесцветная жидкость
плотностью 0,782 e(cJlt 3 ; на rлубине 420 . t (шраснащ нефть плот
ностыо 0,810 e(C.ilt 3 , а еще rлубже цвет ее меняется от I\ОрИЧIIеnоrо
до черноrо. Цвет нефтям п нефтеПРОДУI{там придают асфальто смо
листые вещества, ПРОДУI{ТЫ окисления уrлеводородов и нен,оторые
непредельные и ароматическпе yrлеводороды. По цвету сырых нефтей
судят об относительном содержании в них асфальто смолистых соеди
нений. Обычно чем тяжеJIее нефтеПРОДУI\Т, тем он темнее. Цвет
нефтеПРОДУI\та nадежнып ПОI\азатель степенп ero ОЧИСТI,И от
смолистых прпмесеЙ.
96 rд. 111. Фll.1{l/.;,о хи.llll'lеСlillе свойства пer{Jlneii и пефтеl1родУNI1l0в
Фильтруя нефть илп нефтепродун:ты через отбеливающую т;;rину,
можно добиться полноrо их обесцвечивания. Осветление нефти
в природных условиях происходит при ее миrрацни пз rлуБOIШХ
недр земли в верхние rоризонты через толщи rшш. Это подтверж
дастся наХОfI\Деппем СМОJIИсто орrапичеСl ИХ соедипений в l'Л:ИНИСТЫХ
П:Jастах.
/0
"
9
J
8
а
о
Рпс. 46. Колорпметр HH 51:
а общиН вид; (j вид сОону.
1 основание; 2 неподви;юraп трубна; J съе;\IflыJi IЩJШНДjJ; 4
ШТНIII'а с деле НИПilIИ; 5 ilIaToBbIi\ знраll; G руноп'rнн; 7 шаЙGы;
8 нреilIальера; 9 peiiHa; 10 JI 11 rrодвшнные труuни; 12 ба
рабан; 13 НОрОUIЩ С ПрП3)IНМИ; 14 ОI,У,;Шр.
Для определения цвета пользуются различными приборами, ,
называемыми lшлориметрами. I\онструн:тивно н:олори.1\iетры вьшол
I1ЯIOТСЯ в виде двух трубон:, одну из н:оторых заполняют испытуемым
нефтеПРОДУIПОМ, а друrую стандартным цветным раствором либо
помещают в нее цветное стerшо. ОтраженныЙ свет, проходя через
толщу нефтеПРОДУIi:та и этаJIОННЫП раствор (или цветное стенло),
собирается в ОI\.уляре, тде образуются два различных по цвету ПОJIЯ.
I\олориметричесн:ое -равновесие (совпадение цвета образца и эталона)
достиrается обычно изменением высоты столба эталонноrо раствора
ОптичеСlillе свойстоа
97
(шш подБОрО l стеlша) при постояпноu высоте слон нспытуююrо
нефтепродун:та. В СССР стандартными аппаратами являются I\ОЛО
риметр H-Н 51 (рис. 46) и фотоэлен:трон:олориметр ФЭНI{ 56.
ПОIшзатеЛI, преЛОlllлешш
По - ПОI{аза TeJIIO преломления приближенно ;\10ашо судить о труп
повом yr.тIeBoAopoAHOM составе IIeфтеПРОДУI{ТОВ, а в сочетании с IIЛОТ
ностью II молеI,УЛЯРПЫМ весом рассчитать CTPYIaypHo rpynnoBoii
состав нефтяных фракциЙ. Пон:азателем преЛО!\Iления нефтеПРОДУI,
тов широъ:о пользуются в научпо исследовательсних и ЗRВОДСЕПХ
нефтяных лабораторпях. Для пефтеПРОДУI\ТОВ ПОI\азателЬ преЛО!\I
J!енпя определяют прн ПРОХОiIщенИlI световото луча шз воздуха
в пефтеПРОДУI\Т, ПОЭТО;,IУ ОН ЛСС1'да
пыше еДИНIIЦЫ.
Че;ll больше плотнос ть нефте
npOAYJ{Ta, тем выше e1'o показатель
преJlО:\IJ1епин. Это СО1'ласуется тю{
же с птrожсиие;lI, что нефтепро
Ayr{TbI с UОJll:'ШI1М отношениеl\1
У1'лерод : водород IIмеют высокие
ппотпость и ПОl;:азатеJrь прелом
ления. При OAIlO;ll И 1'01\1 же ЧИС.тrе
У1'леродных атомов в :МО.1]()Еуле по
Еазатель преломпеппя возрастает
в последопа тельности: парафино
вые У1'леподороды олефины
нафтеновые уrлевоДОРОДЫ apo
матичеСIше уrлеводороды (рис. 47).
При одинаковом ноличестве У1'ле
родных и водородных а то 1\1: ов в ыo
лен:уле поr\азатель преломлепия цш\ЛпчеСЕИХ уrлеводородов выше,чем
алифатичесн:их. Таки,'.1 обрайом, ПОl;:азатель преломлеиия нефтепро
AYIaOB зависит от их химпчесн:о1'О состава. I{poMe 1'01'0, оп зависит
от температуры он:ружающеu среды. При повышешш теl\шературы
нефтеПРОДУI;:та на 10 С ПОI;:азатель преломления e1'o пuнижается
на 0,0004.
Ниже Прl1ведеиы знач.ения плотности и показателей прелоыленпя
различных У1'леводородов и товарных нефтепродун:тов:
п re1{Caн . . . . .
2,2 Дш[еТПJ]бутап
reHcen 1
l'vIеТИЛЦПIшопептаu
ЦП:КЛО1'е[{сап
Бепзол
7 3ЯIШ3 1000
"1
1,50
" 1,45
t:::
1'4
/
150
Рпс. 47. 3авпс[ш()сть П()jшзателп
преЛО IJIеПlШ уrЛОВОJ\ОР()ДОIJ от M()
J1еj,УJШРПОl'О веса:
1 парафПIlОIJЫС; 2 олефпны; :3 пяф
теПОIJые; 4 uро ra:rlIчеснпе.
Плотность, ТlОНilЗRтеJIЬ
2/CJ\t:J. ЩIСЛОl\IЛСIlШI
0,6 9!1
0,6492
0,6732
0,7486
0,7786
0,8790
13749
1 :3688
1,3879
1,4098
1,4262
1,5011
98 rл. 111. ФIl,]шт .1'/l.lt!lчеСl;uе свойства llсфтсЙ п llефтСllРООУlilпов
Топуол .................
и ]{СШIOЛ ................
Беп:31Ш (I{. Н. 1500 С) НЗ ТУЙ:IIаЗIIпсr;оii деDОП
СIЮЙ пефТII ..............
ДнзеJIьное ТОШПIВО (265 3500 С) нз ДOCCOp
СНОЙ нефтп ............ 0,8590 1АБ \3
М аСJJiшан фРШЩllН НЗ ДОССОрС1ЮЙ нефТIl О,875 -1,488!1
Парафпн (Т. ПJ1. 540 С) 1/1377
ПОI,азатель преломления смеси уrлеводородов псы является
а,JДИТИВIIOU фушщиеЙ ее состава, выражепноrо в объемных процентах:
0,8670
0,8802
14НБа
1 ;5055
О,70Б8
-1,4124
II см ==( VAV;V n ) n л +( VA;'V n )пп (77)
1';,0 V А' V В соответственно объемное содоршанне 1ЮМП0I1ОПТОВ А п В;
n.1' n В соотвотственно пОI\азатош! ПрОЛО!\IJIеппн 1;омпонентов А п В.
Аддитивность СВОЙСТВ ШИРОI{О используется при анализе нефте
продуъ:тов. Примером может служить метод определепия OTHOCH
тельноrо содержания ароматичеСIШХ уrJlеводородов в УЗIШХ фрю{
циях бензина. С этоЙ целью находят ПОI\азатели преломления У3I{ОЙ
нефтяноЙ фрющии до (п 1 ) и после удаления из нее ароматнчеСI,ИХ
УI'леводородов (п 2 ). По известному приращеиию I{оэффнциента
преломления нефтяноii фрющип (Ь) от при6авления l{ ней 1 g() apOMa
тичеСЮ-IХ уrлеводородов вычисляют содержание аРО;lштнчеСЮIХ уrле
водородов А по формуле: '
П2 111
А== Ь
(78)
Известно, что наибольшую величину ПОI\азатель преЛОЫ. IClПШ
Iщеет ДJIЯ лучей с наименьшей ДJIИНОЙ волны, а наименьшую для
лучеЙ с наибольшеЙ длиноЙ волны. На этом различии в прелюшении
:Iучей, имеющих неОДИllЮШВУЮ длину волны, основано явление
ДIIсперсип (рассеяния) света. Дисперсия, харю{терная для даппоrо
вещества, определяется разностью ПОI{азателей преЛОХIЛеНIlЯ двух
.чучеЙ с определенноЙ ДЛИНОll волны пл, пл,.
Отношение дисперсии нефтеПРОДУI{та I{ ero плотности прсдстав
ляет соБОll удельпую дисперсию
N ) n )
0== " " .104
Р
(79)
rде Пл, Il nл, ПOlшзателн преломленпн НОфТОПРОДУ1\та для лучой фполето
Boro (водород) п I;paCHoro (водород) частей спеюра COOTBOT
ственно;
р плотность нефТОПРОДУ1;та, опроделоппан прп той же темпера
туре, что н ПOI;азателп ПРОJIомлеппн.
Удельная дисперсия пефтеПРОДУI\ТОВ отражает зависимость :;Vlежду
пх ХПl\lичесним составом и ПОI,азателями преломления. У становлеио,
что удельиая дисперсия насыщенпых уrлеводородов (парафииовых
Оn.пutчеСh'lIС сво:/ства
99
и нафтенопых) н:олеuлется n пределах 14.9 158, ароматичеСIШХ
в преде,шх 300 500. 9ТИАI рааличию! ШИрОlШ пользуются в ХИl\ШН
нефти ДЛЯ определеюш I'РУППОВОI'О состава нефтяных фракций.
ДрУ'1'пм по]шзателем, свпзывающпм ПОJi:азатеJIЬ преломления
с плотностыо р IIСС;1едуе IO'1'О I1ефтепродун:та, является удельная
рефрarщия:
л== (I1п)2 1 1
(I/ п )2+2 (J
J'i\e Л уде.;]ьпал рефРaJЩ!/Л;
п D ПОЮlзаТ8ЛЬ прелоилеJ/ПЛ длл луча ,Ю'.'lТоii частп cneI\T]Ja (ilIIIIII!/ пn
TpIIeBoro пла 1епп);
р П.'Iотпость нсфтеПРОl\УJ;та, пзмсренпая 1Iрl[ той ,];е 1'еМ1Iернl'УРС, что
п IIОI\азаТ8.'IЬ IIреЛОИJlеJIПЯ п п'
"УдеЛЬНОlr рефрarщией пользу
lOтсп при определении CTPY1\TypHO
'1'pynnoBo'1'o У'1'леподородно'1'О co
с тава масел. "У деJI т>иая рефраЯЦПR
ПОЛОfI\ена в ОСНОВУ тат\ назьшае
1\10'1'0 метода «(jшльцево'1'О анализш)
нефтяных фрarщиii, разраuотан
ното ФЛЮ'1'теРОl\I и BaTepMaHOl\I *.
Сравнивая удельную рсфратщmо
У'1'леводородов различных рядоI3,
МОiIШО вндеть (рис. 48), что дли
нафтеповых У'1'леводородов она
меньше, чем для парафпповых. Ca
моЙ пысон:ой удельпой рефрющиеii
обладают аро штичеСТШе У'1'леводороды. "Удельная рефратщпя смесей
представляет собой средне арифметичесн:ую величину 113 удельных
рефран:ций составляющих смесь I\омпонептоI3. "Умножая удельную
рефраКЦIIlО на МОJrе]\улнрныii: вес, получают мольную рефракцию.
l\10льнап рефрющпя пон:азьтвает хорошую аддитивпость дЛЯ CMC
сеl1 индrшпдуальпых уrлеводородоп, а в сочетании с таЕИМИ харю\те
РИСТ1шамп, lШ]{ парахор, данные спет\трально'1'О анализа, она даст
возмощность более rлубоно подойтн 1\ изученню уrлеводородно'1'О
состава нефтяных фрю\циЙ и строения отдельных индивидуальных
соединениU: пефтн.
Пorшза телп преломленпя п днсперсию нефтепроду]пов опреде
ляют на приборах, называе:иых рефраI\то:метрамн. Наибольшее pac
пространенпе п нефтяноЙ прar;ТИI\е ПОJiУЧИЛИ рефратпо:метры тпш1.
Лббе п ПУi!ьфрпха. РефраН:ТОl\!етр типа АGбе (отечестnеннап l\10ДПфlI
].:ацшт ИРФ 22) (рис. 49) ПОЗВО.пяет определять потшзателТI
(80)
'0,350
%
:::!'
R O,3!r'O
::ii
0,330
70
/2
90 110
!10лекулярныц 8ес
!ЗО
Рпс. tjS. 3flJJПСЩIOСТТ> у;\е.'IЫТОй ]Jl'
фРtiIщш! уrJIеводородов от !Q.11eJ(Y
.'IЯрIIОIО веса:
1 парафll!lоDы;; 2 нафТСF!овые.
'" II с 11 [' У :т н 1[ 1\ В. Н., Е l' О ]J О В а r. М., «ХЩШН пеф 1'1 Л> , IIц.
«ХrШIfП'>, j !юf,. стр. 73.
7':'
100 rл. 1J1. ФII;lIlh'о .1.'ll.lЩ'1еС1те ceo;'icтea nефтеЙ и 1iефтепродунтов
ПРС.:lOмлеНIIЯ нефтеПРОДУI;ТОП при обычном дневном И!1II :элен:тричеСI,ОМ
освещении I\aH прп 1,омнатноЙ, тап и при повышенной темиературе
(до +700 С). Рефран:тометры тииа Пульфрпха (отечественная модп
фикацпя рефраНТО!\1етр ИРФ 23) болсе совершенны и применяются
в тех сл'учаях, I,оrда требуется более ПЫСOIшя точность IIзыерения.
ПОI\аза тели преломления и дис
персия ИЮ,Iеряются при освещении
нефтепродукта монохрш.'Ш тичеспим
свстом, а именно для липни
D натрия (желтая часть спеI\тра) 11
аппий С, F и G водорода (COOTBeT
ственно нрасная, rолубая и фио
летовая части спектра). При пзме
репии попазателя преломления для
ШlНПll С, F п G водорода в I ачестве
llСТОЧНИIШ света пользуются rell
слеровсн:ими трубками, наполнен
IIЫ:МИ ВОДОрОДOJl.I. T стройство при
боров и меТОДИI\а измерения пона
зателей преломления и дисперспп
пефтепродуптов описаны n спе
ЦЩ1ЛЬНОЙ литературе *.
ПОЛЯРИl'tlетрил нефтей
При прохождении через неф
теПрОДУIПЫ полярпзованноrо луча
ero плоскость поляризации оказы
вается повернутой. относительно
первоначальноrо положения на He
I\ОТОрЫЙ yrол, называемый уrлои
вращения плоскости поляризацип.
Вращение это может происхо
дпть как влево, так и вправо. Для
большей части нефтей харю,терно правое вращение ПЛОСI{QСТИ поля
ризации; есть и левовращающие нефти (30НДСКИХ островов).
ХимичеСIШЯ прпрода веществ, вызывающих оптичеСI,УЮ актив
ность нефтей, интересовала l\1ноrих исследователей в связи с теориями
о Пl)QИСХОfIщении нефти. Непоторые исследователи объясняли опти
ческую аI,ТИПНОСТЬ нефтей наличием в ннх продуктов распада холе
стерина 11 фптостерllна (холестерин встречается в желчи, рыбьем
жире, яичном жеJIТI.;е, фитостерип в раСТIIтельных маслах и жи
рах). ИСI;усствеиные нефти не обладают оптпчеСI{Qll актипностыо.
Рпс. 4\). РефРaJ\ТО}ЮТР Аббе:
1 ЗРПТС.i1I.JП:НI тр"уОа; 2. a[,yпrrp; 3
опрапа; 4: <.ЗСрI';ПЛО; .5 ССНТОР С дсле--
ППЯl\1И; 6 TCp:\IOi\ICTp; 7 DlIl:IT; 8
НОl\mснсtlIНIОIIпап .СJIСТС;\Ш.
* Рыб а 1, Б. I\'1., Апалпз пефl'П II пефТ8П]JОДУI{ТОВ, rостоптеХП lДат,
l\)(i:2, стр. S3 92.
А птидетопациоппые свойства иеп:пlllов
101
:ИсследопаПШI, проведенпые 13 fрозНИИ, ПОJШЗШШ, что -::пефти,
боrатые парафиновыми и пафтенопьшп уrлеподородам:и, Харar{Тери
ЗУIOтся ыалоii:, а пафтеНОВЫШI парома тичесIПВШ уrле130дородами
ВЫСОЕОй оптпчеcr-;оп ю(типиостыо.
П олярпметри-чеСlше cBoiiCТBa нефтей определяют при ПЮlОЩИ
поштрнмеТрОIJ пли сахариметров.
АНТИДЕТОПАЦИОI-IНЬШ СВОНСТВА БЕНЗИНОВ
IIпоrда работа I{арбюраторноrо дпиrателя сопровождается rpo;\I
ЮН! стун:ом 1I ДРУП-IМИ неполаДIШl\1И, назыпаемыми детонацпеii.
Детонация приподит 1\: переrреву двиrателя, снишеншо ero l\ЮЩ
ностп, разрушеншо деталей шатунно поршиевоi:i rруппы и т. д.
ПричиноЙ детонацпи AIOrYT быть различные фar-':торы, связаниые
с ХlIмпчеСЮ-IМ составом топ.пива, 1\ОНСТРУI\ТИВИЫМИ особениостями
Д13пrаl'еля, -степеиью СII\аТШI 1I Т. д. Из iЮIДIШХ уrлевоДОРОДОВ, входя
щпх В состап бензппов, п::шбольшеЙ способностыо вызывать дeTOHa
ЦIПО обладают парафиновые уrлеводороды НОр Iальноrо строения.
ПарафПНОDые уrЛeIlОДОрОДЫ ИЗ0строения и ароиатичеСI{ие уrлев(}до
роды, наоборот, х:арar,теризуются наИ13ысшей антидетонационноii
способностью, пафтены п ОJIефииы заНИll1ают ПРОll-Iежуточное поло
жеШIe .
АППIДетопаЦИОIIная способность (пначе детонационная стой
I-':OCТI,) пзопарафПI:IОВЫХ уrлеводородов повытается с увеличение 1
числа меТIIЛЬНЫХ rрупп в молет,уле; ароматичеСБИХ уrлеводородоп
с упеличенпеи молеI,УJIярпоrо веса и разветвлением БОБОВЫХ цепеЙ;
нафтеновых е раЗ13еТ13лени<ш БОI-;ОВЫХ цепей. Детонационная стой
т,ость о.llефипо13 возрастает с приближением двойиоЙ связи !{ центру
IIIолен:улы. Нормальные парафпиовые уrлеводороды тем больше
способны вызывать детонацию, чем больше их молекулярныЙ вес.
Из этоrо ыожно сделать выпод, что наимею,шеЙ детонационной CTOЙ
костью обладают те уrлеподороды, I(OTOpbIe леп\О оr-.:исляются IШСЛО
родо;н воздуха. При отшслеI-IIШ пх образуются I'идропереЮIСП.
е повышением темпера туры n период сш:атия: l1абочсu смеси в ци
лпндре дппrателя rидропереI\ИСИ столь быстро распадаются с бурпыы
выделением тепла, что происходит воспламенение обраSУЮЩJIХСП
ПРОДУI{ТОВ. Распад rидропереlшсеu сопровождается обраЗ0ванпеы
промежуточных соединений, способствующих ВО3ШIКновеншо новых
rидропереннсей. Тюшм образом, окислсипе топлива приобретает
харю\Тер цепноii реarЩIШ.
Для повыенияя детонационноЙ сто:fu{ости бензинов 1\ НЮI добав
ляют присаДIШ, прерываIощие цепные реar{цни ОIшсления. В начестве
таБQЙ присадки широно приыеняется тетраэтилсвинец РЬ(С 2 Н 5 )4;
n последнее время за рубежом начали применять таю!{с тетраметш[
с.впнец Pb(eH: )4 и НСБоторые соединения марrанца. При 2000 е
тетраэтилсвинец (тэе) разлаrается с выделением С13инца, !{оторый
А 1l1l!uдсmОlUЩllОllll ые сиийСllIilа ОСll.зUllОil
10:3
ствует процептноыу содера-шнию IIЗООI{тапа (2,2,4 ТРИМСТIIJшенrюra)
в Сl\lеси с Ikl'ептarIО I, I,оторая при стандартных условиях НСПЫТRIШЯ
проявляет таI,УЮ ;не детонацнонную стойн:ость, ]ШI{ и испытуемый
бен нн. В Да;rьнеiiше l было установлено, что неl{оторые уrлеВОr\О
ро;:l,Ы имеют о]-(тановые числа ниже нулп Il выше 100.
Рпс. 50. ДШ1rатель для определенпя 01;тановых ЧlIсел
бепзипов.
Существует несь:ольн:о методов определения детонационной стой
]\Остп бензинов. Важнейпше из них 1\IOТОрнып, исследоватеЛЬСI\ИП
II те шературный. Режим работы двиrателя при наждом из методов
хараь:теризуется данными, приведепныlии в табл. 11.
Iоторный метод i:IрименяIOТ для оценни детонационной стойн:ости
бензинов с ОI,тановым числом ниже 100 и для двиrателей, работа
ющнх на бедных смесях *. Испытанпя проводят на устаНОВ1\е,
'!' Бс;щоii ТОllШIIJо воздушноii с шсыо пазьшается c Iecb, содержащая пзбы
ТOI, па;цуха по сравпепmо с теореТIIЧССЮ1 пеоБХОД1Н1ЫilI ДЛП сrораппл ТОПЛПllа,
UOl'3TUii содер;1iащал пзбытOI, ТОIIЛIШа.
ни rJt. 111. Фи3U1,о хи.1tlt'lеСh:ltе саоiiствп пефтеЙ lt llеr{JlпепродУli1поа
Т n G с[ п Ц а '11. РеЖIll\1 работы ДВПI'lIтелл IIрИ олрсдслеНIШ ОI(Т1\ПОllОI'О 1Jпсла
Rзрбюраторных ТОI!ЛIШ раЗЛПЧНЫllllI l\IСТОДПl\Ш
Метод пспытаШIl1
ПоназатеЛlI
ilIOТОрПЫЙ
псследова тсль \
снпit
ТС1шераТУjJныii
Испыт'уЮlЫе ТОПЛПIJН АШШЦПО1IIIЬШ II АIJтшloБпльпые Авпацпонт>ш
аВТО;VlOБПJlьные беПЗ!IНЫ беНЗIIПЫ
бензlIIIЫ
Числ() оборотов IJ ЫIIIIYTY 000 600 12(10
Температура, р, С
рабочеЙ СМССIl 149 Не 1{ОПТРОJIП '104,;)
руетсн
масла п иартере 58 58 б(j
охлашдшощей ШПДКОСТII 100 '100 '190,;)
Yl'OJl оrюрешеНШ1 зажптаппп
до IJС'рхпrr"I rrpТDoii точюr,
rpa)r. 26 13 35
(при степепп дли всех CTe ДЛЯ всех CTe
сшатпн 5) пенеЙ СiIШТИЯ пенеii сжатпи
переМСIШЫi'r постоннньШ: постояппыЙ
состоящеЙ из одноцишшдровоrо двurатеШI с переменной степенью
сжатия,тормозноrо оборудования в виде MOTopa I"eHepaTopa (аСПНХрОR
нып элеI\ТРОМОТОР) и устройства для 3Ю1ера детонации. Степень сщатия
можно изменять вручную от 4 До 10 посредством червячноrо ыexa
НИ3l\Ia. С изменением степени сжатия автомаТIIЧеСI\И меняется уrол
опережения зажиrания. Карбюратор реrулируют на МaI(СИЫУМ
детонации во время опыта в зависимости от состава смеси. Состав
смеси реrулируют изменением НаТIOра топлива у ЖИlшера путем
поднятия или ОПУСI\аНия топливных бачков. Bcero имеется трп
баЧ1\а.
При исследоватеJIЬС1,Оl\I методе испыташIЯ проводят по той же
ыеТОДИI\е, что и при моторном методе.
Обычно испытуемое топливо сравнивают не с первичны:ми этало
наl\Ш (И300I\та'uОl\I и n rептано:м:), а со вторичными, предварительно
тарированными по первичным эталонам. В качестве вторичных эта
лонных топлив применяют, например, смеси теХНIIЧескоrо И300I\тана
с бензином Б 70. Результаты тарироВIШ представляют в Iнще rрафи
r';OB. Такой rрафик для УI\азанных выше первичпых и вторичных
эталонных топлив представлен на рис. 51.
О1пановое число бензинов определяют следующим образом.
Приrотавливают такие две смеси теХНIIЧесноrо, эталонноrо ИЗ00нтана
(ТЭИ) и бензина Б 70, для н:оторых ОI{тановые числа отличаются
друr от друrа не более чем на два пуш{та, и одна детонирует сильнее,
а друrая слабее испытуемоrо топлиВа. Смеси заливают в два свобод
ных 'uаЧI\а (л третий помещают испытуеыыiJ бензин). Состав rорючеп
А llТnllдеТnОllП/{1I0/l/LЫI! cвoйcтnвa 6епЭllllов
105
смеси реrулируют па l\IaI{СИМУМ детонации, сохраняя пеИЗilIепной
степепь сжатия. Затем приступают н: определению OI\TaHOBOro числа
топлива. Двиrатель переводят попеременно на топливо из первоrо,
BToporo и TpeTbero бач!{ов, Iшжды:!I раз спимая по!{азапия Уlшзателя
детонации. На I\аждом rорючеl\I испытание проподят по 3 раза и BЫ
числяют средпее а рифметичес]{ое ПОI{азапий деТОНации. За тем под
считывают содержание ТЭИ (В Х ' вес. %) в смеси с Б 70, ЭIшивалент
поЙ по детопации испытуемому образцу:
bl b
Bx==Bl+(B2 Bl)
Ь 1 Ь 2
rlie В 1 IIВ,,- сщ\еР,Еll1шеТЭПIJСШ'СJl,
N!ТОПП РУ1Ощеl'I CO()TB<'T
СТlJеШ]iJ СПЛЫIi'е 11 с;ш
бее IIСQЫТУ<')ЮI'О топ
.1: IIll а, пес. " 'п ;
ь средпее арJll[J:I\еТПЧi'СI,ое
НЗ отсчетов по У1;аза
тел 10 I\етопаЦIJ 11 i ;lЯ IlC
пыуy (»10ro ТОПJllша;
Ь 1 11 Ь,,- то а,е дли cMi'ceii, ДCTO
П11РУ1ОЩIL'I: соотвеТСТIJi'П
по спльнее П слабее пс
IlЫ Tyel\IOrO топлшза.
По наЙденноЙ величине В,. иа
rрафИI{е рис. 51 паходят OI{тaHO
вое число испытуемоrо бепзина.
ПолучеппыЙ результат ОI';руrляют
с точпостью до одпой десятой.
(81)
!ОО
'
82
"" 84.
.S>c::.
'С5'"
'" l': 78
. с::.
<s>:
20 40 80 80 100
Соf!8рЖClНLLе ТЗН 8 снеси
с Б 70, 8ес. %
РIIС. 51. rрафrщ IIересчета Ol;TaHO
ПЫХ чпсел от вторпчных эталОППЫХ
ТОIIЛlШ 1, первпчпым.
Прпм('р. Прп Ilспытаll!lII ТОl\,Тшва ыоторпьш ;'leTO; O)1 ПОJlучепы СJlеДУlOщпе
pe:.Jy,TIbTaTH:
ТОП,I1IВО
Содераi<1!ше
1'3 II в С;\IССИ
С 13 70
ПЛII в ан ВП
Dнлеп'rноti
елеен, Вес. %
IIОI\{.lЗПНIIЯ УНС1ззтелн
деТOIlаЦlIl1
JНСПСРIЩСII I С]lCДШIC аJ1lIф
'ТёlЛЬПЫС i\IетпчсснlТС
Пспытуюroе .......
ПерlJая IJТО}Jl!'1Ш\Н ;JТllJIOIIIIШI
С:IIесь .........
Вторая IJТОрIlЧliан Э'П\J!ОНП<\Н
смесь ........
И; 5.!t; 5!1 Ь == 54,3
84 50; 5(;; ;)5 ь 55,7
1
8О 41; 41: 41 11,,- 41
JI0,'ll>ЗУЛС1, ф()Р)lулоii (81), IJЫЧIlсллем
!..r: 7 ...!. ':)
В ==8! 1 ' (86 8 !. ) ,);], ;H,,, === 8 I. "I П
х 1 1 55,7 4'1 '-'
ОGрнщаПС1, 1, !Uю\ле IJТОjJllЧllЫХ ;J'ПlJ\ОПОIJ (рпс. :i 1), IIl!:\:IJ; ШI, что ;)ТШ1У
OTlJe'HI( T 'OI,TallOIНle ЧIIС-Л() !J:i,O.
106 rл. 111. Фllil/ll;о .7'1I.1illl[ссr;zlе сот/стоа lIerfJтeil 1I IlсфтспРОU!ll;тоо
Для апиацпонных бензIШОВ с ОJ,танопым числом выше '100 дeTO
иациониая СТОЙI,ОСТЬ опре)1,еляется теi\Iпсратурньш методом на беДИОII
смеси. :Метод базируется на том, что при работе двиrателя с детопа
циеп стеНIi:И ц:шпruдра Нal'рСIШЮТСЯ тем сильнсс, чем БОJlьше ДCTOHa
цпя. Температура стешш измерястся термопароЙ ((темпераТУРНОII
свсчоii:}»), пстапленноil n rолоВJ,У ЦПЛlIндра JI связанноп с особым
rальпанометром. Детонационная ctoiiI-;ОСТI> 11 ЭТОl\\ случае пыраiЕается
усJiопныJloи OI-;тановЬJМП чпсла;,II1. IП\-;а:rа условных онтановых чпсс.'1
состаплена по смссям JIЗООJ;тана с тетра3ТJШСНПНЦОl\I.
ОЕтановые ЧПСJIа, определеппые разнымн ыетодамп, различаются
мсжду собоп. В СПЯ3П с этим прпнято ПО;\Ieчать, IШI,ПМ методом было
найдено ОIпановое число. -Услошшпсь оuозначать: ММ моторныЙ
метод; ИМ ПССJlедопаТСЛЬСЮlii метод и ТЫ тсмпературныЙ
ыетод. Разницу в значепппх ОJ,таиовых чиссл, паiiденных исследо
паТСЛ!,СI\ИМ п lVlOTOPHbl;\I Т\leToдaMH, пменуют (<чувствшпеЛЫ-lOстыо
беIl3U7-1Ш). '3наченпя ОJ\ТЮiовоrо чпсла и ЧУПСТIштельности уrлеводо
родоJЗ, входящих в состап бензпнов, припедены в табл. '12.
ОJ,онча тельную оцеш-;у детоиацпоипоп стопн:остп бензинов про
JJОДЯТ путеи дорожных ИСIJытапиii. Для опредсления тю.; называеilIоrо
дорожиоrо ОIi:тапопоrо числа (Д. О. Ч.) ОСУЩССТПЛЯIOтся длительные
J[ трудоеМЮI8 испытаппя на БОJIЬШО:\I числе аптоыоБИJlеfr ра;ШНЧШ,JХ
маРОЕ. Существует l\ШОj-I\естпо rрафичеСI,ИХ JI аналитичеСI';ИХ завпс.п
l\lOCTei'I для выражения дорожноrо ОIпановоrо числа. Тю" приведси
ные нпже формулы связывают дорожное он:тановое чпсло с OJaaHO
ВЫМII числами по моторному (М. О. Ч.) и исследопатсльс.I-;ОМУ
(И. N. Ч.) методам, а таЮl{е с содержаННСllI нспредспьных уr,'!С!}ОД(l
родов JI Т8С в бензинах.
Для обычноrо бензина:
Д. о. Ч. 22,I+О,363 П. О. Ч.+О.418 1\1, о. Ч. 0,I2(% О,1]ефПIJ()]) !
+0,84.5 (ТЭС, ,м/л) (82)
Д[IЯ высон:осортноrо бензина:
Д. о. Ч. 42,9+0,273 Н. О. Ч.+О,:313 Н. О. Ч. О,4.S(% ()лефПIIO!JН
+ 1,1 (ТиС, ,llЛ/Л) (83)
Друrоп харar,;териспшоп детопацнонноп СТОТШОСТJI авиаЦИОJ-IНЫХ
бензинов является сортность. Сортность определяют на одноцилпп
дрОПО;\1 двпrателе оБЫЧlIO при работе на Gurатой смеси. В IшчесТlЮ
эталонноrо топлива ПРИ;'vlеняют теХНIiчеСI-шii эталонныu ИЗООЕТЮI
с добаВI\ОП тетраэтплсвинца (п пидс этиловоп iЮIДI-;QСТИ). Испыташш
проводят при следу:ющпх основных УСJiОВПЯХ: r-;оэффициент JI3UЫТlШ
поздуха O,6 0,7; число оборотов двиrате,'!я n шшуту '1800; степень
сжа тия 7,3; темпера тура ОХJIЮJ\ДaIощеп iЕидr-;ос тн 1\)00 с; даВЛСШIС
ВПРЫСI;:а тошrипа 84 ат. Подбирают тar,ую смесь JI300Iаюш с ЭТШIО '
воп ЖIЩI';ОСТЫО, при работе на н:оторой дпнrа те,;ть развипаст тю,:ую
108 J'л. /1/. (jJtI:;I/,НО .'l:tl.llltчес},ие саОйСIII6а иefpтeli и нефтеllродfл;тО!J
;-ЕС 1\IOЩНОСТЬ, I{ar;: и при работе на исиытуе"ThIOI\l беНЗlше. 3атем по
l'p афШI: у , рис. 52 находя т сортность пспытуемо1'О 'I'опшша. Величину
сортности ОЕРУ1'ШlIOТ с точностыо до единицы.
BbICOI\OoH:TaHOBbIe аI3пацпонпые uеllЭIШЫ обычно J\Iаiн,ируют дl10U
иы:ми ЧIIСJIaЫИ, ЧИСЛlIтель н:оторых означает OI,TaHOBoe число при
работе па бедной сыесп, а знаменатель сортпость. при работС:'
на БО1'атой смесп. СОрТНОСТЬ ПGIшэывает, на СI{ОЛЫ\о процентов
мо:ш:ет повыситьсн .roЩЕОСТЬ ДВИ1'ателя при работе на даННО1\l топливе
по сравнев:шо с работоЙ на чпстом lIЗООI{ТЮIe. Например, на бензине
Б 100/130 ДВП1'атель способен раЗllIшать мощность, на 30% большую,
чем па ЧlIС том изоон:тапе.
lЮСШIАМЕПЯЕМОСТЬ ДИ3ЕЛЬНЫХ
ТОПЛИВ
Дизельные ДВИ1'ате,ш в последнее время получают все более
ШИРОI,ое распространение, тю, IШI, пмеют значптеЛЫlые преИ:ilIУ
щества перед н:арбюра торньшп ДВИ1'а телшш: высон:ую экономичность;
меньший расход топшша (на 30 40 %); примепение II I\ачестпе TOn
лпва менее дефицитных нефтяных фракцпй (l,еРОСИНО 1'азоЙлевых);
меньшую опаспость в поашрном отпошенпп и др. н: недостаТЕам
дпзельных ДВИ1'ателеЙ по сравненшо с lшрбюраторными относятся:
больmНll расход J\юталла, J\Iеньшее число оборотов, более сложный
заПУСl{ и др.
Дизельное топливо в отлнчне от r;:арбroраторно1'О вводптся
в цилиндр ДВИ1'ателя не в парообраЗНО1\l, а n н:апеЛЬНО iIШДКОМ c.OCTO
янии. Вначале в цплнндр засасывается воздух, СЖllivшется поршпем
до давления OI{OJIO ;)5 50 ат, в результате че1'О температура сжа
1'01'0 воздуха повышается до 500 7000 С, за тем впрысюшается
топливо. Испаряясь в столь жеСТI,ИХ ус.ловиях, топливо интенсивно
оюrсляется и самовоспламеняется. Чем меньше ИНДУIЩИОННЫЙ пе
риод, т. е. время от момента BnpbICI,a до самовоспламенения (за
дерШIi:а самовоспламенения) топлива, и чем плавнее протеlшет CTO
рапие, тем выше считается I\ачество дизельно1'О топлива. Характер
самовоспламенения топлив в дизельных двиrателях выражают
цетаиовым числом и дизельным индексом.
Цетановое число ПОl\азывает процентиое содержание цетана
(lН'С:'ЕсадеIшна) в смеси с а меТИJшафталипом, самовоспламеняемость
]\оторой в стандартном ДВИ1'ателе эrшивалентна самовоспламеняемости
в тех же условиях испытуемо1'О ТОПЛИВа. Цетановое число цетана
условно принято за '100, а а метилнафталина за пуль. Наиболь
шюш цетановыми числами обладают нормальные парафиновые
У1'леводороды, затем следуют парафнновьre У1'леводороды пзострое
нил, нафтеновые и, ню,онец, аРО"IaтичеСIi:ие У1'леводороды. Боль
шинство непредеJlЬНЫХ У1'леводородов имеет ИП3Iше цетановые числа,
однarl:О НOl\Оторые из них, например цетен, являются ИСl\лючением.
Воспла.l1еllяе.ll0сть дU.JС,'IЫlьи IilО/UIIП
109
С повышопием l\IолеН:УШlрпоrо песа и те lПературы ЫПlСШlН пара
финовых уrлеподородоп цетанопыо чпсла IIХ увелпчиваютен. При BBe
дении UOl';OBbIX парафиновых цепей в ;1l0леIi:ТIЫ нафтеновых уrле
водородоп их цетановые числа СIПIfЕarотся, а н случае аРОМ:lтпчеСll:ПХ
уrлеподородов попышаются. С упелпчепшт числа ЦШ';ЛОI3 в J\IОЛU
I,улах ароматичесr,пх уrлеПОДОРОДОD цетанопые числа JlХ сrШfI,aIотс;:r.
Рис. 53. У стапощш
для определеппя цe
таПОБЫХ чтrсеЛДIIзеJIЬ
пых ТОJJШШ:
1 чуrупнап ПЛП'fi1; :2
двпrНТСJIЪ; j ВП3IIрпая
труОа; -1 1\I[lХОВП!, ДЛН
113l\IСПСППП стспс.пп riHa
тип; 5 I\ОIlР.СНСН'I'ОР;
о ТQПJIIIilПЬн.' uачш;:;
7 пу. !ЬТ УП])[Ш IеI!IШ.
Существует три метода определения цетановых чисел: 1) по
н:ритичеСН:ОII степени сжатия, 2) по периоду запаздьшания воспла
менения, 3) по совпадению вспышен:. Наиболее простым из них
является метод совпадения пспышек. Длп испытаний IIспользуется
ОДНоцилиндропая установн:а (рис. 53), снабженная двиrатеJlем с ди
зельной rОЛОВIi:ОЙ. Мо:менты впрысн:а II самовоспламенения топлива
ФИI{СИРУIOтся с помощью ЭЛeIпромеханичеСIШХ ИНДИIшторов, связан
ных с безынерционными неоновыми лампами, наХОДЯЩИllIИСЯ на
маховике двиrателя. Впереди находится лаl\ШОЧIШ, связанная с иnди
катором воспламенения. Степень сжатия мошно изменять от 7 до 23.
Определение цетановоrо числа сводится к следующему. На TOBap
ном дизельном топливе устанавливают стандартный режимраБОТLI
двиrателя. 3атем П8реводят двиrатель на испытуемое топливо и pery
лируют подачу топлива в пределах 13 :t 0,5 JlМ/JlLШI. УстаIIавлп
вают уrол ВПРЫСIШ 130 до верхней мертпоп ТОЧIШ и снижают степень
сжатия до минимальпоi:i величины, при I{OTOpOIr двиrатель работает
110 r.r. 111. ФиЗ1ШО :'С1I.lt:l'lес{ще ceo:'icтea liефтеii 1l пефтепроDUliтпв
без перебоев. После этоrо увеличивают степень сжатия на 2 eДH
нпцы и устанавливают совпадение ВСПЫПleI{ неоновых ламп, с()еди
ненных с ПНДИI\а торами ВПРЫСI{а и воспламенения. П рп переIшюче
нии работы двиrа теля с ОДНОI'О топлива на друrое реп:о:мендуется
проработа ть на нем не IIIeHee 5 _нин для ПРОМЫВI{и топливноiI системы
и установления реЖИi\Ш. Нахошдение степенп сжатия должно быть
повторено не IeHee В раз н взят средниЙ результа т.
60
с..;
40
"%
20
О 20 ,;() t?O 80 /00
Со8еРЗlr;С!lil.ll3' f3IZЗОUЛJl ПОfll10Lt
переС'оН!щ, 8 снеси с С'tZ$оuлеl'1
пирол-иза J OtJZ,fJi'1H. % ..
Рпс. 54. fрафIШ пересчета цетаПОIJЫХ
:чисел от IJТОрПЧПЫХ этаЛОllШ,1Х ТОПJШВ
1; перШ1ЧИЫМ.
;::j
:;;
50
:;;
'J. чО
45 55 6'5
цетано!}ое ЧI.lС-10
Рпс. 55. 3D.IJПСШIOСТЬ мешду цeTaHO
IJbIM чпслом П ДIIзеЛЬПЫ 1 инде1шщr.
Цетановое число, т. е. содераЖIIпе цетана (А,,,) в объе ш. %
в смеси с а.: IIIeтилнафтаЛIrnом, эп:впвалентноЙ по воспламеняемости
испытуе;VIOII!У топливу, IIаходят по формуле
o.l a
Ax Al+(A2 Al)
al a.2
(84.)
rде А 1 содержашш цеТi\па в Сil!еси с сх reтплпафталпиом, дающ'еi.i: СОDl1адеllпе
IJСПЫШЩ, прп большей степеIШ сжатпя al, qeM пспытуаыое ТОПЛIIIJО,
т. е. с reсп с меПЬШШ1 цетаПОIJЫМ 'ШСЛОМ;
А 2 то же IJ смесп, дающсй соппадеппе вспыше1, при меиьшеll степенп
сжатпя (0.2)' чем пспытуе 1ое ТОПЛIIВО, т. е. смесп с ббЛЬШШ1 цетаИОIJЬШ
ЧПСJI O 1;
а среЮICе арпф reТIlчесное зпачешш степепп сжатпя при работе па IIСШ,1
Tye 10M ТОПЛIIВе.
ПОСI{ОЛЫ\У перlJИЧНые эталоны ИНдивидуальные уrлеводороды
весьма дорurи, на ПРЮ\ТИI{е пользуются вторичными ;налонами,
протарированнымн по первнчным (рис. 54). В начестве вторичных
эталонных топлив прпменяIOТ, наприм:ер, смесь ,rаЗОllлевых фрющиii:
прямоЙ переrоНIШ и процесса пиролиза.
Сложность l\IOTOpHLlX методов оцеНI\И воспламеняеllIОСТИ ДIIзель
пых топлпв :шставила исследователей искать падежную зависимость
ФраhЩtlОl/.l/.ыr'i соста.в
111
ыеаЩУ цетаповым ЧИСЛОllI II фllЗIII':о химичесri:ИllПI I,:опстаитами этих
топлив. Общепризнанной величиноii, связьпшющеii воспламеияемость
ДШJeЛЬНО1'О топлива с анилиновой точrюЙ и ШIOтностыо, является
Пц,?ельны.й ипдe c (Д. И.), определяе IЫЙ по формуле
Д И ('1,8А +32) (141,5 13[,5рШ (85)
. . 100pit
I';\C' А [lIш,:rlIIювая ТОЧ1Ш iIСllЫТУ{')ЮI'() тошпшu, ос;
i'И ОТllОСПТСJ1ЫШl1 плотность тОПЛIIва.
Связь 1IrеjНДУ цетаповым ЧИСЛОМ и дизельныl\I lllIiLeIi:C01l1 ПОI\азана
на рис. 55.
Цетановое число можно подсчитать по 1'рупповоыу У1'JIепоДОрод
ноыу составу Дизельно1'О топлива, пользуясь фОРЫУJIOЙ
Ц. ч. 0,85П+О,1Н 0,2А
(86)
]';(l' П, н н А СООТIJеТСТIJеШ1О процептпос содеjШёШIIIС парафпповых, пафт{'
IIОIJЫХ п UрЮIaТIl'lеСЮIХ уrлеВОДОjJОДОВ.
Из, форыулы (86) следует, что с увеличением содершания apOMa
ТIIчеСI,ИХ: уrлеводородов цетановое число поннжается. Для e1'o
повышения из Дизельных фрю{ций извлеIШЮТ аР01lПlтичеСIше УI'ле
ВОДОрО;J,Ы или применяют специальные добавки, из I':ОТОРЫХ иаибо
.пес эффеr,:тивны алюшнитраты, 1'идропереIШСИ и ДРУI'ие соедиие
пия, усr':ОРЯIOщие процесс предпламенно1'О OIшсления топлива и
обле1'чаlOщие ТЮШl\l образом e1'o воспламенение. При добавлении
1,5 2,O объемн. % тю{их присадон цетановое ЧИСЛО повышается
па 16 20 ПУЮi:ТОВ.
ФРАКЦИОШIЫИ СОСТАВ
Нефть п пефтеПРОДУ1{ТЫ представляют собоЙ тar,:ую сложную
сиесь уrлевоДОРОДОВ и неУ1'леводородных соединеинii, что обычными
методаып пере1'ОШ:И их певоз:можно разделить на индивидуальные
соеДПН8ШШ. И.аI{ правило, нефтп и пефтеПРОДУ1{ТЫ разделяют путем
пере1'OIШП па отдельпые частп, н:аждая из н:оторых является менее
с.пОiIШОЙ с;\юсыо. Тюше части принято называть францпш.IИ илп
ДИСТШ1JIН1'аllIП. Нефтяпые фрющип в ОТJIИчие от ИПДИIJIIдуальных
соеДIlпеппii не имеlOТ постоянноii темпера туры Iшпепия. ОНИ ВЫIШ
паlOТ в определенпых интервалах теl\шера тур, т. е. И}IеIOТ темпера
туру начала I,:ипеIПШ (Н. I\.) И I,:т-ща юшепия (1). 1:.). Температура
начала II Iюнца I{нпеппн зависит от ХИl\IПЧОСН:О1'О состава Фрю{ции.
Татшм образом, фрarЩНОННЫII состав нефти и нефтепродуктов
ПOl,:азьшает содержание в ШIХ (в объеЫIlЫХ пли весовых процентах)
различных франций, ВШ,Iшающпх в опредеJlенных теипературных
пределах. Этот ПОlшзатеJIЬ Ш\Iеет UOJlьшое прari:ТIlчеСl;ое зпаченио.
По ФраЫJ,IIOННОМУ составу пефТIl су;(ят о ТО:\оI, н:юше пефтепродун:ты
n R ЕЮ;ПХ IюлпчеСТIJах 1IlOjШI0 нз пое выделить. Фрari:ЦИОIIныii состап
112 rл. 111. Фиаиlт :СII.l!U'lеСh'llе сво 'ic mO[l Ilerpmeii и ItефтепродУI;тов
бензппоп харю{теризует их нспаряемость. Температура вьшнпаппя
10 объеi\Ш. % бепзина подазьшает ВО311IOЖПОСТЬ заПУСI{а двиrа теля
при НИ3I\ИХ температурах, температура вьпшпания 50 объемн. %
CI{QPOCTb проrрева двиrателя n: перехода на мепьшее илп большее
число оборотов и: т. д.
В обозначеШIС нефтяных фРaIщиil обычно входят температуры их
вьшипания: наприыер, выражение (<фраIЩИЯ 200 3500 С» 0значает
«ФlJaIЩИЯ, вьшипающая в интервале температур от 200 до 3500 С».
При определении фрющиониоrо состава
нефть или нефтепродун:т переrоняют II CTaH
дартном приборе при определенных условиях
и в системе I\Оординат температура время
(или температура oтrOH в процентах) строят
rрафин: вьшипания отдельных уrлеводородов
и их смесей. rоризонтальные участн:и 1 и 2 по
.лучеиной JI01\ШНОЙ линии (рис. 56) отвечают
температурам I{ипения индивидуальных уrле
водородов; нarшонные 3 и 4 изображают
процесс нипения смесей. Если для IШДИВИ
дуальных уrлеводородов температура на I\}Ш
воп вьшипания остается постоянной, то для
смесей, БЛИ3I\ИХ по температурам l{ипения IШМ
понентов, подобной постоянноD: температуры не
существует. На ОТДельпых участн:ах неУIШОН
иоrо ПОВI,ШIения температуры в местах пере
хода находят условные (<начальную» и «конеч
н yro », а между нюш «среднюю» температуры
I{ипения Ci\IeCH (ТОЧI\И А, В и С на ри:с. 56).
Прн пurревапип TaI\Oll сложноЙ смеси, I{aK нефть, в паровую
фазу пр8iI{де Bcero переходят НИ3I{он:ипящие I{омпоненты, облада
ющие ВЫСОI\ОЙ летучестью. ЧастllЧНО с ними уходят ВЫСОI{Qн:нпящие
номпоненты, однан:о I{онцентрация низн:он:ипящеrо Iшмпонента в па
рах всеrда больше, чем в I{ипящеЙ жидн:ости. По мере oTroHa ШI3I{О
Н:ИПЯЩИХ номпонептов oCTaTOI{ обоrащается ВЫСОlI:OI{ИПЯЩИМИ. По
СI\ОЛЬН:У давление насыщенных паров ВЫСОI{QI{ИПЯЩИХ I{оыпонептов
при данноЙ те lllературе ниже внешнеrо давления, кипение ВI\ОнеЧНО1l1
счете мошет преI\ратиться. Чтобы сделать кипение беЗ0становоч
НЫllI, ЖИДЮIii оста тон: непрерывио подоrревюот. При этом в паровое
пространство переходят все новые и повые н:омпоненты со все воз
растающими теrvшературами I{ипения. Отходящие пары н:онденси
руются, l\онденсат отбирают по интервала:м температур I\Ипения
I\Омпонентоп в виде отдельных нефтяных фракций.
Переrонн:у нефти II нефтеПРОДУI{ТОВ с целью разделения на фран:
ции lIIОIIШО осуществлять с постепенныll1 либо с ОДНОI{ратным испаре
ние1lI. При переrОНI\е с постепениьш испарени:ем образующпеся
пары непрерывно отводят Н3 переrонноrо аппарата, они I\онденси
<::1
ib
Вреня (отсон)
Рпс. 56. li:рпвая Ю[
пенпя C leClI 1,О)ШО
пептов:
А пачало юшешIП
смесп; n средIIflП TeM
пература НIIПСIllПI смссп;
С l;nнец юrпеНl!П CMe
си; 1 1I :2 '[смпсрату
ры I\IYIIСНИП ЧИСТЫХ HOM
ПОНСIIТОВ; J II <1 ТСi\YПС
ратуры I,ППС'IIIIП С!\Тl'rп
l\Оl\YПОIIСIlТОD.
Фраliциоппы й. состав
113
рутотся И охлаждаются в Iшнденсаторе ХОЛОДИЛЬН:И1\е и собираются
в приемнике в виде фРaJЩИЙ дистиллята. Напротив, Iюrда образу
,ющиеся в процессе HarpeBa пары не выводят из наrревательноrо
аппарата пока не будет достиrнута заданная температура, прп
иоторой в один прием (ОДНОI{ратно) отделяют паровyrо фазу от жид
IЮЙ, процесс именyrот переrонкой с ОДНОI{ратным испарением.
Ни постепенным, ни тем более однократным испарением невоз
можно добиться чеТlюrо разделения нефтепродукта на узкие фРaJЩИП,
таи I\aI{ часть ВЫСОl\ОI{ИПЯЩИХ компонентов :u.ереходит в дистиллят,
а часть НИЗКОI{ИПЯЩИХ остается в жидкой фазе. ПОЭТО1lIУ применяют
переrоику с дефлеrмацией или с рю{тифииациеii. Для :этоrо в Iюлбе
наrревают иефть или иефтепродукт. Образующиеся при переrОНI{е
пары, почти лишенные высоиоиипящих I{Оl\JПонентов, охлаждаются
в специальном аппа ра те дефлеrма торе и переХодят в жидкое
состояние флеrму. Флеrма, стеI\аЯ вниз, встречается со вновь
образоваВШlli'V!ИСЯ парами. В результате теплообмена НИЗlюиипящие
Iюмпоненты флеrмы испаряются, а высоItо!{ппящие н:оипоненты
паров Iюнденсирyrотся. При ТaJЮМ ионта1\те достиrается более четн:ое
разделеиие на фракции, чем без дефлеrмации.
Еще большей че.ТIЮСТЫО разделения харап:теризуется переrОIIIШ
с ректификацией. Аппарат для ТaJШЙ переrонки состоит из переrон
ной иолбы, ректифинационной колоНI{И, Iюнденсатора холодиль
НИI{а и приеМНИI{а. РеНТИфШ\аЦИЯ осуществляется в реI{ТИфIII\ацион
ных колонках.
Осиовой реКТИфИI\аЦИИ является ИОНТaI{Т между - ВОСХОДЯЩИ1l1
ПОТОIЮМ паров и стекающим вниз нонденсатом флеrмой. Пары
имеют более BblCOI{yrO температуру, чем флеrма, ПОЭТО1lIУ при KOH
танте происходит теплообмен. В результате этоrо НИЮ{ОIшпящие
номпоненты из флеrмы переходят в паровyrо фазу, а ВЫСОl\ОI\ИПЯ
щие коиденсирyrотся, переходя т в ЖИДIi:ОСТЬ. Для успешноrо
ведения процесс а ректифш{ации необходИ1lЮ ВО311ЮЖНО более тесное
сопрIlliосиовение между паровоЙ и ЖПДIШЙ фазами. Это достиrаеТСfI
при помощи особых IЮНТaJ{ТИРУЮЩИХ устройств, разыещенных
в колонне (насадон, тареЛОI{ и т. д.). От числа ступеней I{OHTaJaa
и количества флеrмы (орошения), СТЮ\ающей навстречу парЮJ,
в 'основном и зависит четкость разделения иомпонентов смеси.
Для образования флеrмы в верхней части колонны помещен KOHдeH
сатор. ,
Для определения франционноrо состава нефтей и нефтяных
фрaJЩИЙ в лабораторпоЙ ПРaJ{тике наибольшее распространение
получили СJlедyrощие пять методов переrоНIШ (первые четыре явля
ются разновидностями переrОШПI с постепеиным испарением):
1) низкотемпературная рю{тифш{ация для сжиженных ra30B
и фрaJЩИЙ уrлеводородов, кипящих при температуре ниже 200 с;
2) среднетемпературная переrонна для нефтеПРОДУЕТОВ, ВЫЮI
пающих до 3500 с;
8 ::;'ШDЗ 1000
J '" rл. 111. Фll.зl/7>о :r;ll.\тЧССI"I/С своiiстпп JlCrfiтCи lt Jlerpтeпpoo!/7ппOB
;:у) ВaI{УУllIная переrою,а для iЮIДI\ОстеЙ, вьпшпающих BЫllle
;j3U' с;
11) молекулярпая дистплляция д:rя ВЫСОЕоыолеl;УJIЩШЫХ B<?
щестп (папример, смол);
::i) переrошш 1IIетодоы однонратното испарения.
НI13Iютемпературпап реI;тпфикаЦIlП
()ДНОll 1I3 первых операциЙ, связанпых с определеПНС;\I фраIЩПОН
1I11l'0 состава нефти, является опрсделешIC I\Оличества и состава
])С\створенных в ней утдеводородных rазов. Для отделсния ПОСJ1ед
них сырую нефть в течепие 3 4 ч подоrревают до '150 2000 С в аппа
рате ИТI-\ дЛЯ разrошш нефти. НеСI;онденсировавшиеся rазы II JIer
ЕУЮ rШIОВНУЮ францию уrJ1еводороДОВ отбирают раздельпо: rаз
п rазоыетр, rоловную фран:цию в ъ:олбу, поrруженную в башо со
льдо),!. По он:опчании переrоин:н подсчитьшают выход этих ПРОДУ1{ТОВ
в весовых процентах' и затем переrопяют в аппарате ИИ3I,оте1lшера
турноЙ реr;тифшшции.
ОСНОВНЫМИ частями 81'0 являются Р81,ТИФШ,ЮJ;ионнан j;олош;а
II переrонная I\Олба. .колонна снабжена ВЮ{УУ1lШЫ1II I\ОЖУХОМ, Bepx
нля чаеть 1;ОТОРОТО переходит в сосуд Дыоара. Сюда в Iшчестве х.лад
атента :шодят iI\ИДIшIr воздух или азот. НО.тIOlша заполнена спнра,'!ь
пой насаДI;ОЙ из ПрОВОЛОI\И. Пары сверху I\ОЛОШ;Н отводятся через
ноидеисатор в I\алнброванныii прнемшп" помещенный в термостат.
Те;lшературу отходящих из I{ОЛОШ\I1 паров замеряют с помощью
ТСР:lюпары, находящеЙся в нонденсаторе, а давление ртутным
MC\HO leTpOlII. Переrонная I,олба снабжена ЭJIектрообоrревом.
Предварнтельно снижают температуру в понденсаторе до '1800 С,
а !'аЗ освобождают от СО 2 П Н 20. В нижпюю часть I{ОЛОЮ\П (в I,олбу)
вподят определенное I\ОJшчество rаза и прпступают 1, переrопке.
ВI\ШОЧaIОТ натрев н:олбы в нилшеi'r части IШJIOНП:П и, осторожно
ОТЕрывая кран, переПУСIШЮТ выделяющиеся пары из I{ОЛОШ,И в ПРI1
еыню;. Натрев в I{ОJ1бе и охлаждение rаза в I\опдеисаторе ведут тю\,
чтобы ПО.тIучпть необходимое ДJШ ре1ппфин:ации I\оличество орошеюш.
Во вре1l!Я переrонн:и отмечают температуру и объсм паров, пере
шедших в приемник. По дапньш замеров строят j{рИВyrо переrОПКII.
rоризонтальпые участки ступепчатой I\рИВОll соответствуют ТС JПе
ратурам юшенпя индивидуаЛЫIЫХ уrлеподородов. Охла;ЩIенпе
I\ОЛОШШ, реI'истрацпя объе1lIа и температуры отоrнапноrо rаза peTY
.тIируются автоматпчеСIШ. Предусмотрена ДJ:ухступепчатая РeI{ТИ
фш;:ация с целью анализа rаза и более тяжелых утдеводородов,
выюшающпх до '1200 С. При тщательноЙ работе точность метода
соетапляст 01,OJ10 0,1 %. в аапнспмостн от состава. rаза апализ прОДо.l:
iI;[\С'тея :2 () Ч.
Фраl>ц1tоппый состав
и;)
Среднетемпсратурнал II вю{уумнал
переrошш
Для определенпя фРaJщпони()rо состава нефтеПРОДУIПОВ, Быыша
ющпх прп температуре выше 200 С, в завпсимости от треБУСl\IОЙ
чеТl{ОСТИ поrонораздеJlешш, I\ОJJпчества ПрОДУI\та, необходпмоrо для
последующих исследованпп, ето теРlюстоfшости и т. д. В нефтяных
лабораториях нашли пршreиенпе при60РЫ двух rрупп:
а) работающие без реl\ТПфЮ\аЦПИ (аппарат для разrою;и пефте
ПрОДУlаов по l'OCT 1за2 63; l\ол6а I{ляйзена; аппарат Боrдаllопа
для разr()нн:и мазутов II ПО.'!уrудрОПОR п др.);
Рпс. 'J7. AlllHIlJaT д:ш ОП]Jе;(СJ{ешш фрarщ!!Uш!UI'O состава нсфте
П]JОДУI\Т()D по I'QCT IЗ9:2 G3:
1 J'ЮJIUН; :2 [iо[!дсIIсатор х()':;IодlI,]ыlпi;; 3 ПРНС;\IIIIШ.
6) работающие с реI\тифю\ациеп (аппараты l'розНИИ,
Ц:ИАТИМ 58, APH 2; помимо этоrо для выдеJIения пндпппдуалъных
Уl'леводородов и У3I\Их нефтяных фрющип .....:... аппараты чешой п CBCpX
чеТI":ОlI ректифюшции l{азаНСI\Оrо, ЦИАТИ:М 56, А ЧР).
Аппарат для разrОНЮI нефтеПРОДУIПОП по rOCT 1392 G3 (рис. 57)
Ш,jПuчает стандартную Ъ:РУl'ЛОДОННУЮ I\олбу еМI\ОСТЬЮ 150 3/Л, XO. 10
ДIIJIЪНИR И приемнИI(, В I\олбу наливают 100 :ЛLЛ испытуеl!ОТО нефто
продукта и переrоняют содержимое со CI\OpOCTLIO 4 5 loLЛ/"1Пll-l.
Температуру, отвечающую моменту паденпя первой lШПЛП с OTBOД
ноп трубни, условилпсь считать температурой пачала юшенпя.
В*
116 Тл. 111. ФиаllliО Хll;мичеClШС свойства псфтеii l. Ilефтепродуюпов
При переrОНI е бензина, н:еросина далее отмечают температуры,
соответствующие отбору I\аЖДЫХ 10 объемн. % от сырья.
:КО:lба hляйзена слутпт для переrоНI\П ВЫСОI\ОI\ИПЯщиХ нефте
ПРОДУJ,ТОВ (мазутов и полуrудронов). Во избежанпе термичеСI\Оrо
i; ..fii1
I I I"I I
,,1, i
\;'!i '
'i
L:i'1
О \15" .. )
5 t J
I
i
I !
l r 1 l iol]
lil ,
IU I
I 1',\ j
f..-..-.--..L7 !
(j о ,y 11
c-' C:.J
Рис. ::18. Аппарат для разrоIПШ пеф
теПРОДУ1{ТОВ под вю,УУМОМ:
1 nОJlБQ; 2 ноlIденсатор холодll.'IыIIh;;
J приемнин; 4 вакуу щетр; 5 Ba
НУУil! насос.
I
I
I
I
I
I
I
ша 1
I F'
Пii':' Ii
l.1j, / I
,ocs;п
6 I
;;d
1 1' {[тN:c:e
,g
\ I I
2
/8
Рпс. 59. СхеА1а аппарата APH 2:
1 печь; 2 нуб; J буферная емкость;
4 приемнини; 5 I<онденса'rор; б HO
JIOIlJШ; 7 ловушна; 8 дифманометр; 9
BaKYYl\I HaCOc; 10 II 11 ваНУУМlIIетры.
разложения продун:та переrоНI;У ведут под вакуумом. В двухrорлу:ю
колбу (рис. 58) заливают испытуеJ\IЫЙ нефтепродукт. Воздушным
I\онденсатором холодильнИI\О;Й n системоЙ вакуумных линиЙ колбу
,соединяют с приемнИI\ОМ и BaI\YYM HaCOCOM. Температуру в жид
кости и парах замеряют с помощью TepM01lIeTpOB, УI\репленных в rop
JIOвинах н:олбы. Переrопку в вакууме ведут до температуры жидкости
не свыше 3700 С, избеrая таI\ИМ образом разложения (крекинrа)
нефтепродукта.
Аппарат Н. Ф. Боrданова предназначен для определения фрак
ционноrо состава масляных фракциЙ и парафина. Особенностыо
этоrо аппарата является 'I\олба с изоrнутым rорлом, покрытым
теплоизоляциеЙ. Это дает возможность снизить температуру HarpeBa
ПрОДУI\та и предохранить пары нефтеПРОДУI\та от разложения.
Подробное описание переrоНIШ см. в rOCT 9348 60.
ф [lПZ;Т(I/OIl1lыli состав
117
Описаппые выше аппараты, работающие без рен:тпфю;ацпи апа
лизируе iЫХ сыесеЙ, имеют ПИЗI\У:Ю ПО1'опоразделительну:ю способ
пость, что приводит п: зпачительноыу нале1'анию франциu. ПО:JТОl\IУ
рассмотренные I\ЮТОДЫ ИСПОJlЬЗyrот тОЛЫШ для прпGЛIIженноrо
опреде.'IСНПЯ фраI\ЦИОПНО1'О состава шпрОI\ИХ фРШЩИЙ.
Аппарат l розНИИ предназначен для определения потенциа,IЬ
Horo СОДСРj-I-\ания светлых (бензина, п:ероспна п днзелыI01'О топлива)
в нефтп. ОСНОВНЫМИ частями аппарата являются пере1'ОННЫU 1{уб,
реп:тифш,:ацпонная 1I:ОЛОШШ с парциальиым IшнденсаТОрОl\I, I{ондеlI
сатор хо;rrодпльнпн: n вануумные приемИIПШ. На аппарате rрознии
пере1'ОЮI:У ведут при аТ1lюсферном дав'лении под ВЮl:УУМОЫ. Через
15 20 ,Ют после ОI\ончапия атмосферной пере1'ОЮШ, I\О1'да теl\1ие
ратура jhПДI{ОСТИ в l{убе снизится до 2000 С, вюпочают вю{уум насос
п продоллшют пере1'ОfШУ под вю\уумом. Аппарат rрознии обладает
отиоспте, !ьно ВЫСОIi:ОЙ Фрющионирующей способносты.. Еще луч
вше результаты в этом отношении ДОСТП1'аЮТСJ1 n аппаратах ИТН.
II ЦИАТИl\I S8, на базе 1\ОТОрЫХ МОСНОВСIШ1l1 заводоы КИП в 1962 1'.
разработан н пала жен сериЙныЙ ПЫПУСI{ стандартноrо аппарата
APH 2 Д,ТJя разl'ОННИ пефтеЙ.
Аппарат APH 2 может быть использован для следующих цс.'1еu:
'1) ПОJlучение данных для построеПJШ I,РИВЫХ истиниых Te1l1nepa
тур IШПСИПЯ (ИТR);
2) установление потенциальнOI'О содержания фрarщиЙ;
3) получение У3Iшх фрющий с целью изучения 1'pynnoBo1'o У1'ле
нодорОДНО1'О состава.
Схеы3. аппарата APH 2 поп:азана на рис. 59. Основнымп COCTaB
пыми частями e1'o являются I\уб с элю{трона1'ревательноu печью
н реI{тификационная колонна с 1{Qнденсатором холодильнином и при
еМНШl:ами для дистиллятов. Ректификационная колонна диаметром
50 JltJlt, высотой 1016 J1tM обладает ПОI'Oноразделительной способ
постью, соответствyrощеЙ 20 теоретическим тареш,ам. RОЛОЮl:а запол
нена насаДI\ОЙ в виде спиралек из нихрОМОВОЙ ПРОВОЛОI\Н и снабжена
ЭЛЮl:трооБО1'ревом. -Узел ll:онденсации допускает полнyrо конденсацlПО
паров и возврат части конденсата в качестве орошения в I\ОЛОНКУ.
Стаидартом унифицированы основные, параметры пере1'ОШШ: C1\O
Iюсть, остаточное давление, кратность орошения и др. Скорость
пере1'ОЮШ должна соответствовать отбору 3 4 .11М прОДУ1{та в 1 J1tu1-l.
До 2000 С nepe1'oHHY ведут при атмосферном давлении, после че1'О
давление спижают до 10 J1Mt рт. ст., а по достижении температуры
:)200 С до 1 2 J1Ш рт. ст.
Аппараты чеТIl:оЁ: реI\тификации (А ЧР, Rазанс!{о1'О и др.)
способны разделять У1'левоДОрОДЫ, температуры кипения которых
различаются Bce1'o на 20 С и даже меньше. Для таноЙ рентификации
требyrотся аппараты с числом теоретических тарелок 50 '100.
В 1962 1'. МОСКОВСIШЙ завод «Нефтеll:ИШ) ОР1'анизовал серийныЙ
BbInycI{ аппаратов А ЧР. В них раз1'ОНЯIOТ ЖИДI\ОСТИ, выlinающиеe
118 l'л. 111. Фllаl!l.О Хll.l!llчеСl>llе свойства пефтеii Il llефтеnродУlimОrJ
ДО 1800 С, при 3. тмосферном даплонии, а спыше 1800 С под шшуу
:.IЮМ. Оснопные элементы аппарата (!шлба, Р8Iйпфиiшционная ЕОЛОlша
на 50 теореТИЧОСЮlХ TapeJlOI{, Rонденсатор холодильнИI" приемнини
ДИСТИJIЛЯТОП) выполнены из молпбденопоrо сте1ша и соединены :.IIеrЕДУ
собоп прп ПО1lIOЩИ шлифоп. Работа ЕОЛОННИ частично аПТОlllа тпзп
ропана: аптоматичеСЮI поддеРrъ:ипается постоянстпо ЕолпчесТIШ opo
шения, а при работе под паЕУУМОМ постоянстпо остаточноrо да13:rе
иня и' отбор нужноrо ЕОЛIlчества фрющиii; педется непрерывная
заппе1, температуры паров с помощью элеЕтронноrо ПОТОIlЦПШlетра.
Для аптоматичеС1шrо поддер:жанпя постоянстпа Еоличества орошения
предусмотрен специаЛЬНЫll нан:лонный. манометр, спязаНliЫЙ с pery
,штором перепада даплеюш lIIе:ш:ду перхней и нижнеп частшш I;:O
лонни. АВТО1lJaтичеС1Шй отбор фрющий обеспечипается прныеиениеNI
элеli:ТРО1lшrНИТlIоrо l{лапана.
Переrошш педется следующим образом. 3аrружают сырье n l;:олбу,
затем подают поду n нонденсаТОР ХОЛОДИJIЬНШi: и ПIшючюот обоrрев
lюлбы. Сначала !{олонке дают «захлебнутьсю), а за тем выводят ее на
нормальный режны работы. После Toro 1Ш1\ l{()лонна проработает
прн полноiVI возврате орошения 20 30"Шlп, начинают отбор фрющпй
дистиллята. При переrОНЕе в ПЮi:ууме задаются остаточным ДаПJIе
пие I, ноторое за тем поддерживается аПТО1lштичеСli:И прн ПOl\IOщи
ЭЛ8I{трон:оптю;:тноrо манометра, и разrОНI\У n пан:ууме ведут по тю;:оii
ше lIICТОДlше, I{Ю, п при атмосфеРНОlYl дапленип.
fолекулярнал днстнлляция
Переrонна, проподимая под очень низюш давлением ('10 4 .11j}L рт.
ст.), причем тю.;, что молеli:УЛЫ, переходящие в паровую фазу, пепро
рьшно удаляются, назьшается молекулярной Дистилляцией. В аппара
тах для МОЛ8Ii:УЛЯРНОЙ дистилляции параллельно поперХНОСТII :испаро
ния располаrают холодную конденсирующую поверхность. МеIlЩУ ЭТП
ми поверхностями молеI{УЛЫ, перешедшие n паропую фазу, ДПИiкутся
с минимальпым числом СТОЛIшовений (вследстпие rлуБОlюrо ПЮ\УУl\Ш)
n одном напраплении: от испаряющей поверхностн к I,онденсиру
ющей. Для полной I\онденсации пароп между Iюнденспрующей
поперхностыо и поперхностью пспарения поддержипается перепад
температур 1000 С.
Разделение исходной ЖИДIШЙ смеси в этом аппарате ПрОИСХОДIIТ
пследстпие не ТОЛЫШ чаСТIIЧноrо испарения, но и диффу:шп пароп
через ТОНIi:иIr слоп дистиллируемой жидкостп, СТ8IшющеЙ вдоль'
испа рЯIOщеп поперхпости.
По ЛЭIIrмюру С1ЮрОСТЬ пспарения описыпается ураппспие:.lI:
р
п
V2:lМПТ
ф рапЦllО/-l7iЫЙ состав
Ш)
rТ\е D ;\НlI;сн raЛЫIOе I;ОЛIIчестпо ПСIIарппшсrося IJсщестпа, .1IОЛЬ/ (C.lI . се,,);
jJ давленне пароп, дlШ/С.1z 2 ;
ЛI М()ЛС];УЛЯРПЫП вес;
Н УIJlIlJерсальпая rазопая IIостояппая, рапная 8,3.1 ()7 ар2/ (.lIOЛЬ' с 1\:);
Т аUСОJIIотпая тюшература, ОК.
Прп постоянной температуре I\оличество образу1ОЩПХСЯ паров
заппспт ОТ велпчины P/VМ.
J
(::: 4
I t/:
I"
; '
О, :L )
J{)
7
Рпс. БО. Схема аппа
рата ДШI молеI\УЛЯР
ноп ДI1СТПЛШЩШ1.
2
f3
Рпс. 61. Схе ш процесса ОДIIОЩJатпоrо IIспареНШI:
1 банп; 2 еilШОСТЪ сырьп; 3 наrревательпыit эмеешш;
4 I!спарптель; 5 нонденсаТОР ХОЛОДIIЛЫШI<; 6 ваНУУ1\Iлетр;
7 ХОЛОдIIJIьнm;; 8 II 9 отводные труGIШ; 10 прпеilIIlIIIШ;
11 проыещуточныii BaHYYЫ COCYД; 12 реСlIвер; 13 rлп
делrш; 14, 15 п 16 теrщопары.
Простейшпй аппарат для lIIOЛ8I{УЛЯРНОЙ ДИСТИЛЛЯЦIIИ предстап
лен на рис. 60. Оп состоит ИЗ ДВУХ CQOCHLIX ЦIIJIИПДрОВ, НЗ 1ШТОрЫХ
цилиндр 1 япляетсн испарнтеJlен и снабжен внутреНПIIМ ЭЛ8I{ТРО
обоrревателем 7, а цилнндр 2 СЛУЖI!Т rшнденсаТОрОl\I п снабщсн
охлаждающей рубашrшй 3. Дистиллируеман ЖИДIШСТЬ поступает п;{
напорноЙ еI\ШОСТИ 4 II сты,ает ТОНI\ИМ слоем по внешнеп поверхности
испаРПТС;JН 1. Образу:ющпеСJ1 пары 1шндеНСИРУIOТСJ1 на внутреннеЙ
120 rJt. 111. ФuаU1>0 ХU.1LU'LеС1>ие свойства иефтей u нефтепродУh'Iпов
поверхности конденсатора 2. Недоrоп CTeI{aeT в прие1lIНИI{ 5, ДИСТIIЛ
лят В e:t\шость 6. В I{ольцевом зазоре :между цилиндрами 1 и 2
поддерживается rлуБОIшii пакуум (остаточное давление составляет
десятитысячные доли JYt.ift рт. ст.).
ПереrОВIШ иетодом однократноrо пспарения
ПереrОНI\а с однократныы испареНИЮIl пепрерьшный процесс,
ПрОТeI{ающий в условиях равновесия между па РОВОЙ и :ШИДIЮЙ фазами.
Непрерывность обеспечивается пптанием системы сырьем постоян
Horo состава с постоянной СIЮрОСТЫО при непрерывном отводе обра
зующихся паров и жидкоrо остатка. При neperoHKe нефтп методом
ОДНОI{ратноrо испарения дистилляты отбирают при температурах
250, 275, 300, 325, 350, 375 и 4000 С. ДЛЯ нефтеПРОДУI\Та выбирают
ТЮ{ОII пптервал переrоНIШ, чтобы охватить температуры начала
и [{онца Iшпения. lVIетодИIШ про ведения переrош{и путем ОДНОI{рат
Horo испарения ЗaIшючается в следующем (рис. 61). ВIшючают
обоrрев бани и подают воду n I{онденсатор холодильнИI{ п холодиль
НIШ. ПрII те1lшературе ниже заданной на 5 100 С пристynают
1\ подаче сырья. I\оrда установится заданная температура в бане.
(в жидкости и в парах), начИНают учитывать I{оличество noдaBae
иоrо сырья и получаемых дистиллята и остатка. Продолжая подачу
сырья, устанавливают следующее заданное значение температуры
в бане (в mИДIЮСТП и в парах) и проводят соответствующие замеры,
II так до тех пор, ПОIШ не про ведут переrонку при всех заданных
теипературах.
В лаборатории neperoHRa методои однократноrо испарения
ведется в аппарате, попазанном на рис. 61. Аппарат состоит из BMOH
тированных в баню наrревательноrо змеевика и испарителя, в Bepx
ней части KOToporo имеется отвод для паров дистиллята, а в нижней
для остаТIШ. На осповании результатов переrош{и строят I{РИВУ10
ОДНОI{ратноrо испарения (ОИ), по I\ОТОрОЙ определяют выход про
дуктов (долю oTroHa) в зависююсти от температуры переrош{и прп
задаппых УС.:'Iовпях однон:ра rnoro испарения.
r л А В А IV
НЛАСС:ИФИКАЦ:ИЯ и ТОВАРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
НЕФТЕИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
1i:.'IАССИФИНАЦИЯ НЕФТЕй
Ассортимент товарных нефтеПРОДУI{ТОВ, получаемых в результате
перерабоТIШ нефтей, определяется l\1НоrИJ\IИ техничеСI\ИМИ и :жоно
l\IичеСЮ:Е\Ш фю{торами. Среди них rлавну:ю роль иrрают CTPYJ\Typa
потребления нефтеПРОДУJ{ТОВ и требования, предъявляемые ь: их
J,ачеству, а таюне состав и свойства памечаемых к перераБОТI\е
пефтеii. Существепную помощь при выборе оптимальноrо варианта
нефтепе}lераБОТШI оназьшает всесторонняя Iшассифю{ация нефтеЙ.
На заре развития нефтеперераба тывающей промышленностп OCHOB
ПЫl\J поь:аза телем ь:ачества нефти считали плотность. Нефти деЛИЛll
на леrJше (p\ < 0,828), утяжеленные (рlЪ == 0,828 0,884) и тяше
JI ые (pi > 0,885). П РaI\Тш,а поназала, что леrI{ие нефти содерj-ь:а т
относительно большое 1\оличество бензиновых и I\еросиновых фрат,
ций и сравиитеJIЫ!О ::нало серы и смол. Из этих нефтей получаютсн
смазочные масла высоиоrо Iшчества. Тяжелые нефти, напротив,
харантеризуются большим содержанием CMOJJ, мало приrодны (без
специальных методов деасфальтизации) для производства масел,
l\lOrYT слуп:,;ить сырьем для производства ВЫСОI\оначественных биту
l\IOB и дают относительно малый выход светлых нефтеПРОДУJ{ТОВ
(фрющпй, вынипающих до 3500 С). Из этоrо общеrо правила имеются
нсн:шочеНlIЯ. Таи, тяжелая нефть месторошденин Чусовские rороднн
харантеризуется вi:,ТСOI\им выходом светлых нефтеПРОДУI\ТОВ, а леr
ь:ие нефТII УраЛО ВОЛЖС]{Оl'О района содержат MHoro серы и смол.
В да,JIьне:tiшем было предложено множество различных способов
1;:ласспфш.;ацин нефтеп: Ниже рассмотрены Ji:JJaССИфlшации, нанбо
лее попупярные в настоящее время в СССР ::1 за ру6еЖЩ1.
XJшичеСI\ЫI классификация нефтеli:
ropIioe бюро США разработало форму для Iшассифю\ации нефтей,
базируIOЩУIOСЯ на взаимосвязи между их плотностью и уrлеводород
. пым составом. :Ма териалом служили фракции, вьшипающие в преде
,чах 250 2750 С, отобранные при атмосферном давлении, и фРaIЩИИ,
122 Т.!. 111. f{.zассиФ/{/тz/щ/. l! ,тпра1>теРllстина иефтей 1l пефzпепроDУh'lпов
ОТliriIанные I1З нефтп в интервале темпера тур 27 5 3000 С прп
ос.та точном даШlенип 40 J1L.1L рт. ст. Если относительная плотность
фрarщип 250 2750 С равна 0,825 и ниже, считают, что нефть пара
финовоrо основания, при плотпости 0,860 Н выше пафтеНОЕоrо OCHO
ванил, а при значениях плотностей между 0,825 и 0,860 промежу
точноrо основания. Аналоrnчно для фрющпи 275 3000 С до веШI
чины плотности 0,876 нефть считают парафиновоrо основапия, 0,934
и выше нафтеновоrо, а lIIежду ЭТИМИ веJ1И:Iинаыи ПРОl\IеiI УТОЧ
Horo. По методу rOpHoro бюро США было установлено ce Ib ТIшов
нефтей: 1) па рафиновоrо, 2) парафино промеlI\уточноrо, 3) прОl\IеiI\У
точно парафиновоrо, 4) промежуточноrо, 5) промеrI\УТОТ:ilIu нафте
HOBoro, 6) нафтено промежуточноrо, 7) пафтеновоrо основания.
I-\лассифин:ация rOpHoro бюро США неCl{ОЛЫ О условна и не OTpaiI\aeT
IIОДЛШ-Illоii: хшшчеСl\оii: природы нефтей.
Rласспфпкацшr rрознии
По Iшассифшшции нефтей, предложенной l розНИИ, раа.'Пlчают
нефти шести типов: 1) парафиповые, 2) парафино нафтеповые,
3) нафтеновые, 4) парафИIlO нафтено аро:матичеСlше, 5) нафтепо аро
lIIатические, 6) ароматичеСI ие.
В парафиновых нефтях бензииовые фрющии содержат не менее
;)0 вес. % парафиновых уrлеводородов, l\lасляные фрющии ппоrда до
20 вес. % твердых парафинов (в среднем ОI{ОЛО 10 вес. %). СодеРiI\ание
твердых парафинов в этнх нефтях I\олеблется от 2 до 10 вес. %, а IИ
.'Iичество асфальтенов и нейтральных смол чрезвычайно lIIало.
Парафино нафтеIIовые нефти содержат значительное I{олпчество
иафтеновых уrлевоДОРОДОВ и пебольшое нолnчество ароыатпчеСIШХ.
Твердых парафинов в нихстолы{о 1-1\:e, I Ю{ и в парафиновых нефтях,
н:оличество асфальтеиов и пейтральных смол очень мало.
В нафтен01JЫХ нефтях все фрющии ошnчаются преобладанпе I
нафтеновых уrлеводородов, относительное I{олnчество I{OTOPbIX дo
стиrает 60 вес. %, а пноrда и более. Нафтеновые нефти содержат
:ШIНи:мальное I{QЛIlчество твердых парафИIIОВ, а тю,же Becыla неболь
IIше I{олnчества нейтральных смол и асфальтенов.
ПарафIшо нафтено а рома ТllчеСЮlе нефти ха рю{теризуIOТСЯ прп
uлизительно одинюивым содержанием уrлеводородов ЭТИХ Iшассов.
Содержанпе твердых парафинов в них менее 1 1,5 вес. %. I OJIII
чество смол и асфальтенов значительное (обычно ОI{ОЛО 10 Bec %).
Для нафтено ароматических пефтеii: харап.терно преобладание
пафтеновых и ароматnческих уrлеподородов, содержание I{OTOPbIX
быстро увеличивается по мере утяжеления фракций. Парафиновые
уrлевоДОРОДЫ находятся только в леrI\ИХ фратщиях, а I{оличество
твердых парафинов не превышает 0,3 вес. %. в состав ЭТИХ нефтей
входит около 15 20 вес. % сllюл и асфальтенов.
Лла.ссu.фщ,ацuя Ilефтей
123
АрОl\Ш тпчест\Ие нефти харю{теризуются ВЫСОт\Оп плотностыо всех
фрarщпЙ н резт,о выражеНIIЫllI преобладанием в нпх а рома тичеСIШХ
УТ.!Iеводородов.
К1JаССИфИIШЦИЯ rрознии точнее отра,Iшет ИСТIIнныii хшшчестшп
СОС ТеШ нефтей, чем I\лаССИфЮ\аЦИЯ ropHOTO бюро США.
ТехнолоrпчеСRая IшаССНфШШЦIШ
ТеХНО.ТIOI'ичеСТ\аЯ IшаССИфИI\аЦИЯ нефтей n СССР введена с 7 nLOля
1967 Т. (l'OCT 912 66). В основу ее положено содер,наппе серы
в нефтях н свеТJIЫХ нефтеПРОДУIi:тах, выход фраlщиii, ВЫТШПЮОЩIIХ
. ДО 350' С, потенциальное содержание, а таЮIi:е пндеI\С ВЯ3I\оСТИ
базовых Jасел и содерi-нание парафина в нефтях. Нормы l OCT
912 66 для технолоrичесноп Iшассифшшции нефтеii прпведены
в табл. 13.
Нсфтп, содержащие пе более 0,5 вес. % серы, считаются lIIало
серннстыми и ОТПОСЯтся Н 1 J-.:лассу, однат-.:о еслн в ОДНОМ нли во всех
ДИСТIшлятных топливах из даиноii нефтп содеР,Еанпе серы выше
уназанных в табл. 13 пределоп, то эту нефть ОТНОСЯТ 11:0 II тшассу,
т. е. Т, сеРНИСТЫllI нефтям.
Нефтп, содерж щие от 0,51 до 2,0 вес. % серы, считаются cep
I-ТИСТЫЫН, II их относят но II 1\лассу. Одпar\О и в этом случае учиты
вается содерJIшние серы в продутпах: еслн во всех ДИСТИ.JIJIЯтных
ТОПiIивах из данной нефти J\Оличество серы пе превы!Пает HOp I,
предус:\!Отренных ДJrя топлив НЗ MaJIocepHHCToii нефти, то эта нефть
ДОЛ,Jша быть отнесена I, 1 ШJaССУ И считается малосернпстоii. В слу
чае, J-.:оrда при таНОllI ше Еоличестве серы в нефтп (O,51 2,0 вес. %)
одно II:ПI все топлива содержат серы больше, чем утшзано п HOpl\IaX
д:ш серппстоii нефти, эта нефть дол;-rша быть отнесена т, III юшссу,
т. е. Е ВЫСОlшсеРНИСТЫi\I нефТЯllI.
Нефтп, содержащие более 2,0 вес. ?'6 серы, ОТНОСЯТСЯ т, пысоъ:о
серштстым, т. е. 1\ III Ii:лассу, одпar\о если все топлшза содера-.:а т
серу в J;о.тrпчестпах, не превьтraющих пределов для топлпв нз cep
нпстоii нефтн, то эта нефть должна быть отнесена Т,О II Jшассу,
т. е. J\ сернистым.
В зависнмости от выхода фрющиiI, пыfшпающпх до 350 а С, нефти
делятся на три типа: Т 1, Т 2 11 ТЗ, а n зависи:\!Ости 'от суммарното
содержанпя ДИСТИЛЛЯТНЫХ и остаточных базовых масел на четыре
rруппы: М l' М2' М з и M,j' По величине индеJ\са ВЯ3J\ОСТИ базовых
lIшсе,:[ j;:rаССИфlшацпеii предусмотрены две подrрунпы нефтеii: II 1
Н H ;
т1о содерlI\3НИ10 парафпна различают IIефти трех видов: П l' П 2
И П З , Н. внду П 1 относятся малопарафпнистые нефтн, содержащие не
более '1,5 вес. % парафина с те1\шературоii: плаплен:ия 500 С и при YCJIO
вни, что П3 ННХ получаются без депарафипизацпп реактивное ТОПJ!ИВО,
3Пllшее дпзельпое ТОПЛIШО (фрющия 24.o 3500 С) с температурой
124 Тл, !Т,'. Н.zп.ссurРll7-iаl{U.'! l! .'CapaJ;тepucтUI;(1, llе([iтеЙ u l/ефтеnроDl!юnов
т а б л II Ц а 13. ТеХНО<IОl'пчеСIШJ1 Iшас
Содсраi;lIше серы, 13cc. %
!-\Л;lСС I В iJеll;lПIIС I n pri1HTlIOflO:\I n ДП:ЗСЛЬ'Ю:Н ТIШ
в нефТII (Н. Н. OOO С) ТОПJIIIВС .IОПЛIШР
1 (l20 2',oo С) (2', O J;j 00 С)
I I
I
I Не uO:Jcu O,::iO 1 Не более 0'15\ Не БОJIeе 0,1 I Не более 0,21 Tl I
If 0,51 3,0 Не более 0,15 Не более 0,25 Не более 1,0 Т 2
!и
Более 2,0
Болпс 0,15
Б'тее 0,25
Более 1,0
I Тз I
застыtанпяя не ПЫlПС минус 4;:)0 С п баЗОI1ые ыасла, ТС Шсра туры
застытшия I{ОТОРЫХ в заI1ИСИilЮСТIl от ВЯЗI,ОСТIl УIШЗНПЫ ниже:
8 H
H 23
23 52
Т заст ' .С,
Не выше
зо
15
10
'\'БО1 ССПl
lJид П 2 щ;лючает парафннистые нефти, содержащпе от 1,51
до О,О пес. % парафипа, при услоппп, что из них без депарафlшиза
ции получаются реактивное топливо и детнее дизельное топливо
(фрarщия 240 3500 С) с температурой застывания не выше ыинус
'100 С и с прииенением депарафипизации дистиллятные lIIасла.
Н. виду 113 относятся ВЫСОI\опарафинистые нефти, в I{OTOPblX
БОJ[ее 6,0 пес. % парафипа. Из них не мошет быть пол}'-чепо без
депарафинизации летнее дпзельное ,топливо. Эти пефтп peI-;омен
дуется использовать для пр6изводстпа парафина.
Если из малопа рафинисто:Й пефти не может быть ПОJIУЧСН хотя
бы один из предусмотренных технолоrичеСI\ОИ юraССИф:ИI-;ациеЙ
нефтеПРОДУI-;ТОВ без депарафинизации, то эта нефть ДОЛJ!ша быть
отнесена I{ виду П 2 . Аналоrично, если из парафиннстои нефти не
может быть получено дизельное JleTHee топливо без депарафИНI:Iза
ции, то считают, что эта нефть вида П 3 ' и наоборот, ВЫСОI\Опарафи
нистая нефть, из I{ОТОРОЙ возможно получение дизельноrо топлива
без депарафинизации, должна принадлежать R виду П 2 .
Таким образом, в соответствии с технолоrичеСI{ОЙ нлаССИфИl\а
цией, например, ДОССОрСI\аЯ малопарафинистая нефть обозначается
шифроы: IТ 1 М 1 И 1 П 1 , т. е. нефть I\ласса 1, типа Т 1 rруппы М 1
подrруппы III п внда 111'
Хпрптперистина тoaapпbl:r; пефтепродунтов
125
спфшшцпл нсфтеii по rOCT 912 66
БЫО:I1Д
ф]Jщщпii
ДО 3500 С,
псс, %
ПОТС![IТI!tl.ПЬ IОР СОДС'рiнаIIПС
О ;]ОПЫ ',IUСl'Л, пес. %
i:i
Ь
?:[
lие, ШIIее 4.51 :\11 j;re мепее 251не reпес 45
30 !j4,9 1\121 15 25 I Не Iспее 45
I нп "!а;]УТ
на нефть I (Ublше 3500 С)
I:i 1I ндеIШ
t:: <"':ОЮ'!НI;::lнпе
;::. вн:н,остп
\jil ЮВЫ :\ па, lilфlII!Н
>=i: I ас, л D Ill-фТП, JН.'C. '"
t::.:: ,О
о
i:; r::i
П 1 ВЫIПС 851 П 1 Не болсс 1,50
П 2 1,51 G,O
Н 2 40 8;j П 3 I БО.'1е(, G.O
iVJ з I 1;j 25 I 30 4.5
I Ыепее 30 I :\J 4/ \I епее 15 I lI!спее 30
XAPAI->:ТЕристш..А ТОВАРНЫХ
ПЕI\>ТЕПРОДУ I":ТОВ
Основное 1{оличеСТJ30 пефтеllрОДУЕТОВ ПСllользуется в пародно:\!
хозяпстве в I\ачестве rорючпх и сма30ЧllЫХ lI!атер:иалов. Относптельно
малая доля нефтяноrо сырья расходуется на ПРОИЗВОДСТI30 бптуиов,
используеJ\!ЫХ в дорожных и ЕРСlJельных ПОl\рЫТИЯХ, сажи, элеIi:ТРОД
Horo l{он:са, твердых парафипов п разноrо рода растворителеп, и еще
меньшая в промышленности тяжеJlоrо орrаничеСI,оrо спнтеза
для производства пластмасс, синтетпчеСI\оrо ВОЛОlша, синтетпчсс!{оrо
I{аучука, моющих веществ, удобренип и др.
Б соответствии с этим различают следующие rpYllllbI нсфтспро
дую'ов:
1) топлива;
2) осветительные керосины;
3) растворители и высокоон:тановые добаПЮI;
4) нефтяные NIaсла;
5) парафины, церезпны, вазелины;
6) нефтяные бптумы;
7) прочие нефтеПРОДУI\ТЫ.
Ниже рассмотрены ассортимент и требования 1\ I,ачестпу oeHOB
ных товарных нефтеПРОДУI{ТОВ.
Топлива
Б зависимости от областей прпмененпя различают топлшш:
'1) н:арбюраторные (авиационные п автомоБШIьные бензины и TpaK
торные топлпва); 2) ре ю>тивные, 3) дизельные, 4) _ rазотурбинные,
5) н:отельные.
Xapaтпepиcтlтa товаРIlЫХ пефтепродуюпов
127
т а б ,1 П Ц [1 15. ТеХlIllчеС1ше нормы на аПТОnlOб1lJIьные бензины
l\Тi1]lЮI Gензпнов
ПОI,<lЗflТС.:I1I I I
A I;O A 73 A 7G AJHJ:J AJHi8
ОЕТi1попое 'ШСJЮ, пе Ieпее
по :\IОТОрПОМУ IeTOAY Б6 72 76 85 89
по IlCC.!IelionaTe.JbCI;QMY ш
ТОДУ 76 80 93 98
Со:(С'ра,шше ТЭС, 2/Н3, пе БОJ!ее 0,60 0,41 0,82 0,82
ФРЮЩlfOlшыii COCTaIJ
Н. 1\. , о С, пе ПlIа;е 35 35 35 35 35
переrоплетсн ДО те)fПе]Jату
ры, о С, пе llыше
10% 79 70 70 70 70
50% 125 115 115 -115 115
90% 1О5 180 180 180 180
1\. R., о С, пе IJыше 205 195 195 1\:)5 HJ5
ДаIJJ!епне пасыщеl111ЫХ ПЩJOIJ,
.11,11 рт. ст" но бо.1СС 500 500 500 500 500
СодеРrl,аПllе серы, вес. О' не
;0 ,
более . I 0,[5 0,[2 0,10 0,10 0)0
I
Современные аВТОI\Iобпльные бензины предусматриваются двух
видов: летние и 3lтмние. Их rотовят rJlaBHfJIM образт.I из uеНЗIIНОПЫХ
фракциЙ продут\:Тов {,а таШIтичеСI,оrо нрюшш'а п риформппrа, час
ТIIЧНО термичеСI\Оrо I\реIшнrа, реже ПРЯМОll переrоНIШ. Бензпн A 72
не содержит антидетонатора. Во все остальные сорта вводят TeTpa
этилсвинец (не более 0,82 в/кв) в виде ЭТИJIOвоЙ ЖИДJ\ОСПI.
ВажнеЙшими ПОНD.за телями I\:ачества авиациопных II аВТО:VIOБI1ЛЬ
ных бензннов являются: СТОЙI\:ОСТЬ против детонации, фрЮ{ЦIIOнныii
состав и испаряемость, давление насыщенных паров, ХIПШlчеСIШЯ
стабильность (СТОЙКОСТЬ против он:исления I\ИСЛОрОДОllI воздуха).
СтоЙность бензинов против детонации, IШI{ уr;:азывалось выше,
харюперизуется онтановыми числами. В настоящее время выпус
r-;аются автомобильные бензины с октановыми числаии по lIЮТОРНОЫУ
::нетоду от 66 до 89. В дальнейшем требования I( детонаЦИОННОll стоЙ
ЕОСТИ бензинов, по видимому, будут повьпnаться в связи с увелпче
нием степени сжатия в Iшрбюраторных двиrателях.
Фрarщионный состав и нспаряемость нарбюраторных ТОП.;:шв
определяют стандартной разrОННОll по l OCT 2177 59. Прп опре
делеиии фрarщионноrо состава бензинов фш,сируют те1'шературы
начала нипения (н. 1\.), выюшания 10,50,90 и 97,5 объеllШ. % и Еонец
Iшленил (Н. н.). Температура вьшипаппя 10 объемн. % тошпша
харю{теризует ero пусковые своЙетва при ПИЗI\ИХ темпера турах
п СIШОННОСТЬ I{ образованию rазовых проБОI\ в системе подачи ropJO
чеrо. Эта температура равна 75 880 С для авиационпых и 70 790 С
128 Тл. 1 У. Нлассtlфllliацtlя tl xapaliтeptlCтlтa, пефтей tl пефтепродУl>тов
для аВТО;\lобильных бензинов. Температура вьш.ипания 50 объемн. %
топлива определяет плавность перехода работы двиrателя с одноrо
реiEима на друrой и устоii:чивость в работе. Она должна быть не
выше 1050 С для авиационных и 1'150 С для автомобильных беНЗШIОВ.
Нан:онец, температура выкппания 97,5 объемн. % харан:теризует
полноту испарения топлива во всасывающей системе двиrателя.
Она должна быть не выше 1800 С для авпационных и 2050 С для aBTO
J\Iобильных бензинов.
Давлепие насыщенных паров дает дополнительное представление
об испаряемости н:арбюраторноrо ТОШIива, а также о возможности
образования rазовых пробон: в системе питания двиrателя.. Чем
пьппе давление насыщенных паров бензина, тем выше ero испаряе'-
!OCTЬ и боJ1ьше опасность образования rазовых пробок в бензопро
. подах самолетов на больших высотах. Поэтому давление насыщенных
па ров авиационных бензинов оrраничивают величиной 360 .лМt рт. ст.
Хи:мичесн:ая стабильность карбюраторных топлив определяется
содержанием в них нестабильных олефинов, леrI{О подверrающихся
Оl\исленню. ОIi:исление приводит 1\, понижению oHTaHoBoro числа
бензина п повышению ero СIШОННОСТИ н: наrарообразованию. Стабиль
ность против ОI\исления оценивают содержанием в бензине фaI>ТИ
чеСЕИХ И потенциальных смол. Количество фактических смол опре
дсляют вьmариванием rорючеrо на водяной бане в струе воздуха.
Вес остапш, отнесенный I{ 100 J1LЛ бензина, принимается за содерrI\а
ние фы;тичеСIШХ смол. Оно не должно превышать 4 ,;\Lзj100 .лLЛ дЛЯ
апиацпонны{( и 7 .лLзj100 .лLЛ дЛЯ автомобильных бензинов.
Прll определении содержания потенциальных смол или тю{ назы
BaeMoro индутщионноrо периода OI{исления (по. Буткову) бензин
помещают в стальную БО!\оlБу с шнометром. В бомбу при 1000 С
вводят определенное I{оличество (до давлепия 7 тп по манометру)
I\ислорода. В течение J3:6I{OTOpOro времени при той же температуре
давление в бомбе остается ПОСТОЯННЫ:М. С ВОЗНИIl:новением окисли
тельных процессов оно начинает снижа ться. Чем длительнее остается
постоянным давление, тем больше llНДУIЩИОННЫЙ период окисления.
Ero исчисляют обычно в минутах. Для авиационных бензинов он
состав:тrяет 480 :ми/-{, и для автомобильных не менее 360 800 .лШ/-{,.
ОпредеJlение содержания Фю{тичеСI{ИХ cMo.тr и индукциоНноrо периода
должно проводиться до этилирования бензинов.
ТРЮl:торные I\арбlOраторпые топлива лиrроины и I{еросины
харю{теризуются теми же :константами, что и автомобильные бен
зины, Т. е. он:тановым числом, фраII:ЦИОННЫМ составом, содержанием
Фю{тичеСIШХ смол и др.
РеЮI:ТlIвпые ТОПЛllва. Принцип работы cOBpeMeHHoro турбореак
тшшоrо Дl3пrа теля состоит в следующем (рис. 62). Воздух через
диффузор направляется в турБOIшмпрессор, rде сжимается до давле
ния 3,5 4,5 ат. Часть воздуха подается в I\aMepy сrорания, куда
фОрСУШШJ\IИ под давлением 50 60 ат впрыскивается топливо.
Хара1iuzерпст1ша товарпы.т. пефтnепродУ1iтов
129
В результате сrорания топлива образуется смесь rазов, Тel\шература
н:оторой достиrает 1600 18000 С. Чтобы снизить теипературу про
дуI,ТОВ сrорания, их разбавляют воздухом. Охлажденные rазы попа
дают на лопа Т1\И rаЗОВОll турбины, приводя их во вращение. Турбина
епязана с валом турбон:омпрессора. Вал турбины делает 8000
16 000 обjJJLUn. По выходе из турбины дымовые rазы с М:Иl\рочастп
цами уrлерода (сажи) направляются в форсажную I,aMepy на дожи
rание уrлерода. При этом создается дополнительпая тяrа. На выходе
из СОПJlа' образуется мощныйrазовыЙ ПОТОН большой СI,ОРОСТ:И,
н:оторый и создает рею,тивную тяrу.
/2 /1
Рпс. 62. ПрШЩllппаJIьпал схе ш работы турбореаН,ТIIВноrо двпrателл:
1 тошшвныЙ бан; 2 насос НIшноrо дшшеНШI; 3 фильтр rpyGoii очистни; 4 барастат;
5 насос BblCOHoro даплешш; 6 фШIЬТР тонноЙ ОЧИСТIШ; 7 насос системы дошиrаНШI;
8 реrУШIруеilIое сопло; 9 форсуНlШ системы донщrании; 10 турбина; 11 намера
Сl'О]JaНШI; 12 НОilIпрессор; 13 СIIстеilШ выдпшнноl'О нонуса; 14 диффузор; 15 Сl!
стеilШ дли перепусна воздуха.
Существуют и друrие типы воздушно реаI{ТИВНЫХ двиrателеi1.
Общим для них является высокая теплонапряженность в на:мере
сrорания, достиrающая 100 150 млн. l'iкалjч, высокий суммарный
н:оэффициент изБЫТI{а воздуха (сх: == 3,5 5,0, в самой камере CG ==
== 1,4 1,5, остальное I{оличество воздуха расходуется на разбавле
ние продуктов сrорания перед входом в rазову:ю турбину). При поле
тах лета тельных аппа ра тов со сверхзвуновоi'I сн:оростью темпера тура
топлива в бar{е изменяется от 500 С (при СI{ОРОСТИ 1М) до
+2500 С (при сн:орости, равной 3М) *.
Для обеспечения надежной и беЗОТI{азной работы двиrа телеп
реar,тивные топлива должны удовлетворять СJlедующиМ требованиям:
свободно прокачива ться по системе питания при высокнх и ни3I{их
температурах; полностыо испаряться и воспламеняться в широких
пределах состава топливной смеси; устойчиво, полно и с ВЫСОНОЙ
СI{ОРОСТЬЮ cropaTb без образования HarapoB; иметь высокую теплоту
сrорания; не 1\орродировать детали топливной системы. Помимо
* l\'I ЧIlСЛО Маха отпошешlC С1ЮрОСТП полета аппарата 1{ С1,ОРОСТП
ЗВУ1Ш, раlJпоii -t 200 ".11/'1.
!) Заназ 1000
130 T. . 111. Ii'./аССllфIl1UllillЯ и ;r;apaiiтepllclIZllh'a Ilеrртей и llerpтellpOrJi/iiillпo
. .... u
зтоrо реаКТIIвные топлива ДОЛiIШЫ ооладать ВЫСОI,ОlI термоо](ие:IJr
Te:IbHoll стабильностью, температура начала их J.:Jшения должна быть
выше те:lшературы ПОЗМОЖНОl'О натрева ТОlIJпша в полете. Б табл. 16
приведеиы техпичеСI\пе нормы на рею,типное топливо.
т а б ,'[ II I а 16. ТеХНllчеСl>не IIОрМЫ па ТОПЛIllJа Д,1Ш реaJ,ТШШЫХ ,lIШI'<lте.lеii
Мпрна
П Ш;tlЗi1ТС.;1l1 1 1 I I I
T 1 TC ] 'Т T 5 T (j T 7
П:'IОТIIОСТЬ II[Ш 200 С, 2/с.1l 3 , не
)!()нее 0,800 0,775 0,755 0,845 0,840 0.775 .
Фрarщионныii состап
н. Н., : С, не IJыше 150 150 Не I1H Не ШI 150
же 60 ше 193
переrОllяется до те)IПерату
ры, u С, пе выте ('
10% 175 11i5 145 ')') 220 1ii5
;)
50% 225 HJ5 195 '} '" 195
;);)
90% 270 230 250 290 230
98,0% 280 250 280 315 315 2.50
Вязность, сст
прп 200 С, пе )leHee 1,50 1,25 1,05 Не бо 1,25
лее .1,0
при 400 С, не бюее 16 8 6 60 50 8
Теплота С1'ОрННIIЯ (низшая),
IiliаЛ/1i2, не leHee 102.50 1 О 250 1 О 300 10 250 10 300 1 О 300
Высота пежштящеrо ПЛЮIенп,
.1/.1/, пе ",юнее 20 ') 25 20 ')
;) .)
Те шература, ос
ВСIIЫШЮ1 В заНрЫТо:\I ТIII'ле,
пе ПШI,е 30 28 28
начала I\рнстаЛJ1ПЗацuн,
не выше 50 50 50 60 60 (jO
Содержннnе, вес. О' не б OJше
,О,
аромаТIIчеСЮIХ уrлеводо
родов 20 22 22 22 10 22
серы
общеЙ 0,1 0,25 0,25 0,1 0,05 0,05
)1ернаптанопuii 0,005 0,005 0,001
Перечнсленньш выше требоваЮIЯlIJ удовлетворяют так называемые
авиакеросины нефтяные фрarщии прямой переrою;rr. Фрющион
I!ЫЙ состав авиar,еросинов зависит от химичесп:оrо сОстава IIСХОДПОЙ
ЕСфТ:И. Например, для нафтеновых нефте:i:'r Азербайджана им COOTBeT
ствует фрющпя 120 2800 С (топливо T 1). Авиационные I еросины
НЗ сернцстых п парафиннстых нефтей восточных районов СССР
,J;O:Ij-I>НЫ пметь !':IJШЩ юшения не выше 2500 С (ТОПЛVillО TC 1) п;\авле
ине насыщенных паров при 380 С не более 1СIO .i!tJlt рт. ст.
(топливо T 2). Синженпе l,онца Iшпения приводит JI: у:vrеньшеншо
nыхода фрarЩЩJ авпarl:ероснна, а следовательно, снижает ero pe
Хараптерuстuпа товарпых Ilефтепродуюпов
131
сурсы. Повысить ресурсы можно либо путем расширения фран:цион
нота состава, т. е. вн:лючения в авиан:еросин бензиновой фрющип,
либо за счет ИСПOJIьзования аналотичных фрющий, получаei'.IЫХ прп
вторичных процессах "переработн:и нефтей.
ХюшчеС1\:ИЙ состав реактивных топлив таЮI\е зависит от природы
исходноЙ нефти. Наиболее желательными компонентами реактивных
топ;:щв являются 'парафино нафтеновые" утлеводороды. Онп хими
чеСI-Ш стабильны, ха ран:теризyrотся ВЫСОIШЙ теплотой сторанпя
и :ма.lЫ I натарообразованием. Ароматические утлеводороды (oco
бенно бицшшичеСI\ие) менее желательны, поскольку их массовая
теплота старания почти на 10% ниже, чем парафиновых утлеводо
родов, они'дымят и при старании вызывают повышенное натарообра
зованпе. Н.роме тата, для ароматичеСЮIХ утлеводородов харю\Терна
ВЫСОI-\аЯ интенсивность излученця пламени, что вредно отражается
на cpo1-;e службы cTeHOI'; н:амеры старания. Содержание ароматиче
ских T.'1eBoдopOДOB в рею,;тивных топливах должно быть не более
20 22 вес. %.
дпзе;rJыlеe ТОПЛIlва в ассортименте нефтеПРОДУ1\ТОВ, вырабаты
Bae lЫX в СССР, составляют приблизительно одну треть.
В производстве дизельных топлив для быстроходных двитате.пеi'r
используются тлавным образом средн:ие (200 3500 С) францпи неф
теЙ, для стационарных судовых (тихоходных) двитателеfr тяжелые
соляровые дистилляты, мазуты и отбензиненные нефти. Требованпя
1\ I-\ачеству дизельных тоилив ириведены в табл. 17.
Полнота старания и :шономичность исиользования дизельно1'О
тошrпва Б большой мере зависят от ето фрющионното состава. Доиу
СТIшые пределы вьшипанпя дизельнота топлива определяются ЧИСЛОМ
оборотов двптателя. Для быстроходных дизелеlI требyrотся топлива.
состоящпе тлавным образом из НИЗ1\омолекулярных, преимуще
ственно парафиновых утлеводородов. Таким топливоы являются
I\ероспновые фракции парафинистых нефтеЙ. Тихоходные стационар
ные ДIIзе.'Ш :мотут работать на ВЫСОНОIШПЯЩIIХ тяжелых фрющпях
пефтеЙ.
Дпзе:1ьное топливо в двита телях ПрОТeJ\ает по трубопроводам
:малото дпаJ\lетра, через фильтры тонной очистrш, инотда при r-;райне
IIИЗIШХ те IIIературах. Поэтому температура застьшания и ВЯЗI-;ОСТЬ
ЭТИХ тошIПВ имеют большое значение. Наиболее жестr.;ие требования
по те:\шера туре застывания предъявляются I{ арнтичеСIШМ и зимним
сортаы топлива (соответственно ДА минус 600 С и Д3 минус
450 С). Те:\шература застываиия летпето дизельнота топлива (ДЛ)
равна мпнус 100 С.
ВЯЗI';ОСТЬ дизельнота топлива ретлаыентпруется стандарта:\!,
тю\ кю-; топливо вьшолняет одновременно фующии смаЗIШ и УШIОТ
нения насосов и ФОРСУНOI{. При утечн:е через неплотности подтеI\а
ющее топливо доторает и образует на распылителях фОрСУНО1\ натар.
Для быстроходных дизелей установлена норма вязкостп топлпв '\'50
9*
132 rл. IV. Клпссифи ация lt хпра териспш а нефтей и пефтепродутпов
т а б л и Ц а 17. ТехппчеCIше пор1't[ыI На ДlIзельпые ТОПЛIша
Длп быстроходных двиrателеii ДЛJI ТIIХОХОД
Поиазатели ных ДВIIrателеii
ДА I ДЗ I ДЛ I ДС ДТ I ДМ
Цетаповое ЧIIСЛО, пе менее . . . 40 40 45 50
Плотность при 200 С, e/CJit 3 , не бо 0,970
лее 0,930
ФракциоRНЫЙ состав
переrоняется до TeMnepaTY
ры, 2С, не вьппе 200* 200*
10%
50% 255 275 290 280
90% 300 335 350
96% 330 340
переrопяется до 2500 С, %,
не более 15 10
Вязкость, сст
при 20 Q С . 2,5 4,o 3,5 6,0 3,5 8,0
при 500 С 2,5 4,0 36,0** 150**
Консуемость, вес. %, не БОJlее 0,05 3,0 10,0
Содержание серы, вес. %, пе бо
лее 0,2 0,2 0,2 0,2 0,5*** 3,0***
(1,5)****
Te1'tmepaTyPa, 2С
вспышки в закрытом тпr.тrе,
не нише 35 50 60 90 65 85
застыванпя, не выше 60 45 10 15 5 10
* Не ниже.
** Не более.
*** В маЛОССРППСТО'1 топливе.
**** В ССРНПС'fОi\1 ТОПЛIIВС'.
не более 8 сст. В стационарных дизелях, rде ВОЗ1\Ю'iRен подоrреп
топлива отходящими дымовыми rазами, по стандарту ДОПУС1\ается
ВЯ3I,ость ero "50 == 150 сст.
Содержание серы не должно превышать 0,2 вес. % в топливах
для быстроходных дизелей и О ,5 вес. % в топливах друrих сортов.
rазотурбинные топлпва. П ринцип работы rазотурбинных YCTa
HOBOI, (rTY) ЗaJшючается в следующем (рис. 63): сжатый в 1\о шрес
соре воздух подается в камеру сrорания. Туда же поступает топливо.
Образовавшиеся дымовые rазы отбрасываются на лопаТ1\И турбины.
TaKlli'vI образом, раБОЧИ-l\f телом в rазовых турбинах является rаз,
получаемый при сrорании топлива в в'оздушной среде. rазовые
турбины используются на стационарных и передвижных эле1\Тро
станциях, в промышленности (нефтяной, химической и др.), на реч
ных и МорС1\ИХ судах, локомотивах, автомобилях и т. д. rазотур
бинные устаНОВ1\И имеют существенные преимущества перед друrими
двиrателями BHYTpeHHero сrоранил: возможность применения боль
шеrо ассортимента топлив, малые вес и rабариты на единицу мощ
ности, быстрый ВВОД n действпе и достижение ПQЛНОЙ МОЩНОСТИ;
х прптпер иСI1И/,на товар пы;с н.ефтепроDУl>тов
133
ОДНaIЮ они все еще имеют НИ3IШЙ Н. п. д.: 0,27 по сраВШJнmо с 0,30
для дизелей и 0,35 0,40 для паровых турбин.
На rTY можно применять самые разнообразные виды нефтяных
топл:ив-, начиная от rаза и Iюнчая тяжелыми остатпами от переrонни
нефти. Наиболее эн:ономичны и доступны сре,IJ;И различных видов
Дымо!Jыl'
еа.3ы
з
2
ч
r
80ЗОу.:t'
Рпс. 63. Принцшшальная схема rазотур
бинно:U: устаноВIШ:
1 на юра сrорания:; 2 топливо в форсунну;
з подоrреватель; 4 турGпна; :; воздухо-
дувна.
\'
5
200
180
::" !ВО
ifJ 140
,,'
120
с::,
i:; 100
t>: 80
оО
40
20
О
10
Рпс. 64. Изменение ВЯЗIЮСТП Ma
зутuв в зависимости от те шера-
туры:
1 II 2 соответственно фЛОТCIше Ф5 и
Ф12; З, 4, :; соответственно топочные
O, 100 II 200.
l'азотурбинных топлив (rTT) в настоящее время мазуты и rазоплевые
фРaIЩИИ вторичных процессов перераБОТI{И нефти. Техничесние
требования н rазотурбинным топливам приведены в табл. 18.
Одним из важнейших требований н rTT считается отсутствие
J';ОРРОЗИОННОЙ аrрессивности их по отношенmо н металлам rазовых
турбин. Наиболее Iюррозионно-аrрессивными элементами являются
ванадиЙ, натрий и сера. При нонтю{те их с металлом лопатOI{ rазовой
турбины в присутствии 1шслорода воздуха образуются соединения,
,IerHO распадающиеся в условиях ЭJ';СПJlуатации rазовой турбины.
Ванадий при rорении топлива в избыТ!,е воздуха превращается
n пятионись ванадия (У 205), способствующую образованию ЛИПIшх
отло,непий на лопатках турбины. Пятиокись ванадия . aI{ТИВНЫЙ
ОJшслитель металлов. Корродирующее действие ванадия значительно
повышается в присутствии натрия, свинца и серы. Для снижения
ванадиевой 1\ОррОЗИИ в топливо добавляют маrниевые и цинковые
11 риса дни.
Котельные топлива. Жидние :котельные топлива применяIOТСЯ
для отопления паровых потлов тепловых элентростанций, судовых
устаповOI{, паровозов и промышленных печей. В н:ачестве I,отельноrо
131 rл. IV. Кл.аССllфll/iаЦllЯ II ;саратперистиliа uефтеЙ /l liефтепродУh'т06
т а u л II Ц а 18. ТехничесюIC нормы на l'азотурБIIнные ТОП:IIIGа
ПQJ{азателiJ
rOCT 10!i3:) 6зl
ИР ТУ
I H 1iO O'l
БЯ;ЗRОСТЬ условная прп 500 С, не
более ............
Теплота сrоранпя Ш1зшая, lталjке,
не менее . . . . . . . . .
Зuльпость, вес. %, не более
СодеРilШИIIе, вес. %, ие более
ванадия .....
серы . . . . . . .
С IO,JIНстых веществ
Те)шература, ос
вспьШIКП в занрытом тпrле,
не III:Ш\е .......
застывания, не выше
П:штность ПрII 200 С, ejc. 11 3, не бо
лее ............
2,0
9500
0,020
O,OOOi
3,0
25,0
2,0
9950
0,01
0,0003
0,5
65
5
60
12
0,935
топлива используют в основном RреIшнr остаТЕП и в JlIеньшеii мере
мазуты прямой переrОН1\И нефти и тяжелые высО!,осмолистые нефТII.
По харан:теру сырья топочные ма3утыI J\IOrYT быть J\raлопарафпнп
стьшп 11 парафИНИСТЬШII. По назначению l,отеJIьные Топлива делятся
на мазуты фЛОТСlше, топочные и топливо для промышленных печей
(табл. '19).
На рис. 64 приведены :кривые изменения ВЯЗI,ОСТП мазутов в запп
СЮIОСТП от температуры. Из рисунка видно, что при температуре
выше '1000 С ВЯ3II:ОСТИ всех мазутов ПрЮlерно одиню,овы.
т а б.J II Ц а 19. ТехничеСIше нормы на Ботельные топлпва
Мазуты Ma YTЫ топочные ТОШ1JIВО
фЛОТСJше ДЛI1
Понзззтелп , ;\1(11 '1'CHOB
I I СНПХ
Ф5 Ф12 1,0 100 200 печеН
J\IП
ВЛ31\ОСТЬ условпая, не более
прп 500 С 5,0 12,0
при 800 С 8,0 1::>,.5 5,0 !(j,O
прп 1000 С 6,5 9,5
Зольность, вес. %, не более . . 0,1 0,1 0,15 0,15 0,3 0,3
Содержание воды, вес. %, не бо 1,0 1,0 2,0 2,0 -1,0
лее 1,0
Те шература, C
вспьШIКП, не шшш
в зю{рытоы тШ'ле 80 90
в oтr;pЫToM TnrJIe 90 НО Но 110
застывания, пе выше 5 8 +10 +2::> +36 I ')
Т LI
Теплота сrоранпя (ШI3шая) в
пересчете на сухое ТОIIJШВО,
1 нал11l3 9870 9870 9700 9650 9600 9650
.у aplllo'mepUC/II,UIiG товариых /(ефтепроiJ!fюпов
135
Температура предпарптеЛЬНОI'О подоrрева I,;отельных топлив ли
J\штируется пх теllшера туроЙ ВСПЫШЮI. Она ДО.Iшша быть не НIlже
90 1400 С при определении в OТI\pЫTOM тиrле для топочных и не
IШ;-Ее 80 900 С при определении в занрытом тиrле для фЛОТСНИХ
JaЗУТОВ. Содержание воды в I{отельных топливах не должно пре
Бышать '1 2 вес. %, а серы во фJIОТСIШХ мазутах должно быть не
более 0,80 2,0 вес. %, n топочных мазутах MapoI\ 40, 100 и 200
не более 0,5 вес. % при малосернистом сырье, 2,0 вес. % прп cep
нпстом сырье и 3,5 вес. % при ВЫСОI{осернистом. В топливе J\IП
;:J;ЛЯ мартеНОПСЮIХ псчеii: содержание серы оrраиичпвают величиноЙ
0,5 вес. %.
о свеТlIтельные 1{еросипы
От неросина, сашrаЮIOrо в лампах для освещения И в неРОСIIш,ах,
требуется, чтобы он леп,о поднима.1IСЯ по фИТИЛЮ, давал ЯРI,ое плаllШ
п сrорал без I,ОПОТИ и натара. Осветительную :и наrарообразующую
сиособности I{еросииа в лаборатории оценивают при помощи CTaH
;:щртноЙ фитильноЙ лампы по маI\симальной высоте (в _Н,М) НeI\ОПТЯ
щеrо ШIaмени. По стандарту высота неI{оптящеrо пламенп должна
быть не менее 20 .i1[.i1[.
АроматичеCI.;ие уrлеводороды, особенно бициr.;лпчесние, а тат!,е
сернистые и азотистые соединения, снижают качество осветительноrо
I.;еросина, парафШIовые уrлеводороды, наоборот, повышают ето.
В:ПIЯние rрупповоrо уrлеводородноrо состава I.;еjюсина на высоту
неl\оптящеrо П.:Iаlllени (ВНП) описывается уравнением :
внп 1,65058 O,Ol1282 8,7 (87)
rrl,e
100
8 О,О06Ш+О,О3392Н+О,13518А
(88)
П. н п А соответственно СО;J;ер;нанпе парафпновых, пафтеповых п арО)raтп
чеСIШХ уr:rеводор<щов, вес. %.
Растворители II высокооктановые
добавил
н: растворителям, вырабатываемым нефтяной промышленностыо,
относятея бензины: БР l «<fалошю», растворитель для лю{онрасоч
HOIr промыш;аенности (уайт спирит) и ЭI\СТРЮ';ЦИОННЫЙ, а таЮ-I\е
петро.т1еiiныЙ эфир 1I бензол. Бензин БР l применяется в резиновой
ПрОll!ЫlШlеННОСТII в начестве растворителя каучун:а для приrотовле
ния резиновоrо I\Лея. Он отличается УЗЮIМ фракционным составОм
II оrраннченны r (не более 3 вес. %) содержанием аромаТIIчеСIШХ
ут.lеводородов. 1 Т &ii:т---спирит служит растворителем в лаНО I\расочноы
", l\Ioclel'll Petl'olelJJll Tecllllology, Tlle IпsLiLпtе of Реt1'оlепш, СOl](l 011 , 1962.
136 rл. IV. Нласспфш;пцпя и .т;араli1l1ерпстщ;п пефтей и нефтепродущпоа
производстве, частично заменяя СI\Ипидар. 8кстрющионный бензнн
применяется для извлечения масла из семян и в друrих процессах
:Шстракции. НИЗI{ая температура конца I\Ипения. 3I{стрющионноrо
бензина обеспечивает ето леrкую и полную ретенерацто водяным
паром.
BblCOI{OOKTaHoBble I{омпоненты авиационных топлив, вырабатыва
еМые нефтяной промыmленностыо, включают в оснОвном прОДУI{ТЫ
аЛI\Илирования изо бутана бутиленами и бензола пропиленом. Ha
ряду с зтим В I\ачестве компонентов бензина, повышающих ето OHTa
новое число, применяют смесь бензола, толуола и ксилола (пиро
бензол), изопентан, технический ИЗООI{тан.
Нефтяные масла
По химическому составу нефтяные масла представляют собой
смеси ВЫСОI{омолекулярных парафиновых, нафтеновых и аромати
чеСI{ИХ уrлеводородов с неI\:ОТОрой примесыо смолистых и асфалыо
образных веществ. Масла получают различными способами
из ВЫСОII:ОI\ИПЯЩИХ фракций нефти.
По способу выделения из нефтей различают дистиллятные, OCTa
точные и смешанные нефтяные масла. По методу обработки сырья
масла делятся на выщелоченные, I\Ислотно щелочной ОЧИСТI{И, IПIС
лотно контю{тной очистки (серной кислотой и отбеливающей rлиной),
селективной ОЧИСТI\И (избирательными растворителями), адсорбцион
ной ОЧИСТI\И и rидроочистки (на катализаторе в присутствии BOДO
рода). Выбор метода очистки сырья определяется ето химичеСI\Иi\I
составом, требованиями к I\ачеству масла и экономичеСI{ОЙ цеJlе
сообразностью.
По областям, применения масла подразделяются на смазочные:
моторные (для двиrа телей внутреннето сrорания), индустриальные
(для промышленноrо оборудования, цилиндровые) и др.; и спецналь;-,
ното назначения турбинные, компрессорные, трансмиссионные,
злеIl:троизоляциоиные, rидравличеСI{ие, белые и др.
Н. моторным маслам относятся авиационные, автомобильные
и дизельные.
Авиационные масла получают из дистиллятов и остатков от пере
rоНI\И отборных масляных нефтей путем селеII:ТИВНОЙ ОЧИСТI{и и дe
парафинизации, реже I\ИСЛОТНО I{ОНТЮ{ТНОЙ очистки. В порmневых
и рею{тивных двиrателях авиационные масла работают в условиях
ВЫСОI\ИХ темпера тур и наrрузок. П редусма тривается производство
зимних и летних масел, отличающихся уровнем ВЯЗI{ОСТИ и темпе
ратурой застывания. Для реактивных двиrателей используются
масла MK 8 (из нафтеновых нефтей) и MC 8 (из сернистых нефтей),
для поршневых двиrателей масла M 14, M 20, MH. 22.
Основные свойства авиационных масел приведены в табл. 20.
Харантеристина товарпых пефтепродуюпов 137
Таблпца 20. Технические HOp ibI па авиационные масла
ifоназаТСЛII .1 :МC 8 M1\ 8 I МС-Н 1 MC :20 I M1\ 22
()ТПОСIIтеЛЫШII ПJЮТНОСТr, p O,
пе 60лее 0,860 0,885 0,890 0,895 0,905
RЯ:{]ЮСТI>, сст
прп 500 С 7 ,5 8,5 8,3
прп 100" С, не менее 14 20 22
Отпошепuе ВIIЗIюстеп прп 50 n
[000 С, \'50/VIOO' пе 60.1]ее . . 50 * 60 * 6,55 7,85 8,75
Тl':,шсратура заСТЫnDШIЛ, 9 С,
не выше 55 55 зо 18 14
':: ') tJ/VБО.
Автомобпльные масла IIрименяIOТСЯ дЛЯ СJ\ШЗRИ I\арбюраторных
ДIJиrателей автомобилеп, трю\торов и :МОТОЦи:клов. Эти масла IIОЛУ
чают из дистиллятов и смесей дистиллятов с остаточными I\омпонен-
таJ\IИ путем Н:ИСЛОТНОЙ и селеRТИВНОЙ ОЧИСТRИ. ПО условиям ЭRСIIЛУ-
атацип предусмотрепы зимние и летние масла. Важнейшие свойства
автомобильных масел IIриведены в табл. 21.
Т а б л п ц а 21. Технические нормы на аВТО IOбильные масла
II оназателrI А1\Зп G Асп G А1\Зп 10
(M OB) (M 6B) (И-I0В)
RЯ3RОСТЬ прн 1009 С, сст 6 6 10::!: 0,5
JIпдеRС ВIIЗ1{ОСТП 100 60 120
Температура, QC
всIIыш1ш в отнрытом тш'
ле, не ниже 160 180 160
застывaнIIJI, не выше 40 35 40
Эольность с присаДJ\оii, вес.
%, пе 60Jlее 0,35 O,23 0,63 0,35
Дизельные ма сла IIредназначены для смаЗRИ быстроходных n
тихоходных дизелей. Н'ачество неиоторых дизельных масел видно
из табл. 22.
Индустриальные масла. Лепше индустриальные масла вязностыо
V 50 0'== 4,8 H сст IIрименлIOТСЯ rлавным образом для смаЗRИ машин
и механизмов, работающих с малой наrРУЗRОЙ и большим числом
оборотов. Н'ачество индустриальных масел IIриведено в табл. 23. Основ-
ПЫJ\lИ IIараметра:ми, харакТерИЗуюЩИМИ эту rpYIIIIY масел, являются
ВЯ31{ость, температура застывания (от +5 до 250 С), отсутствие
138 rл. JV. llлаССllфzmаljllЯ п xapa/i/llepпcтl/.l<a 7lефтей l/. 7ler/iтeпpoayт1l0B
т а G л 11 Ц а 2 . ТеХIlПчеСЮlе нормы на дизельные l\Iасла
ПОЕt1ЗD.ТСЛII Дп s Д l1 Дп I,\ l\IТ l"П МТ Ir,п
ВЛ3IШСТIJ прп 1000 С,
ССН! 8 9 10,5 12,5 13,5 15,;:) 13,5 14,5 1б 17 ,5
Отноше1ше ПЛ31;остеii
IIJШ 50 п IIJШ 100 С
"50/''100' не бшюе G 7,3 7,75 4,0 7,0
Те:>rпература, C
пспьшпш в OTKpЫ
ТШ1 тпrле, не Iшше 200 200 210 '165 200 '-'
застыпанпя, не выше 25 18 10 43 25
-;: 13 З(1нрЫТОit[ ТПI'ЛС.
J-;ИСЛОТ И щелочеп. Исходныы сырьем для пропзводства леп;:их инду
стрпальных масел служат соляровые дистплляты, r.тrаПНЫllI обр'аЗОllI
беспа рафиновых нефтеii. н' средним индустриаJIЬНЫJ\I масдам OTHO
сятся веретенные и машинные масла ВЯЗI\ОСТЫО при 500 С от '10
до 58 сст и температурой застьшапия от зо до 100 С. rотовят их
И3 масляных дистиллятов беспарафинопых нефтеп, а TaIOI{e восточных
Т а G ,1. П Ц а 2:3. ТеХНllчесюlC нормы на IIНДУСТРllа.'Iьиые масла
i\I<lсла ШЩУСТ]JпаЛЬIIЫС
ПОНrt3RтеЛII
1
::0
50
.'15B
I! С<Н)
IIC 5ll
ВЛ3I,оеть прн 500 С, сст 10 14 27 33 42 58 38 52 27 33 42 :,8
ИндеI,С ШI31ШСТП . 85 8;)
НOI,суе:>IOСТЬ, вес. %, не
более 0,:1 0,2 0;15 0,15
ТЩПlсратура, ос
вспыmЮI в OTI\PblTOM
TJlfJIe, не нише 1б5 180 200 180 '190 210
заетыпаНШ1; не выше зо 15 20 8 15 20
нефтеп после селеI\ТИВНОП очистки. Средние IIндустрпальные мас.ТШ
предназначены для металлообрабатывающих станЬ'ов, прядильных
и ТIШЦI-.:IIХ машин, веитиляторов и т. д. Тяжелыо индустриальные
J\Iасла (вя31,ОСТЬ их при 1000 С равна 10 9G сст) сл'ужат ДJIЯ смаЗI;П
ПРОЕатното, I\paHOBOTO, I\узнечно прессовото оборудования и др.
Цплппдровые масла применяют для сма3IШ золотников и ЦИЛПН;\
дров поршневых паровых машин, работающих на насыщенном (Te I
пера тура до 2000 С) или перетретом (до 4000 С) водяном паре.
Основные свойства цплиндровых масел прпведены Е табл. 24.
XapalimepllCl/lllh'a товарных нефтепродУliтов
139
Т а б .'1 Н Ц а 24. ТеХlIпчеCIше 1I0рlllЫ па масла для паропых lIШШПll
в
1
ЦlIшm ЦИЛИII Цишm ЦIIЛIIН
дровое 11 дровое 38
Пorщзатели (ЦИЛПН дровое 21, (ЦИЛИН дровое 52
дровое 2) (ВIIСН03ИН) дровое 6) (вапор)
ЯЗ1ЮСТЬ прп 1000 С, ССт 9 13 20 28 32 44 44 64
I-tО1;суе юсть, вес. o, не ОО.lее 0,8 2,5 3 '>
OJ
юrпераl'ура, Ре
ПСПЫШЮI в OTKpЫl'O 1 тпrле, по НillKe 215 240 300 310
застьшаншr, не выше 5 17 ;)
Турбннные :масла предназначаются для с;наЗ1\И и охла;I\Дения
по;];шипнш,ов паровых п водяных турбпн И тенераторов элеI{трпче
cI,oro TOI,a: СТОIШОСТЬ против ОIшсления обеспечивается добаВЕоll
O,Ol O,015 вес. % п О1\сидифениламина. Н.ачество турбинных 1\шсе.тI
прпведено в табл. 25. Сырьем для получения их служат ДИСТII.'IЛЯТЫ
баЮШСЮIХ II Э lбеНСIШХ нефтеп, очищенные IШСЛОТНО I{ОНТЮ,ТНЫМ
способоы.
Т 11 б :1 Il 1\ 11 2.'5. ТеХНllчеCIше нормы па неIШТорые турБПlIНЫС lIШС.'1а
IlOI\П:ШТС 1.II П о', 30 (УТ) I I,\j (Т)
ВЯ3Iюсть прн 500 С, ССт 20 23 20 23 2S 32 44 Ш
Температура застывашlЯ, о С, не выше 15 15 10 10
Стабпльпость проТIШ ОЮIС;JешIЯ
осадок после (НШС:1еПШ1 пес. % 0,05 0..1 0..1 0,15
Ю1СЛОП1ое ЧJIс,11О, .113 КОПjз масла,
пе более 0,20 0,35 0,35 0,45
Компрессорные масла слуа,ат для с:маЗI,И цилиндров и Елапаноп,
ДЛЯ уплотнения ШТОIШ поршневых и ротацпонных },о шрессоров,
ВОЗДУХОДУВОI" а тю,же холодильных машин. Эти ;насла долашы быть
СТОПЮIl\IИ против OIШСJIеНШI и иметь НИЗ1\y:IО температуру застыванпя.
Д'1Я I,О1\:Iпрессоров ХОJIОДИЛЬНЫХ машин вырабатывают масла трех
сортов: ХА дЛЯ аммпачных и уrлеIШСЛОТНЫХ иомпрессоров, ХФ 12
п ХФ 22 для фреоновых. Основные свойства 1\Оj',шрессорных
Шсел приведеНhI в табл. 26.
ТраНСМПССlIонные и осевые масла применяются для сма3IШ aBTO
IOUIIЛЬНЫХ II тра'},торных rипоидных трансмиссий и шею, oceii ;-I,e
леЗНОДОРО;-IШЫХ ватонов н тепловозов. :Масла эти ДОЛЖНЫ об.тrадать
ВЫСОЕИ1IИ противозадирньши свойствами, для чеrо l{ ним добав,:rяют
cepy , X;10p и фосфорсодеРiIшщие присаДЮI. Основные сорта Ta
ЮIХ Iасел для зюпшх и летних ус.тrовий приведены в таб,1. 27.
но rл. IY. Классифииация п :сараliтериС/lита nефтей II 7lефтСllродУЮllов
т а б J1 n Ц а 26. Технпчешше нормы на масла для RомпреССОрОIl
и холодпльных l\ШШПН
т
Шасла длл НОilщрес Масла длл ХСЛОДI!JI1.
соров ных маШfIН
ПОRазатслп
1:! (М) I 1\C I[) ХФ 12 181 ХФ 2 :!',
]3нзкость, сст
при 500 С 18 24,5 28.1
при 1000 С 11 14 17 21
о.\шература, се
всnьшши в OT1\pblTOM тпrле, пе Шlше 21П 270 160 125
застьmашш, не выше ... 15 40 55
табпльность протпв ОЮIСJIеюш
осадок после О1шслешlЯ , вес. b ,
не более 0,3 0,005 0,005
ЮlCлотное ЧlIСJlO , .1 8 KOНj8 ыасла,
не БОJIее 0,5 0,03
с
т а б л и Ц а 27. Технпческпе Нормы на траНСМllссионные и осенью масла
т
Трансмисспоппые масла Осевые масла
ПОШlзатеЛlI длл I{011OG
Юf передач
зшшее летп ее II рулевоrо l'IIПOIIДные зи"шсе летне"
З .тr УПрЮJJIC з JI
нил
]3Я3lшсть прп 100 0 С,
сст 20 28 28 36,O 20,5 32,4 20,5 32,4 20 25 * 3П 52 '"
елшература aa
стывaнIIЯ, 9С,
не выше 10 5 20 20 40 15
одержанне серы,
пес. f}o , пе выше О,() О,() 1,2 1,5
с
" ВЛJНОСТЬ при 50. С.
ИзrОТОВШIIОТ их из тяжелых остаточных масел (ниrролов), ыазутоlЗ
и э:кстран:тов селен:тивной очист:ки масел.
ЭлеI{ТРОИ30ЛJIЦlIOНllые масла выпо.тrняIOТ роль диэлеI,ТРИI\а п
теПЛООТЕодящей среды. R числу их относятся трансформаториыС',
:конденса торные и :кабельные масла. Помимо ВЫСОI\ИХ диэлеIi:ТРIl
чес:ких СВОЙСТВ эле:ктроизоляционные масла должны обладать BЫCO
I\Oll химичеСI{ОЙ стабильностью (при I{OHTaI\Te с медью, свинцом
и друrими металлами, ЯВЛЯIOщимися :катализаторами ОI\исления),
низн:ой темпера турой застывания, хорошими протИвон:оррозионныы I!
свойствами при минимальном значении тантенса уrла диэлеRТРII
чеСI{ИХ потерь. Эти масла не должны содержать смолистых II асфаJIЬ
тообразных вещесТЕ, а н:абельные, помимо тото, и ароматичесних
х аРal; тер испита товарпы:с нефтепродУliтоа
111
уrJlеводородов. Для повышения стабильности против окисления
], элентроизоляционным маслам добавляют аНТИОI,,:ислитеJIЬНЬте при
саДI\И: параОI\:сидифеннлам:ин, ионол (топанол) н др. Основные
свойства ЭЛeIПРОИЗОЛЯЦИОПНЫХ масел приведены в табл. 28.
Т а б л п ц а 28. ТеХIП1чесюre нормы на злектропзоллцпонные масла
ТIJaнсфор raТОрIIые
:\1i:1сла RDбеЛI.
HOIIдeII
П Ш-\{I;'1(lтrЛI1 Сl1тор//ое пае
бе:! щш I с ПрIIС Д C 20
саДНII Hoii B1'II 1
ВЛЗIШСТЬ, сст, не более
при 00 С 5000
прп 200 С 30,0 37 45 800
прп 500 С 9,6 9,0 9 '12 50
Те:\шература застыванШI, се, не пьuне 45 45 15 30
Нпслотное 'ШСJIO, .lt8 КОН/8 ШСJIa, не BЫ
те 0,05 0,02 0,02 0,02
TaнreHc yrJJa ДUЭЛeJ,l'РlIчеСIШХ потерь, не
более
прп 200 С 0,3 0,2
прп '1000 С 0,005 0,003
ЭJ1еrпрпчесшlЯ ирочность, на/сл, пв ,юнее 200 200
Масла для rидравличеСIШХ систем сочетают свойства антифРИR
ционных ЖИДI\остей (ВЫСОI\:ИЙ индеI\С ВЯЗI\ОСТИ) с НИЗI\ИМИ темпера
турами застывания и ВЫСОI\ИМИ стабильностью против ОI{исления
н ПРОТИВОI{ОРРОЗИОННЫМ:И свойствами. ТаI\ие ,масла rотовят преим:у
щественно из У3I\ИХ фрющий НИЗI\озастьшающИХ масляных нефтей
путеllI rJlуБОI{ОЙ ОЧИСТI\И и С добавлением I\ рафинату набора
при:саДОI\, I\оли:чество и состав I{ОТОРЫХ зависят от области прим:енения
масел. Свойства НЮ\ОТОРЫХ из этих масел представлены в табл. 29.
Т а б л и Ц а 29. Технпческие порм:ы юi. I\Iасла
длл rпдраnлпческllX снстем,
Масла
AMr 1 о
ДЛII
rllдропе
редач
aвTOilIO
GплеЙ
ДЛII BЫCO
HOBaHYYM
пых паро
струНных
насосов
, ПОlшзатели
ВЯЗ1ШСТЬ, ест
при 1000 С
прп 50 Q С, не менее
прп 500 С, не более
Те шература застыва
ПИЛ, ос, не ВЬШIе . .
4,8
23 30
65 69
10
1250
70
35
11
ХII[JCllimерtlс//uшп mOI!Clpllbl:C l/efJjтeпpoaYh'тOB
113
парафиноJ3ЫХ и пафтеновых уrлеводородов с не значительным КОШI
чеством ВЯЗЮIХ масел. Ценность церезина возрастает с повышенпе:\l
ero темпера туры плавления. Церезин применяется для изrотовлеюIН
ИСЕусственных вощин в пчеловодном деле, цветных rуталинов, xyдo
щ:ественных изделиЙ, восковых фиrур, моделеЙ, наrлядных посоuий,
Ва;зешшы представляют соБОll мазеобразные вещества с темпера
турой плавления 37 520 С. Различают естественные и ИСI,УССТIJен
IIые, медицинсн:ие и техничесн:ие вазелины. Естественные вазеЛIIНЫ
ПOJlуqаются из н:онцентратов парафинистых мазутов ОЧИСТIюЙ пх
серноЙ r-шслотоЙ и отбеливающими rJIИнаыи. ИСI,усственные ваэе
лпны представляют собой Н:Оl\:!П03ИЦИИ из минеральноrо масла и пара
фина. ЫеДИЦИНСI{иii вазелин получают смешением белоrо церезина
и парафина с паРфlOмерным маслои, а техничеСIШЙ парафина ИЮI
петролаТУ Ia с машинным (леи\им индустриальным) маслом.
Нефтяные бllТУ:МЫ
Нефтяные битумы это ВЫСOl\ОСМОJIистые ВЫСОI\ОВЯ3I,ие И;1П
твердые нефтеПРОДУI\ТЫ, получаемые из ТЯj-}i:елых остатн:ов от nel)(
rOHEII нефти. По способу производства различают нефтяные битумы
двух типов: остаточные и ОI\исленные. Остаточные нефтяные битумы
полуqаются I\aI{ оста тки при rлуБОI\оваН:УУМНОll переrонке сыолистых
нефтей. Оrшсленные нефтяные битумы выраба тываются Ol ислениеы
оста ТЕОВ от ВaI\УУМНОЙ переrоНI\И мазутов путем продую\и их возду
хом прп высоких температурах. Дешевпзна и прочность сцепления
с разлиqными материалами, СТОЙI\оСТЬ 1\ действию ХИЫИI,алпй и pac
творов обусловливают ШИрOI\Ое применение нефтяных битуыов в раз
личных отраслях ПРОМЫШJIенности: в производстве I,ровельных
материа.orов, rидротеХНИI\е, при изrотовленип rидроизоляционных
материалов на бумажной основе, при закреплении береrов водоемов
и СЫПУЧИХ дюн, в судостроении и т. п. При OI{ислении нефтяных
остаТЕОП ПрОДУВ1\ОЙ воздухом в присутствии хлорноrо железа, пятп
ОПИСИ фосфора п дрyrих peareHToB получают туrоплаВIше (темпера
тура размяrчения 125 1500 С) и пластичные битумы рубраксы,
при:неняеыые в резиновоЙ промышленностп нат, материал, прида
ющиЙ резине ВОДОСТОЙI\ОСТЬ.
ОднаI,О основное Iшличество нефтяных битумов (свыше 75%)
потребляется для СТРОИТeJIьства и реыонта дороr. Здесь их прп
меняют в трех видах: твердом, раЗЖИ)I\енно и в впде битуыных
эму.тrьсий, В завпсимости от харю{тера растворителя (лиrроин.
I{еросин или СОJIЯРОВЫЙ дистиллят) различают соответственно быстро,
средне и медленно затвердевающие бптумы. Битумные эыульсип
rотовят с приыенением I\ОЛЛОИДНЫХ l\Iельнпц, добаВJIЯЯ 1{ битуму
воду и Юlудьrа торы. ВажнеЙшее назначение битума в дорожных
ПОI\рЫТИЯХ быть прочным ВЯЖУЩIIМ материалом, цементирующШI
rранулы IшыеНlIоrо напопнителя, сообщать ДОрОЖНОМУ ПOI{рытию
1It r,Л,. IV. К'л'аССUфU1>ацuя u :сараliтерuстипа пефте(i u l-teфтепродУ1>тоо
прочность И стабильность. Содержание битума в ДОРО;IШЫХ асфальто
бетонах зависит от rранулометричеСIюrосостава минеральноrо
наполнителя и в среднем составляет 6 7% от общей массы покрытия,
пли 0,8 1,6 кв на 1 t2 ПОI{РЫТИЯ.
В зависимости от основных свойств температуры размяrчения,
1'J!убины ПрОНИI\аНИЯ иrлы, растяжимости, температуры хрушюсти,
сцепляемости с каменным материалом (адrезии) и др. различают
нефтяные битумы пяти марок. Битумы первых трех (I III) при
ыеняются в ДОрОЖIIом деле. Битумы марI\И IV используются rлавным
образом в кровельной промышленности, в rидротехнических coopy
жениях, для БРИI{етирования уrольной мелочи, для смаю\И шеек
Щ1ОIШТНЫХ станов, при rорячей ПРО1\аТI,е металла. Битум мар1\И V
находит применение в ЛЮ{О1\расочной промышленности, для изоля
П,ионных ПОI{РЫТИЙ трубопроводов, для ЭЛ8I{ТРОИЗОЛЯЦИИ и т. д.
j Iомпмо названных битумов в дорожном строительстве для обрабОТI\И
трунтовых и rравийных дорот применяют тю{ называемые жидкие
бптумы остаТ1\И от первичноп переrоНI{И нефтей, I{р8I\Инr остатки
пли смеси твердых битумоJЗ с мазутом или ВЯЗ1{ИМИ нефтяными дм":
с.ТИЛЛЯТalIШ:. СвоЙства ОI\Исленных битумов основных MapOI{ прп
Jюдены в табл. 30.
т а б Jl П Ц а 30. Свойства OIШСЛСННЫХ БПТУ;\IОВ
АпаЛII3 по МаjlНУССОПУ, '"
'" '" Элемептнрпы!i состав, %
" % '"
'" "' "fii
:2 "'о
,... S '" , ::1
а о 1 О.
а '" Q о:::
<:, о:
;< :2 :'1:1:;:: '" S:ri
5 ;:: о! 5' ..о С П S о С/Н
о: :Е '" @ Q
5. '" f-o '" о: о:
:,; '" ОБ< о '" >8<1:10 о:
'" ,.s '" ..Cl.) C:J '" :'1 '" g5 о
..... р; :>i
"" ;..., O '" '"
I 36 1'1,5 17 67,5 4,0 555 82,8 11,4 3,4 2,4 7,26
II 105 90 47 23 '17,5 55,5 4,0 665 84,0 10,7 3,7 1,6 7,85
III 70 50 50 26 15 54,5 4,5 740 85,1 10,0 3,5 '1,4 8,51
IV 23 6,5 7'1 33 Н 50,0 6,0 955 86,0 9,2 3,6 1,2 9,45
V 20 2 91 36 10 37 17,0 108о 86,9 8,4 3,5 1,18 10,34
Прочие нефтепродукты
ОрrаНIIчеСIше (нефтяные) кислоты 11 их соли. Выпариванием
воды из щелочных ,отходов от ОЧИСТI;:И керосиновых, соляровых
и дрyrих маЛОВЯ3I\ИХ дистиллятов нефтей и высаливаннем растворои
NaCl получают натриевые соли нафтеновых I\ИСЛОТ мылонафт.
Разложением серной 1\ИСЛОТОЙ натриевых солей нафтеновых 1\ПСJJОТ
шмучают асидол. Ню{ и мылонафт, асидол применяется rлавныы
образом в мыловаренни в I\ачестве зам нителя жиров, а Та!{же в про
Xapa1i:тepUCтUna товарпых пефтепродУlilпов
1-15
пзводстве эмульсола. Имеются три сорта мылонафта, отличающиеся
{ одеРJ-li:анием неомыляемых (9, 13. и 15 % ) при почти ПОСТОЯННОNI
содержании (не менее 70%) нафтеновых I\ИСЛОТ. Мылонафт пр:и
Iсняется в кожевенной промытленностн (жирование нож), для
дезинфекции, в н:ачестве ЭМУЛЬJ:,атора в процесс ах приrотовления
(!Rзноrо рода эмульсий и в текстильной промышленности при
j,рашении.
Нефтяной кокс получают при КОI{совании нефтяноrо сырья в KOK
{',овых кубах, необоrреваемых камерах и в аппаратах с движущимся
теплоносителем. Исходным сырьем для КОI\сования являются обычно
нефтяные остаТI\И: тудрон, мазут, кренинr остаТОI\. В меньшем н:оли
честпе используются тяжелые ароматизированные дистилляты пиро
.низа, IшталитичеСI\оrо нреI\инrа. В зависимости от технолоrии полу
,чепия нефтяной I\OI{C содержит от 90 до 95% уrлерода, 2 5% BOДO
рода, 2 3% нислорода и азота. ВажнеЙШlli\ПI поназателями нач.ества
j,;oI,ca являются содержание серы и ЗОJIЬНОСТЬ, I{OTOpble зависят
от состава перерабатываемой нефти (ocTaТI\ft). Содержание серы
n IЮI\се раЗJIИЧНЫХ MapOI{ ДОЛilШО быть не БОJlее 0,6 1,5 пес. %,
а ЗОJIЬНОСТЬ не более 0,3 0,6 вес. %. Большое значеЮlе имеет
танже CTPYI{Typa I{OHca.
Нефтяной :hOI\C ценный уrлеРОДИСТЫll материал, используеМЫll
для изrотО)зления ЭЛeI{ТРОДНОЙ продукции, ПРШ1еняемой в первую
()чередь ,для вьшлавн:и алюминия и ВЫСОI,ОIШ честпенных сталей.
]'рафитированный (прокалеШIЫЙ при температуре 2300 30000 С)
I{OKC весьма термичесни стоек, имеет высокую теплопроводпость,
устойчив против коррозии. Он используется нак нонстрy:rщионныii
материал для изrотовления химической аппаратуры и оборудования,
в том числе для футеровки атомных рею{торов. При перераБОТI\е
высоносернистоrо и ВЫСОI\ОЗОЛЬНorо сырья KOI,C получается: низното
Iшчества и используется н:ан топливо.
Сажа представляет собой твердый ТОВIюдисперсный уrлеродистыii
продукт неполноrо' сrорания или термическоrо распада уrлеводоро
дов. В зависимости от характера применяемоrо сырья и технолоrИII
производства сажа имеет следующий состав: уrлерода 89 99,0%,
водорода 0,3 0,5% и I{ислорода от 0,1 % до нескольких процентов.
Кислород пребьшает в виде Фуш{циональных rрупп: rИДРОI\сильноii,
J\арбонильной, нарбонсильной и др. Помимо этоrо в саже находится
от 0,1 до 1,1 % серы и от 0,1 до 0,5% золы. Источником золы rлавным
образом является вода, используемая для охлаждения rорячпх
частиц сажи при ее производстве и rрануляции.
Сажу характеризуют средним диаметром частиц, удельной по
верхностыо, количеством адсорбируемоrо масла, содержанием лету
чих веществ и др.
Осповньпн сырьем для производства СЮRИ являются ШИДlше
нефтепродунты, а танже природные и попутные rазы и rазы нефте
перераБОТl\И. В СССР производят 14 ыарОI, сажи, используя три
10 Заказ 1000
146 rл. 11'. J{лаССUфlllИЩllЯ lt харатиперuс/шtl>а llефтеЙ II нефтепродУl>тов
основных способа: печной (сажа обозпачается бун:воii П), IШlш.тrЫIЫЙ
(БУIШОЙ Д, ТЮ, lШl\ сажу изв.тrеI\ают из диффузионноrо пламени)
II терыический (БУIшоlr Т). Свыше 80% всей вырабатьшаеыоii саfI,И
идет на производство резины. В результате введения саши в резиио
вую смесь значительно увеличивается механичеСIШЯ прочность
резпНЫ II, с.тrедовательно, CPOl, службы резиновых изделий. Сажа
прпменяется та1О1\е для изrотовления типоrрафСI\ИХ I..:pacoI":, нопиро
вальноu бумаrи, 1\арандашей, ИЗОJIЯЦИОННЫХ материа.тrов и т. п.
Пластичные (консистентные) СМ3ЗIШ представляют собой пласти
чеСЕие I..:оллоидиые системы. Это особый юшсс смазочных материалов,
ирпrотавливаемых путем введения в смазочные масла специальных,
r:JаIШЫl\I образом твердых, заrустителеЙ, оrраничивающих их TeHY
честь. Большинство нонсистентных смаЗОI": в ШИроном интервале
температур ведет себя 1\а1\ твердые упруrие тела. Они приобретают
способность необра тимо деформироваться (течь), еСЛIi приложенная
СШIG больше предела текучести сма3IШ. С повышением температуры
предел теI..:учести I,онсистентных смазон: понижается и при неI\ОТОрОЙ,
определенной для наждой сма3I\И температуре становится равным
HY.'IIO (Сl\JaЗIШ течет). BTOpbll\I харю,,:теРНЫl\1 ПрИ3НaI\ОМ I\онсистентных
C;\Ia30I":, отличающим их от смазочных масел, является аномаЛЫlое
внутреннее трение, в отличие от нормальных ЖПДI\остеii, зависящее
от ус.;юппu течения (СТРУI,,:турная ВЯЗI\ОСТЬ). ЭТИ свойства I":OHClI
стентных Сl\IaЗОl\ связаны с их l{ОЛЛОИДНОЙ природой И с TPYl":турой.
В Еачестве основы при производстве I\онсистентных СI\ШЗОI": при
l\lеняют нефтяные и синтетичеСIПlе масла. Большинство смазон изrо
ТОВ:IЯЮТ на нефтяных :маслах. Из синтетичеСI{ИХ шасел чаще исполь
зуют С:ЮJ-Iшые эфиры, полиаJlкиленrЛШ\ОЛII, кремнийорrаничеСIше
f1ШДI":ОСТИ. При:менение смаЗО1\ на основе синтетичеС1{ИХ масел orpa
НI1чено дефицитностью исходных ПрОДУ1\ТОВ и их ВЫСО1\ОЙ стоимостью.
В Iшчестве заrустителей Сl\ШЗОI{ служат мыла (соли жирных 1\ИС.тrот),
церезин и парафин.
Основная масса I\Онсистентных смаЗОI{ получается на 1\альпи
евых, натриевых, алюминиевых и литиевых мылах. Соли некото-рых
ыета.тrлов позволящт получать Сl\ШЗl\И с ВЫСОI,ОЙ температурой пла
вления и хорошей пластичностыо при НИЗI\ИХ температурах (литиii),
друrих с ВЫСО1\ОЙ температурой плавления и водоустойчивостью
(Еальций). Ассортимент смазон:, вырабатываемых в СССР, весьма
велю..:; мноrие из них взаимозаменяемы.
l ()нсистентные сма3l,И разделяются на два основных типа
антпфРИIщионные и предохранительные. Первые при:меняются Еак
с?>,азочные материалы, вторые КШ{ средства, предохраняющпе
поверхности металлоизделий от 1\ОррОЗИИ.
Нз антифршщионных смаЗО1\ наиболее ШИрОl":О применяются
со,'шдолы различных марО1\, из предохранительных техничеСI..:ие
вазелины, представляющие собой заrущенные петролатумом l\IIше
рнльпые масла средней ВЯЗI\ОСТИ.
rл А В А V
ПРОИ3ВОДСТВЕННО ПРОЕКТНАЯ ОЦЕННА
НЕФТЕИ :и осlIoщ:IыE НАПРАВЛЕНИЯ
ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
ПРОИ3ВОДСТВЕНIIО ПРОЕI\ТНАЯ ОЦЕНКА
НЕФТЕ:ff
flланиропание нефтепереработки, проектиропание нефтепере
рабатьшающих заподоп, прапильная их эксплуатация n постоянное
совершенствование технолоrии процессоп требy:rот r:rуБОI;оrо
знания сырья и ето потенциальных позмощностей. Большую ПЮlOщь
В этоы ОIШЗЬШЮОТ данные лабораторных исследований, представля
емые в пиде I\рИВЫХ разrоНI\И нефтеЙ, т. е. I\рИВЫХ ИТК, ОИ, а таЮ"Ее
rрафпнов плотности, моленулярноrо веса, вязкости, температуры
вспышки и друrих т\онстант различпых нефтяных фрю\ций.
'в 1932 1933 п. впервые в СССР была опуБЛИI\ована серия
подобных нривых * для типичных нефтеп Апшеропс[\оrо полуострова.
По друrим нефтям Советсното Союза в дальнепшем был собран весыш
ценный материал **. :Методика построения нривых разrош-;и зы;лю
чается n следy:rощем. На стандартноп I\ОЛОНI\е ИТК от переrопяе:чоii:
нефти отбирают 3% Hыe (по весу) "фрющии. Каждy:rо фрarщию анаап
зируют и по полученным данным строят сериrо rрафИl-;ОВ. На осп
абсцисс отнладывают oтrOH фрarЩИII в процентах, а на осп ордпнат
в соответствy:rощих масштабах значения различных нонстант для
этих фрarщиЙ (рис. 65). Пользуясь ЭТИМИ rрафиками, MOi-КНО опре
деJIИТЬ пыход и Iшчество I\ЮI\ДОЙ фракции. Поясним это на I-;ШlI\рет
ном ПрИl\шре.
ПРНlllер. Даны кривые разrоНIШ усть баЛЫI{Сl{Оii нефтп (см. рпс. 65 п (j(j).
Требуется оиределпть иотенцпаЛЬШ,1е выходы фРaJЩПЙ аВТОll10бпльноrо Gеп
зпна, дпзельноrо тоишша n двух масляпых дистиллятов ВЯ31{ОСТЫО \'5 О 10 сст
(IIндустриальное 12) п 'V 100 7 сст (автомобильное Аси 6). НеобходшlO HII,iEe
* r у р в п ч в. .п., К а м II J[ е р Б. Б., .п у ц е и 1; о М. И. п пр.,
I{Рlшые разrонOI{ ТПШJ1ШЫХ нефтей БатШСI,оrо ]Iаiiопа, ОНТИ, 19Э2.
** СовеТС1ше нефтп, rостоптехпздат, 1947; НефТII восточпых районов СССР,
rостоптехпздат, 1962; Новые пефтп восточпых райоиов СССР, Изд. "ХЮlllfI'>,
1967, ,I др.
10*
Н8
Т,/1,. Т1. Оцеш;а н.ефтеii lt папрамепия их переработl>lt
определпть l{ачеСТDО этпх нефтеПРОДУЕТОВ n остаТIШ от псреrоНlШ нефти
I'удрона, вьшипающеrо выше 5000 С.
Реш е н II е. Соrласпо требовашIЯМ l'OCT на автомобпльпые бепзшш
J,онец Iшпенпя их должен быть 195 2050 r.. ПрПНllll1ае:\1 нонсц юшенпя беII
31lHa 2000 с, Torдa ero выход по I\р1ШОll ИТК составляет 19,0 вес. %. Опrед('
:шем фра1ЩПОШIЫЙ состав бепзпна по 1;Р1ШОll ИТК: начало 1шпеIШЯ бепзппа 350 с;
6 19. 10 1 9 0/
10% ero, т. е. па рпс. ;) 100' == " /О, ВЫ1шпает прп 700 с; 50%, т. Р.
(c [. rшс. (5), ВЫЮlIlает прп 14.50 С ][ 90%, т. е. 1 0 == Н..1 % .
о о о
ЮХХЮ &Ю Nюшмтwмw
Выхоо на HetpIOb/ Вес. % выхоа но неЕРть, 8ес. %
Рнс. 65. rрафlIЧеС1ше изображеЮlе Рпс. 66. Харю{теРllстпь:а OCTaTl{OB
свойств усть баШ,JJ{СКОЙ нефти. усть баЛЬШСI\оii пефТll.
ВЫюmает при 1800 с. ПОДПllllIаясь от ТОЧ1Ш, соответствующей среднему выходу
бензнновой фРaJЩПП, т. е. 9,5%, до I\рНnОЙ p O, находим плотность бензппа
[' O == 0,735.
3атем определяем выход п 1шчество фРaJЩПП дпзельноrо ТОllЛIша. Тю; ЕЮ,
бензпновая фРЮЩllЯ пмест температуру 1Ш1ща Iшпенпя 2000 с, то для фРaJЩIIП
дпзельноrо топлпва эта те)шература. будет пачалом юшенпя. Соrласно требо
ванпям rOCT на дпзельпые ТОПJшва, 96% пх долшно выюmать при 330 3400 с.
Исходя нз эrоrо, ПРПНIIмаеы те юературу 1ШIIца юшенпя ДIIзельноrо ТОПЛlша
3500 С, TOrдa выход ero составпт (см. рпс. 65): 42 19 == 23%. 3дес.ь 42% COOT
ветствует концу юшенпя, а 19%) началу юшения фРaJЩПИ.
ТaJШМ образом фРaJщпоппыiI состав фрaJЩПll дпзельнnrо топлнnа следу
ЮЩПЙ: п. н. 2000 с, 10% фрюшпи (т. е. на рпс. 65 19 + 231 0 == 21,3%) вЫIШ
, .oo
пает прп температуре 2050 t.;; аналЩ'пчпо 50% (па рпс. 65 19 + 100 ==
== 30,5%) прп 2600 с; 90% (на рпс. 65 19 + 23.90 == 39,7%) прн 3300 с;
100
23.96
96% (на рпс. 65 19 + W'O== 41 %) прп 3400 С н 1\. 1{. 3500 с.
Остальные ПОI,азатеЛIl начества фРaJЩПП Дllзеш,поrо топлпва пахОДШ1
на llересеченин перпеНДИI\уляра, восстаllовленноrо нз ТОЧ1Ш, хаРaJ;теРПЗУЮЩl'ii
среднпй выход фРaJЩНII, т. е. 19 + == 30,5%, с соотвстствующшш I{РПВЫЫП
19.50 == 9 5o/r
100 ,О
r: o t, ос
0,800 .500
), ccт
25
0,850
ИI,
",'
1;0
30 "
20
!O !;:j
!!.ш
:$g
40 t<
50l:::J
BO :i}
0,800
300
0,750
0,700
{],850
о
ВУ
50
<>::'
'"
:t;
40 iii
3О '"
20
10 '"
Qш 1;j
---zo:i}
0,950
1,0
0,900
0,800 100
п роuзводствен,н,о проеJ>тн,ая ОЦепJ>а nефтей
1!J.9f
(C I. рис. 65): p O == 0,825, t заст == 250 С, t ncn == 1200 С, 'V 20 == 4 сст, 'V б О ==
== 2,5 сст, 'V 100 == 1,2 ССIll.
Качество пзбранной фрющпп удовлетворяет требованиям rOCT на дпзель
пое топлn:во марIШ ДС.
1\онец 1шпення фраКЦIIП дпзельпоrо ТОllЛIша (3500 С) будет началом юшешш
следующей фракцпн ДИGТIIллята пндустрпаЛЬ!Iоrо масла 12. По рпс. 65 на
ЩJПпоii: 'V БО находпм вязность 10 сст п ОПУСlшем перпепДIШУЛЯР на ось абсцпсс,
получаем 46%; эта ТОЧI\а отвечает 50% HO:MY выходу дпстпллята. Выход Bcero
ДIIстпллята составпт (46 42).2 == 8%, :rIe.lIIy соответствует те шература нонца
j{f!пеппя (42 + 8 == 50%) 3900 С. По 50% HO:MY выходу дпстиллята (по 46% ноп
ТОЧ1;е) определяем все ero ПОI{азателп 1\ачества: Ра О == 0,880, t засr == 100 С,
f псп == 1650 С, 'V fiO == 10 сст, 'VЧ)О == 3,0 сст.
Исходя пз 1шнца Iшпения IJ.JрЮЩИП масла индустрпаЛI>ное 12 температура
начала I{нненпя фРЮЩИП автомобильноrо l1асла составпт 3900 С. Находпм на-
r,рпвоii: ВЯЗI{ОСТП 'V100 значение 7 сст и сноспм эту ТОЧI\У на ось абсцпсс. Полу
чае [ ТОЧI{У 58%, отсюда за вычетом предыдущей фракции выход ДПСТIIллята
АСп 6 составит (58 50).2 == 16%, :rITO на рпс. 65 на осп абсцисс совпадает
с ТОЧIЮЙ 66%. Восстанавлn:вая из этой ТОЧIШ перпеIIДПI\УЛЯр до I\рn:ВОЙ ИТК,
находим, что теJl.шература нонца юшения фрющпп равна 4600 С.
По перпеНДПI\УЛЯРУ I\ оси абсцпсс, восстановлеННОl1У пз ТОЧI\И 58%, OTBe
чающеЙ 50% HOМY выходу псr;омой фракцип, находпм ее ПОI\азателп I\ачестпа:'
pi O == 0,910; t засr == 250 С; t псп == 2200 С; 'V100 == 7 сст.
Тю{им образом, Bcero от пефти отбирается 66%. По rрафИI\У рпс. 66, псходЯ'
нз выхода oCTaTI\a от переrотш пефтп 100 66 == 34% на пефть, Н \:ОДIIМ
харar,терпстИIШ этоrо oCTaTI\a: p O == 0,970; t заст == 350 с; t псп == 3'100 с;'
В у 10 О == 30.
Составпм штерпалыI:i'i баланс переrоНIШ усть баЛЬШС1ШЙ нефти:
ПРIIХОД:
нефть
Расход:
фр3.IЩIIЯ аптомобпльноrо бензнна 35 2000C
фрюЩ1IЛ дизельноrо ТОIIЛI1Ва 200 350g С
дистиллят масла пндустрпальпое 12
дистпллят аnтомобпльноrо масла
дудрон . . . . . . . . . . .
Вес. %
100,0
19,'0
23,0
8,0
16,0
34,0
Итоrо
100,0
Из.1Jоженный выше метод определения выходов товарных фрющи:Ш
по ъ:риnым разrош и нефтей является приближенным. Точиость
метода зависит от степени совпадения четкости рeI ТИфИI ации в лабо
раторных и в заводских условиях, от тото, насколы о I{ривые раз
rоин:и ближе подходят к прямым линиям, наСIШЛЫ{О узка отбираемая:
фрarщия II I,aK точно фИЗИI о химичеСI ие свойства подчиняются:
правилу аддитивности.
При установлении выходов моторных топлив РУI ОВОДСТВYIОТСЯ
rЛНвНЬThl образом фрar ционным составом и антидетонационными
евопствами дистиллята, а тю{же содержанием в нем серы. Бензино
вый дистиллят после ето ОЧИСТI и обычно разrоняют на 10 TpaДYCHыe
фрarщии. Из :этих фрarщий затем состаВJIЯЮТ смеси, выкииающпе'
До 800 С, дО 900 С, дО 1000 С и т. д. Свойства смесей I{aK в ЧИСТОl\I
впде, тю и с добащшй зтиловой ЖИДRОСТИ детально изучают. На,
150
Т,!. 11. ОI{еПh'а пефтеЙ 1l паправлеп llЯ u:с переработнu
основании полученных данных строят н:ривые отдельно для бензинов,
по I ОТОрЬП\l при заданноп доле оттона от нефти определяют основные
свойства отбираемых бензинов.
О Iшчестве п выходах I\еросинов судят на основании исследования
ЕО"ШОЗИЦИЙ из 10 TpaДYCHЫX фракций, вьшипающих от 120 до зоо
:32О О С. За вычеТQ;\[ ню оторых первых и последних из 1O TpaДYCHЫX
франций получают I{еросины, отвечающие по н:ачеству НОрllIЮI rOCT.
Для полученных I\ШШОЗИЦИП определяют плотность, высоту неЕОПТЯ
ЩeI'О пламени, содержапие серы и др. Подобно этому опреде,шют
выход и Iшчество франции дизельноrо топлива. Фракционный состав
;:ЩСТИШIЯтоп по rOCT 2177 66 пересчитывают на фю\Тическиii: пх
состав по I{РИВЫМ: ИТI{ с помощью rрафина
А. И. Скобло (рис. 67).
Потенциальное содержание ДИСТИ."1.1ЯТНЫХ
Il остаточных масел в нефтях опреде.lЯЮТ
с помощью адсорбционноrо метода. 1Iасля
ныЙ дистиллят направляют на депарафпни
аацию. За те11 депа рафинированное :масло
Ilодверrают адсорбционному разделению (про
llуснают через слоЙ силшшrеля) и по.'Iучают
парафино нафтеновую часть дистиллята. На
силшшrеле остаются а рома тические уrлево
дороды и смолистые вещества. ПР01l1ывая
СИЛИlшrель последова тельно раЗ:IИЧНЫllIИ
растворителями, десорбируют сначала леrние ароматичеСlш.е уrле
водороды, затем средние, полутяжелые, тяжелые и смолистые Be
щества. Смешивая парафино нафтеновую францшо вначале с :lеrЫIl\IИ
ароматическими уrлеводородам:и, затем со средними II ПО."1УТШI-;е
лыми, получают в нонечном счете ДИСТИJlJштное масло заданноrо
I-\ачества. Выход ето на нефть и соответствует потенциаЛЬНО\IУ coдep
j-lШНИЮ этоrо lIIaCJIa в нефти.
Для определения потенциадьноrо содержания и начес тва OCTa
точноrо масла вначале тудрон подверrают деасфальтизации, а за тем
разделяют деасфальтизат на силинаrеле. Полученную при а; сорб
ционном раздеЛЕШИИ парафино нафтеновуIO фрющшо смешивают
с JIеrI{ИМИ ароматическими уrлеводородами. Смесь подверrают дe
парафинизации с помощью избирательных растворителей. Депара
финированное lIIасло смешивают со средними ароматичеСl\ИМIl уrле
водородами или, если нужно, с полутяжелыми до получения OCTa
точноrо масла заданноrо I-;ачества. Суммируя выходы базовых )laсел,
получаемых из ДIlСТИЛЛЯТНЫХ фракций (при переrонне) II осташа,
ВЫЧИСJIЮОТ потенциальное содержание масел, считая на нефть.
О выходах и начесrве остатков (тудронов) судят на основании
ЩJИВЫХ, построенных следующим путем. ОТ мазута в r."1уБОКОll1
ват:ууме отбирают ряд УЗI{ИХ фрarщий до образования BЫCOHOKOH
центрированноrо (без разложения) оста ша. Оста TOI{ тща те.'1ЫТО
"<,С>
t 80
@
'" ?С'
<iSr-.:
:;;; 40
c::,
t::-
с.,
(5
40 80
СостаВ 8IJстIJллята
по rOCT 2t77 8Б, ООЪ8I'1Н. %
Р IIC. Ы. r рафI1l, Сlшбло.
ОспОВllые llаправлеllия псреработНll IIc!fiти !I eaJa
151
анализируют. Затем н: ие iу прибавляIOТ по очереди, иачиная с по
следней, масляные фрющии и смеси вновь анализируют. На основанип
по,тrученных данных строят кривые качества остатка.
ОСНОВНЫЕ I-IАПРАВЛЕШIЯ ПЕРЕРАБОТli:И
НЕФТИ :и r АЗА
Выбор направления перерабоТIШ нефти и аССОРТIIмента ПОJ!уча
емых нефтеПРОДУI ТОВ определяется фИЗИI;:О ХИМIIчеСН:ИМII спойстпа ш
нефти, уровнем развития технин:и нефтеперераБОТЮI и потребно
стю.ПI n топарных нефтепродуктах данноrо ЭIшномическоrо района.
Раз:rичают три основных варнанта переработн:и нефти: 1) ТОПЛIIН
ный; 2) топливно масляный; 3) нефтехимическиЙ (н:о шлеI СНЫЙ).
По топливному варианту нефть перерабатыпают в основном на
моторные и нотельные топлипа. При одной и той _1\e мощности заВОДа
по нефти топливныii париант перераБОТI\II Отличается наимеНЫJlIШ
ЧИСЛО I технолоrичеСI ИХ установон: и низн:и ш н:апиталовложеНИЯМIJ.
ПерераБОТI\а нефти по ТОПЛИПНО;vlУ варианту мorнет быть rлуБОI.;оii
и неrлуБОI-\О:i'r. При rлуБОI\ОЙ перераБОТI\е нефти стремятся ПолучиТI>
МaI сима.'IЬНО позыожныЙ пыход ВЫСOI\OIшчественных авиационных
и автомобильных бензиноп, зимних II Jlетних дпзельных топшш
II топлив для реаI\ТИВНЫХ двиrателей. . Выход. I отельноrо топлива
в этом варианте СВОДится 1\ минимуму. Тюшм образом, предусматрп
пается ТaI\ОЙ набор процессоп пторичной перерабоТIШ, при котором
из тяа.;е.:1ЫХ нефтяных фран:циi'r II остапш rУДрона получают
ВЫСОIЮI.;ачественные Л8I"Jаre моторные Топлива. Сюда относятся I\aTa
JIптичеСI-ше процессы на талитичесний I\рен:инr, I\а талитичеСI{н{r
риформинr, rИДРОI{реI{инr и rидроочистr-.:а, а танже термичеСI\ие
процессы, например КОI{сование. ПерераБОТI\а заВОДСIШХ ra30B в ЭТШI
случае направлена на увеличение выхода ПЫСОI\О1шчественных бен
зинов. При неrлубокоЙ перераБОТI{е нефти предусматривается BЫCO
1;:П{1 пыход I\Отельноrо топлива.
По топливно масляному парианту перерабоТI\И нефти наряду
с ТОП;;Iивами получают смаЗ0чные масла. Для ПРОИЗПОДства смазоч
ных мас.е'l обычно подбирают нефти с высоким потенциальным coдep
жанне",! масляных фракций. В этом случае для вырабоТI{И BЫCOHO
начественных масел требуется МИНJIмальное число технолоrичеСЮIХ
УСТЮIOВОI\. Масляные фрющии (фрющии, ВЫI\ипающне выше 3500 С),
выделенные из нефти, сначаJlа подверrают ОЧИСТI;:е избнрательнымп
растпорите.тrями: фенолом или фурфуролом, чтобы удалить часть
сыо:шстых пеществ и нпзкоинденсные уrлеводороды, затем ПРОВОДЯТ
депарафинизацпю при помощи смесей меТП:ЛЭТПЛI\8тона или ацетона
с ТОЛУОJIО!I! для понижения темпера туры застыпания масла. Закан
чивается обрабоТIШ ыасляных фрющиii ДООЧПСТI.;оii отбеливающшш
rЛIIнамп.
'152
rл. v. OlfoeMl>a пефтей и паправлепия их nереработl>и
За последние rоды в технолоrию производства масел все больше
внедряются процессы rидрООЧИСТI{И взамен селеI{ТИВНОЙ очисТ!{п
и обрабОТI{И отбеливающими rлинами. ТarПIl\1 способом получают
-днстиллятные масла (леп{ие и средние индустриальные, aBTOTpaI\:Top
ные и др.). Остаточные масла (авиационные, цилиндровые) выделяют
из тудрона путем ето деасфальтизации ЖИДII:ИМ пропаном. При этом
образуются деасфальтизат и асфальт. Деасфальтизат подверrают
дальнейшей обрабОТIl:е, подобно масляным дистиллятам, а асфальт
перерабатывают в битум или I\OII:C. .
При любом из двух разобранных варпантов перерабоТI\И пефти
следует предусматривать процессы по производству сырья для нефте
хш\шчеСIl:ОЙ прОМЫШ.lJенности: этилена, пропилена, БУТИJIенов, бен
;юла, толуола, II:СИJIОJIОВ и др. ИЗ тода в тод увеличивается долн:
нефти, используеМОll IШII: сырье для нефтеХИ!lIичеСI\ОЙ ПРОМЬПlшен
lIОСТII.
НефтехимичеСI\Иll (I{ОМПJIеIl:сныfi) вариант перераБОТЮI нефти по
,сравнению с предыдущими вариантами отличается большим accop
ТIшентом нефтеХIOIичеСI{ИХ ПРОДУII:ТОВ и в связ И С этим наибольшим
'ХIIСЛОМ технолоrических YCTaHoBoI\ и высокими IшпиталовложеНИЯllШ.
В последние тоды наблюдается тенденция I{ строительству II:РУПНЫХ
иефтеперерабатьrnающих Il:омбннатов с весьма ширОII:ИМ примененпе1l!
процессов нефтехимии. НефтеХIO.Iический вариант перерабоТI\И
нефти представляет собой сложное сочетание предприятиЙ, на KOTO
рых ПОМИllIO выраБОТII:И ВЫСОI{ОIl:ачественных моторных топлив и l\Iасел
не ТОЛЫI:О проводится подrотоВIШ сырья (олефинов, ароматнчеСЮIХ,
нормальных и изопарафиновых уrлеводородов и др.) для тяжелоrо
орrаническоrо синтеза, но и осуществляются сложнейшие фИ3IШО
ХIIмичеСI{ие процессы, связанные с мноrотоннажным производством
аЗ0ТНЫХ удобрений, синтетичеСlшrо Il:аУЧУIШ, плаСТl\!асс, синтети
чеСJI:ИХ ВОЛОII:ОН, моющих веществ, жирных I{ИСЛОТ, фенола, ацетона,
СШlрТОВ, эфиров и мноrих друrих ХIO.ШIl:алий.
ПоставщИIШМИ олефинов на тarшх заводах являются rлапньш
образом устаНОВI{И пиролиза; процессы термичеСI\ОI'О ь:реюшrа
п 11:0I{сования значительно уступают им в этом отношении. Сырьем
д:rя процессов пиролиза служат сухие rазы нефтеперераБОТI{И, НИЗI,О
ОJ,тановые rазовые бензины, рафинаты с yCTaHOBOI{ по извлеченшо
ароматичеСIШХ уrлеводородов И3 ндтализатов риформинrа. ПрОИ3
водство ароматичеСRИХ уrлеводородов осуществляется на специаль
ных устаноВIШХ наталитичеСIl:оrо риформинrа. Нормальные пара
финовые уrлеводороды получают с установок II:арбамидной депара
финизации дизельных топлив, а изопарафиновые с устаИОВОI{
изомеризации нормальных парафиновых уrлеводородов (бутана,
пентана и др.). ЦИIшоrеIl:сан получают либо четкой рerпификациеЙ
из леrкоrо бензина, либо rидрированием ХIO.lичеСI{И чистоrо бензола.
Приведенные варианты перерабоши нефти и Таза подробно опи
саны во II и III частях учебншш.
РАЗДЕЛ ВТОРой
ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТRА НЕФТИ
И r АЗА
r л А В А VI
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТRИ
ПРИРОДНЫХ уrЛЕВОДОРОДНЫХ rАЗОВ
подrОТОВRА I'АЗОВ I\ ПЕРЕР АБОТIШ
Природные и попутные нефтяные (иначе нефтепромысловые)
уrлеводородные rазы являются ценным сырьем для производства
тошiив и сырья для нефтехимичесн:оrо синтеза. Основные продун:ты
первичной перераБОТI И этих rазов rаЗ0ВЫП бензин, сжиженные
и сухие rазы, техничес ие индивидуальные уrлеводороды: пропан.
изобутан, н бутан, пентан. Переработка природных и попутных
нефтяных rазов осуществляется на rазоперераба тыnающих заводах,
Iюторые строятся па н:рупных нефтяных и ra30BЫX промыслах *.
Для улучшения Еачества продуктов и условий эксплуатации
оборудования rазоперерабатывающих заводов уrлеводородные rазы
предварительно подверrают ОЧПСТI е от механичесн:их пр:имесеЙ
(взвешенных частиц пыли, пеCl,а, продун:тов :коррозии rаЗ0ПРОВОДОВ
и т. д.), осупше и, наконец, очистн:е от сероводорода и ДВУО1 ИСII
yrлерода.
На про:мыслах нефть И3 Сlшажин поступает в трапы высокоrо.
среднеrо и низкоrо давления, rде за счет перепада давления И3 нее
выделяются растворенные rазы и отводятся на rазоперерабатыва
ющий завод. Нефть далее подается в резервуары, отстаивается в них
от основной массы воды, после чеrо направляется на стабилизацию,
т. е. извлечение.леrн:их :компонентов: этана, пропана, бутанов и ча
стично пентанов. Стабильную нефть переl{ачивают на нефтепере
рабатываlOЩИЙ завод, а выделенные rазы стабилизации служат
дополнительным сырьем rазоперерабатывающих заводов.
* Чур а 1; а е в А. М., rазоперерабатьшаIOщие заводы, Изд. «ХИl\mш),
197.j.
151
rл. 171. Перерабопта приРОП11ЫХ .IJ леводородlibl:r; еО.10в
ОЧПСТI.а от :мехаНIIчеСIШХ
прпиесеii
ОЧИСТIШ природных rазов от механичеСIl:ИХ прюtесеii: осуще
ствляется rлавным образом с помощью мехаНIIчеСI{ИХ устройств.
Различают методы сухой и МОI{рОЙ rаЗООЧИСТII:И. Для сухоЙ ОЧliСТЮ[
применяются сухие ПЫ.'Iе
уловители: циклоны, осадп
тельные аппараты и Э.l:еl>ТрО
фильтры. Действие ЦШ-;.lопа
(рис. 68) основано на ИСПО;;IЬ
зовании центробежноЙ СIIЛЫ,
возпиrшющеiI вследствие пnо
да заrрязненноrо rаза с по
вытенной CI{OPOCTbIO по !;ac.a
тельной I{ аппарату JI ПОС;lfЗ
дующеrо ero движенпя по
с.пирали. Пыль, отбраСLша
емая центробежной с.и.l:оii: 1
стеш,дм ЦИ1шона, выводитс.я
через нижнее отверс.тие в
буш{ер, а очищенный ПОТОI
rаза выходит по цептраль
ной трубе ЦИ1шона. При Bpa
щении на час.тицу пыли дeЙ
етвует центробежная с.ила:
, 4/ з лr 3 Р Ш б (за)
Ц gR
Л--s:"", -
J I
1 [Б1 [J
r' )
I0 5 ' )'\
1/ ( .
\1 'fi!
117) ,
1)/7, .
2 l;/ I!H
з
Рнс. 68. СХЮ1а устройства цшшона:
1 JiОIШУС ЦПJiЛОIlП; 2 бупнер; 3 пылевоii
затвор.
:lIlШШ: I запылеПIlLIii rаз; II очищенныii
rаз.
rдо
л 3,14;
r радиус частпцы, .11;
р плотность чаСТIIЦЫ, 7iZ/:Л1 3 ;
ша О]tРУrЮШЯ С1ШрОСТЬ движенпя rаза в
g УСlшреПJJе сплы тяжести, .н/се/<;
Н радпус цш\Лона, :Л/.
ЦИIшоно, .11/ се};;
:Из формулы (89)'видно, что центробежная с.ила тем БО.'Iьше,
ЧС I меньше радиус. циклона. При большом I{оличес.тве подлежащеrо
очиике rаза уианавливают rруппы ЦИ1шонов по 4 8 штук. При
с.lеняютс.я тат,же ЦИIшоны батарейноrо типа, объединяющие в одном
arperaTe от неСI,ОЛЬКИХ дес.ЯТI{ОП до с.отен ЦИ1шонов.
О с.тепени очист[ш rаза в ЦИ1{;Iонах судят по I оэффициенту очи
с.ТI\И 'YtJ.t, предс.тавляющему отношение Mac.coBoro количес.тва уло
плеипоlr в аппарате пыли 1, 1I1ас.с.овому I{оличес.тву пыли, входящеЙ
в аппарат за одно и то же время (В$%):
, С у " ,Gю, Gпых
уоч .100 .100
С вх С вх
(90)
Под80товп.а 8азов 1> переработне
155
l'l\C С,..1 ШJ.1Iпчсство уловленной в аппарате пылп;
(;ВХ !! GB rx соотнетственпо 1ШЛlIчества ПLIШI входящей II аппарат 11 ПЬ!ХОДR
щей 113 пеrо.
Н:оэффициент очистки зависит от размеров частиц пыли и дпа
метра Цlшлона. Значения '\'0'1 (в %) для ЦИIшонов НИИОrаз
прпведены ниже:
Дпаыетр ЦlIIшона, .11.1! 800 800 1000
1'0'1 пр!! дпаметре частпц ПЫJIII 65 50 30
;) .1tn.
-10.ш. 90 85 70
20.1Ш 98 97,5 9(}
Осадительиый аппа ра т представляет соБОll веРТИI\аЛЫIЫII JlJШ
rОРПЗ0нтальный пустотелый цилиндр диаметрОIll O,5 1,5.i1L. Работа
ero ос.нована на том, что в результате резкоrо уменьшения СI ОрОСТlI
двнжения rаза частицы пыли под действиеl\I силы ТЮI\ести оседают
на Дно. СI\Орость оседания частиц мошет быть выражена уравненпем
СТОЕса:
d 2 (1'1 Y2)
ш 181] g
(!) J)
rде и' СI,ОрОС1Ъ ос()дюшя частИЦ пылп, c'll/cel>;
d ДIIаметр часТIЩ пылп, С.ll;
1'1 II 1'2 плотпостп соответственно частицы ПЫЛII
g УС1;орепие сплы тяжестп, c.ll/ceп. 2 ;
11 дпнампчесr;ая ВЯ3I;ость I'аза, 8/( С.l! . сеН).
При повышении давления в осадителе увеличивается плотность
и ВЯ31,ОСТЬ rазов п, следовательно (см. уравнение Стонса), понп
жается снорость осаждения частиц. С повышенпеIll темпера туры
в пьтеуловителе уиеньшается плотность и возрастает ВЯ3I ость rаза,
ОДнаЕО пзменение вязкости влияет меньше, чем IIзменение плот
ностн, так что в результате СRОрОСТЬ осаждения увеличивается.
ТarШl\f ооразом, оптимальными условиями осажденrш твердых чаСТIIЦ
в осадптельном аппа ра те являются пониженное давление п ПОВЫ
шенпая теlliпера тура.
Напuолее эффен:тивная ОЧИСТl\а rаза от пыли достпrается в элer,
трофп,-тьтрах. Действие их основано на ионизации rаза, т. е. pac
щепленип ero молекул на положительно и отр:ицательно заряженные
ионы, I\oTopoe движутся 1\ противоположно заряженным элеI\тродам.
При повышении разности потенциалов ме:шду элеI\тродамп до He
сн:олы.:пх тысяч вольт l\инетичесн,ая энерrия ионов и электронов
настолы,о возрастает, что при соударениях они расщепляlOТ встреч
ные },!ОЛ8I-:'УЛЫ на ионы и rаз полностыо ИОНИ3Ilруется. Прп ЭТО!\I
наблюдается слабое свечение rаза ((коронш» BOHpyr ПрОВОДНIша,
I OTOpLlII носит название коронирующеrо эле1\трода. Ионы, имеющие
тот же знак, что и коронирующий электрод, ДВИЖУТСЯ 1\ друrО:\IУ,
осадптельному элентроду, ноторый обычно соединен с положительным
пошос.О;\I. При движении в запыленном rазе отрпцательные ионы
11 rаза, 8/С.ч 3 ;
156 rЛ, VJ. ПерераБОl1u;а прuродnых умеводородпых эазов
'сообщают заряд пылинкам и увлеIШIOТ их к осадительным ЭЛeI ТрО
дам. Частицы пыли отдают свои заряды осадительному элеI{ТРОДУ
п ОПУСIШЮТСЯ под действием собственной тяжести или сбрасываются
при встряхивании. ЭЛeI ТрОфИЛЬТрЫ работают толы{о на постоннном
ЭJIeI{тричеСI{ОМ TOI{e BblcoRoro напряженин (40 75 liв) *. Для повы
шения ЭЛeIПРОПРОПОДИМОСТИ пыли и ТaI{ИМ образом улучшения ее
,осаЖДения rаз увлажняют. Имеются трубчатые и пластинчатые
электрофильтры. Степень ОЧИСТШI rаза
в них н:олеблется от 90 до 98 % .
Мокрая rазоочистка основана на Tec
ном контакте потока запыленноrо rаза с
ЖИДI{ОС тыо (минеральным: маслом). При
этом твердые частицы удерщиваются жид
I{ОСТЬЮ. ДЛЯ мокрой rаЗООЧИСТIШ при
меняют СI{рубберы, МОI рые ЦИIшоны, Bpa
щающиеся промьшатели и др. СI{ОРОСТЬ
rаза в свободном сечении СI\руббера ;vюжет
быть равной 0,5 1,5 JJt!celi. СI\рубберы
этоrо типа относятся н аппаратам средней
степени очистки (80 90%). Более эффек
тивны барботеры с I\олпаЧI\ОВЫМИ распре
деJIJIтелями. СI\Орость rаза в них не превы
rаз; тает O,25 O,35 M/celi, и масло интен
III, сивно перемешивается с rазом. Образуется
большой объем пены, отчеrо эти аппа
раты получили название пенных.
Пенные аппараты улавливают 98 99% пыли с диаметром частиц
более 5 j}LIi И 75 80 % с размером частиц менее 5 Jltli. У етройство
однополочноrо пенноrо аппарата ПОI\азано на рис. 69.
п
ш
J
PlIC. 69, Схе)Ш]УСТРОllства
пепноrо аппарата:
1 ]{ориус; 2 RолиачковЪ1Й:
11НспредеJIИТСЛЬ; 3 буннер; 4
II)JlIСМНая Rоробна; 5 сливная
норобна.
.!IШIИП: I запылСнный
11 ОЧlIщеШIыii rаз;
IV масло.
Осупша rазоп
Вода, точнее пары воды, способны давать с уrлеводородами
I\Оl\шлексные соединения rидраты (СН 4 .6Н 2 О, СН 4 .7Н"О,
С 2 Н в .7Н 2 О, СаНв .18Н 2 О И др.). fидраты уrлеводородных :ra oB
представляют собой белые кристаллы, похожие на спрессованнып
cnel' или лед. Они MorYT зю,упорить трубопровод и сильно осложнить
cro Э1{сплуатацию, и работу I\омпрессороп. Каждой температуре
соответствует определенное давление природноrо rаза, при I\OTOpOM
насыщающие ero пары воды способны с уrлеводородами образовать
rпдраты. 'При постоянной температуре для образования rидратоп
требуется тем большее давление, чем меньше МОЛeI\УЛЯРНЫЙ пес
Уl'леводорода. Для существования rидратов необходимо, чтобы
* П л а п о в с}{ П i1 А. Н., Р а l\I и В, М., К а r а н С. 3., Процессы
паппараты хшшчеС1{оii: техполоI'ПП, Изд. (,Хтшя», '1968.
п од20товl;а 2ааов н. перерабопiliе
157
парциальное давление водяноrо пара в rаЗ0ВОЙ смеси было больше
даВJlения насыщенных паров rидрата. Снижая содержание вла1'И
в 1'азе ТЕШ:, чтобы парциальное давление ВОДяноrо пара стало меньше
давления насыщенных паров rидрата, можно предупредить ero
обраЗ0вание в природном rазе.
На ПРЮ{Т1ше о влаrосодержаниn природноrо rаза судят по е1'О
ТОЧl,е росы, понимая под этим температуру, ниже которой водяной
пар н:онденсируется (выпадает И3 rаза в виде «росы»).
Существует неСII:ОЛЫ{О способов ОСУШIШ ra30B. Они основаны
на ИСПОЛЬЗ0вании дроссельно1'О эффю{та при расширении rаза,
расширении 1'аза с отдачей внешней работы, ВПрЫСII:е антифриза,
ПО1'лощении влаrи И3 rаза жидкими или твердыми поrлотителями
:и др. Наибольшее распространение получил споооб осушки rазов
с помощью ЖИДIШХ И твердых поrлотителей.
Осушка уrлеводородных ra30B с примешшиеы ЖИДIШХ поrлоти
теJlей относится I\: абсорбционным процессам, т. е. пары воды ПО1'JIО
щаются растворителями. Одним И3 первых абсорбентов, применяв
шихся еще в 1929 1'. для ОСУШIШ топливноrо rаза, был rлицерин.
С 1936 r. для этих целей стали применять диэтиленrликоль, а He
СI{ОДЫ{О позже и триэтилен1'ЛИНОЛЬ. Применяют ТЮI:же растворы
солей, например хлористоrо 1{альция. Ниже приводятся фи3IШО
химичеСI{ие свойства Т'шшолей, применяемых для осуrшш природ
НО1'О 1'аза:
ДI!этилеI!l'ЛПНОЛЬ
О(СН о СН 2 ОН),
Относительная плотность r g
Теьтература, С
кипенnя (760 Дl рт. ст.)
плавлонпн
начала разлощенп.fI
В.fIзкость прп 200 С, спа
Теплоюшость прп 200 С
ТеШIOта пспареmrл (760 .1 .1 рт.
ст.), т;алjН2 .......
1,1184
245,0
8
171
35,7
0,500
83,4
ТРI!ЭТI!ЛСI!rJПШПЛЬ
сн.осн.сн.он
I - - -
СН,ОСН,СН,он
1,1254
287,4
7 2
191'
47,8
0,525
G9 J 5
Сущность процесса осушни 1'аза ЖИДЮIl\IИ поr.ТIотителями зar\Лю
чается в следующем (рис. 70). При 1\онтю{те абсорбента с 1'азом
в цилиндричеСII:ОМ аппарате абсорбере, в который снизу подается
1'аз, а сверху ЖИДII:ОСТЬ абсорбент, пары воды поrлощаются абсор
бентом. Внутри абсорбера помещены переrОрОДIШ (тарелки) для
улучшения нонтанта между абсорбентом и rазом. Процесс ведется
при температуре около 200 С и давлении 20 60 ат. Сверху абсорбера
выходит осушенный ra3, а снизу обводненный абсорбент. Обвод
ненный абсорбент поступает в ДРУ1'ой аппарат десорбер дДЯ
ОТ1'ОНRИ воды. Этот процесс проводят при повышенных температурах,
но не выше 1700 С для диэтиленrлИII:OЛЯ и 1910 С для триэтилен
1'лю,оля, тан нак выше этих температур 1'ЛИI{оли разла1'аются.
158
r л. VI. Переработi;а природпых уалеводородных zазов
Десорбер. l{aI{ И абсорбер, представляет собой цилиндрический Tape.'IЬ
чатыiI аппарат. ОбводнеННЫll ТЛИI{оль, предварительно подотреТЫll
в тешrообм:еННИI{е, подается в середину десорбера. Сверху ето BЫ
ходнт пары воды, I,оторые нонденсируются в I,онденсаторе холодиль
нш,е, п :hонденсатчастично возвращается на верх десорбера в Iшчестпе
орошения. ВЮI3 десорбера подводится тепло путем подотрева чаСТII
ТЛИl{О.'IЯ в пароnом подотревателе. Ретенерированный ТЛИI{ОЛЬ,
содержащий 1 5 вес. % воды, охлаждается в теплообменнш;е,
хо.ттодп:rьнш{е и возвращается в абсорбер.
л
I
Рпс. 70. Схе 1a YCTa
НОВ1Ш ОСУШШ1 rазов
rЛИ1{QЛJПШ:
1 снруббер; 2 aOc()p
Оер; 3 десорбер; .1
теПДООUМЭНПIlН; .5 НП
пнтильнин; 6 xo o
ДИЛЬНIШ.
ЛИШIИ: 1 исходныii
rаз; II осушенныii rаз;
III rлпr;оль; lV Об
водненныЙ rлпноль; V
вода На орошенпс.
Осушr а таза твердыми потлотителями основана на явлении aд
сорбции I,онцентрирования одното из r.;ом:понентов паровой пли
iЮIДr,оiI фазы на поверхности твердото вещества (адсорбента). При
рода сп:r, удерживающИХ эти компоненты на поверхности aдcop
бента, ПО.'IНОСТЫО не выяснена. Предложено ,l\ffiOTO теорий, объясня
ющих это явление. Сотласно теории Лэнтмюра, на поверхности
твердых адсорбентов имеются участии со свободными остаточльшп
ва;;rе-итностями. Н.отда адсорбируемая молекула из тазовоIr фазы
иопадает на незаНЯТЫll aI\ТИВНЫЙ центр пове})хности, молеRула
не отталшrвается в l'азовую фазу, а остается связанной с поверх
ностыо. В начальныi'! момент адсорбции существует весьма большое
ЧIIС.'IО aI;ТПВНЫХ центров и чис.ТIО МОЛ8I{УЛ, связанных поверхностью,
превышает число J\IОЛ\:ШУЛ, отрывающиХСЯ от нее. По мере пон:рытпя
всей поверхности вероятность попадания моленул таза на незанятый
aI;ТIIвныii: центр уменьшается, наступает состояние равновесия,
прп 1,ОТО})О1\1 сr\орость адсорбции и десорбции выравнивается. В COOT
ветспiпп с теорией Лэнтмюра, адсорбированное вещество удер;'ЮI
вается на поверхности адсорбента в виде плеш{и МОНОМОЛ8I\улярноif
ТО.'Iщпны. Допусн:ается вместе с тем, что силовые поля адсорбиропаIl
ных J\Iоле1;УЛ мотут претерпеть таRие изменения, что они будут спо
соины притятивать I{ себе второй такой слоii, третий n: т. д.
С повышением давления и понижением темпераТУРЫI\ОJIИЧРСТВО
адсорбпрованното вещества увеличивается.
п OrJa0l/10Blт. еазов '" перераБОlll/Oе
159
:Из числа промышленных адсорбентов для осушь:и rазов приые
няются силинаrель, ашоыоrель (аIпивированная онись а.тПО/lШI-IНЯ),
ar":тивнрованный бон:сит и молен:улярные сита 4А и 5А. В пос.:тедпее
врсмя молскулярные сита получили ШИРОlше распространение
не только для ОСУШКИ, но и во мноrих друrпх процессах нефтеиере
работки и нефтехимии. Молеliулярные сита представляют собоЙ
I,,:ристаллпчеСI\ие цеолиты (водные алюмосиликаты I\альцпя, натрпя
п друrпх :металлов), обладающие BbICOI":OU избирательностыо адсорб
цпп по размерам молен:ул, в результате чеrо молекулы малых раэ
)lepOB адсорбируются предпочтительно по сравненшо с I":рУПНLl 1II
1O:IеНУJlа;ни. В ПРОТИВОПОЛОЖНОСТ,ь обычным адсорбентам типа
ало;\юrеJi:ей или силин:аrелеп поры в I{ристаллическоп решеп-.:е
JOлеI\УЛЯРНЫХ сит отличаются идеальной однородностью разывроп,
п поэтому ыожно Iюличественно отделять меЛI\ие моленулы, прони
1.шющие внутрь этих пор, от более RрУПНЫХ. Вследствие Toro что
адсорбция на них представляет собой своеобразное (<просеиванис»
смесей :i\Iолекул с их сортировной по размерам, они получили название
\С\lOлекулярные ситю). Харю{те'ристщш адсорбентов, приlllеняе Iыx
для ОСУШИИ rаза, приведена в табл. 31.
т а б л п Ц а 31. ХаРaI 'j'ерпстпка адсорбентов,
ПрПllIепяеJ\IЫХ для осушкп rаза
АЛIШ О АнтI'IВНрО Антивпро МолеRУЛЯР
Сплина ваннаlI ные Сl1та
понаЗRтелп: rсль rель ша оюrcь ванныЙ (типа /,А
рпиовыЙ аЛIO IИНИII Gонсит п 5А)
П.l0ТПОСТЬ, 8/ С.НЗ
IIСТIIШIал 2,1 2,2 3,1 3,3 3,25 3,4.0
пnсыпнал 0,61"""':0,72 0,83 0,88 0,80 0,86 O,80 O,B3 0,690 0,i:20
т:ш;ущалсл 1,2 1,6 1,6 2,0 1,1
Теп;rое ш()сть,
I>h'O.IL/(п8' 8рад) 0,22 0,24 0,24 0,2
Сuдержание воды n
реrенерпрОВанпом
()сушпт!'ле, вес. % 4,5 7 6,2 7,0 4 6 Перемен
пое
Te rnO)jaTY]Ja pereHe
РЫЩИ, ос 121 232 177 455 177 315 >177 150 3:)O
,\'\СОРОЦIIопнал спо
с06ность по подл
пьш парам, вес. %
па адсорбент 18 21 20 24 13 15 12 13 ')'
)
ОСУШI..:а rаза проводптся в двух адсорберах, заполненных aДCOp
uеПТО/II (рпс. 71). Пока в одноМ И3 адсорберов идет процесс ОСУШIШ
rаза, в друrом ПРОnОДится восстановление ю>тпвности адсорбента
(реrенерацпя). Адсорбцпя осуществляется прп температуре 25
160
l'л. VI. Перерабатна природпы:с умеводородпых еазов
400 С и давлении 2 4 тп. После Toro IШI, пропусн:аемый через aдcop
бер rаз начпет выходить с содерщанием влаrи выше заданной вели
чины, адсорбер перeJшючают на реrенерацmо. ,О содержании влаПI
в rазе судят по ero ТОЧI,е росы. В адсорбер, переRЛIOченный на pere
нерацшо, начинают подавать сухой подоrретый rаз. В случае СИJIН
н:аrеля, аЛIомоrеля, ан:тпвированной ОI,ИСИ алюминия и БОI,сита
рю'енерацmо проводят при температуре 180 2000 С, а реrснерацию
I!
ш
Рпс. 71. Схема устаПОВЮ1 адсорБЦПОНПОll ОСУПIlШ rазов:
1 ПРОi\lСШУТQчпtifI CI\'IHOCТb; 2 rПЗООТДСJIIIтель; 3 II 4 аДСО11uеры;
5 и: 6 ХОJ10ДПЛЬНИНП.
JlIllIlШ: I плаШIIыil rаз; II rорпчпii l'аз; III cyxoii I'H ; Л.
!{Оllдепсат.
молеI,УШlРНЫХ сит при 310 3700 С. Давление по всех случаях под
держивается атмосферное. Тюшя раЗНIща в температурах pereHepa
ции объясняется меньшим размером пор МОЛeJ,УЛНРНЫХ сит И боль
ШИIvI влиянием на адсорбированное вещество I,апишшрных сил:
для отрыва адсорбированной молеI_УЛЫ от адсорбента и переВОДа ее
в парообразное состояпие требуется значительно большая энерrия.
Реrенерацmо адсорбента ведут до полпоrо прЫ_ращения выделения
водяноrо пара.
В последние rоды ШИрOl\Ое распространение получают тю, назы
ваемые Н:ОРОТI,оцmшопые адсорбционные процессы осушии rазов.
Продолжительность адсорбции составляет от 1,5 до 10 :мип, причеl\I
адсорбция ведется при повышенном давлении и нормальной темпе
ратуре, а реrенерация адсорбента при атмосферном давлении
и той же температуре. Применение RОРОТRОЦИRловоii адсорбции
позволяет повысить производительность установня за счет РСЗI,оrо
СОI,ращения времени реrенерации, хотя адсорбент реrенерируется
ие полностью. При I\ОрОТI\ОЦИIШОВОЙ адсорбции в I,ачестве aдcop
беита применяIOТ СИЛИIшrель. .
Адсорберы представляют собой цилиндричеСIше аппараты с OTHO
шепием высоты 1, диаметру от 2 : 1 до 5: 1. Адсорбент размещен
п них на опорных решеТIШХ с расстоянием между ними поряД!,а 1 ,2
п одаотовка аазов к перерабопте
161
1,5.i1L. Снорость движения 1'аза в живом сечении аппарата обычно
составляет 0,1 0,3 м/се.,.. ОСУШI\У 1'азов адсорбентами peKOMeH
дуется ПрIL1V!енять в тех случаях, КО1'да требуется обеспечить депрес
сию, т. е. снижение точи.и росы более чем на 450 С. По ДРУ1'им пока
зателям жидкостная система не уступает системе с твердым осуши
Te.тreM. При осушне сравнительно больших количеств природно1'О
rаза система с диэтилеН1'ЛИI\олем или триэтилеН1'ЛИIшлем даже более
ЭI,;ономична в отношении I\апиталовложений и ЭI\сплуатационных
расходов.
ОЧИСТI\а природныx rазов ОТ
сероводорода JI двуОЮlСН yrлерода
Промышленных методов очистки 1'азов от Н 28 и СО 2 весьма
!IIH01'o. Из них наибольший интерес представляет очистка этанол
аминами, позволяющая при некоторых условиях СОВМеСТИТЬ удаление
Н 2 8, СО 2 и Н 2 О. Кроме этаноламиновой ОЧИСТIШ дЛЯ этой цели
применяется водная промывна и очнстн:а водными растворами H:ap
бонатов щелочных металлов. Этаноламиновая ОЧИСТI\а У1'леводород
ных 1'азов от Н 2 8 и СО 2 была разработана еще в 19301'. Сейчас этот
метод широко применяется в разных вариантах при ПОД1'отовке
сырья для нефтехимичеСI\О1'О синтеза. При очистке природных 1'азов
применяется водный раствор моноэтаноламина концентрацией 15
20%. ПОМIOIO НИЗII:ОЙ стоимости моноэтаноламин характеризуется
высокой реакциОнной способностью, стабильностью и ле1'II:остыo
ре1'енерации. Темпера тура кипения моноэтаноламина 1700 С, он
неО1'раниченно растворяется в воде.
Основные реarщии, протекающие при абсорбции СО 2 п Н 2 8
моноэтаноламином, выражаются следующIOIИ уравнениями:
2HOCH2CH2NH2+C02+H20 (НОСН2СН2NНЗ)2СОЗ
2IЮСН 2 СН 2 NН 2 +Н 2 S (IЮСН 2 СI'I 2 NН З )2 S
Процесс ПО1'лощения сероводорода и двуокиси У1'лерода этаНОJI
амином проводится при высоком давлении и темпера туре 25 400 С,
а ре1'енерация ПО1'лотителя осуществляется при НИЗI\ОМ давлении.
и температуре выше 1050 С.
ДЛЯ одновременной ОЧИСТIШ 1'аза от сероводорода, ДВУОI\ИСП
У1'лерода и воды применяют смесь этаноламина с этилеН1'JIИКOJIe:М.
ТаIi:ая I\омбинированная очистка приводит I\ обезвоживанИIО сырья
и СНИ,женИIO расхода водяI:!о1'О пара, используемо1'О для ре1'енерации
растворителей. На рис. 72 приведена теХНОЛО1'ичеСI\ая схема ОЧИСТI\И
природно1'О 1'аза смесью этаноламина с этилеН1'ликолем.
Процесс ведется на установках (рис. 72), состоящих из абсор
бера, десорбера и ВСПОМО1'ательно1'О оборудования. Абсорбер и дecop
бер имеют таное же устройство, I\aII: и на установнах ОСУШI\И 1'азов
'1'ЛИI\ОЛЯМИ. В низ абсорбера поступает исходныЙ 1'аз, ПрОТИВОТОI\ОI\l
11 Эюшз 1000
162
Т.l. Yl. llерераБОlпl>а природпы:с умеводородпых zuaoe
}, нему входят растворы этиленrлИRОЛЯ и этаноламина. С верха
абсорбера уходит очищенный rаз, снизу поrлотительный раствор
с абсорбированными сероводородом и двуокисью уrлерода; раствор
проходит теплообменник, паровой подоrреватель и входит в середину
десорбера. Из десорбера сверху уходят сероводород и ДВУОI\ИСЬ
уrлерода, снизу ОТIшчивают реrенерированный поrлотительный pac
твор. Часть этоrо раствора подоrревается в кипятильнИIШХ и возвра
щается в десорбер для под
вода тепла, а остальное
н:оличество охлаждается в
теплообмеННИI{е и холо
ДИЛЬНИIШ И подается на
верх абсорбера.
Абсорбция Н 2 8 и СО 2
этаноламинами целесооб
разна, I\оrда I{онцентрация
этих примесей в rазе не
превыmает 2 2,5 мол. %.
При более высоких KOH
центрациях выrодно при
менение таких дешевых
абсорбентов, IШI{ вода или
водные растворы I\арбона
тов натрия (Nа 2 СО з ) или
калия (К 2 СО з ) поташа.
Подобные абсорбенты обычно использYIОТ для предварительной
очистки rазов с доведением I{онцентрации Н 2 8 и СО 2 дО 2 2,5
мол. %, а ОI{Qнча тельная их очистка от Н 28 и СО 2 осуществляется
этаноламинами.
П
YI
1
.!!
][
Рнс. 72. Схема ОЧIIСТ1Ш rазов раствораМII
этаноламина и этнленrЛНRОЛЯ:
1 абсорбер; 2 десорбер; а, 4 НИПЛТИЛЬНИlШ.
Лшши; 1 исходныЙ rаз; 11 очищенный rаз;
111 раствор 8таноламина; 1V раствор 8тилен
rЛIIНОЛН; V вода; V1 Rислые rазы (сероводород,
ДВУОRИСЬ yrлерода).
ТlI Водиая ПрОМЫВIШ
и карбонатная очистка
Пропзводство серы
Завершающим этапом в цепи описанных выше процессов под
rотовки природных и попутных rазов I{ перераБОТIШ является утили
зация сероводорода. До недавнеrо времени сероводород считался
вредной и опасной примесыо нефтяных и природных rазов. Сейчас
на базе нефтяноrо сероводорода налаiкено производство элементар
ной серы. Самым широко распространенным способом получения
элементарной серы из сероводорода является процесс Клауса, OCHO
ванный на неполном сrорании сероводорода. При этом протекают
слеДYIощие реакции:
Н 2 8+1.50 2 80 2 +Н 2 О+1241>I>а.л./liIO.ltь
2Н 2 8+80 2 38 +2Н 2 О+25 1;па.л./liIО.л.ь
Переработl>а природnых еаз в
163
Один И3 вариантов это1'о процесс а заключается в следующем.
Одна треть Bce1'o сероводорода в смеси с воздухом подается в рею,
ционную печь, 1'де сероводород c1'opaeT в двуон:ись серы при TeMne
ратуре 4500 С. Продукты С1'орания поступают в котел утилизатор,
1'де охлаждаются до 3000 С. За счет их тепла получают водяной пар
давлением 40 ат. Сконденсировавшаяся в котле утилизаторе сера
стекает в сборнин:. Продукты С1'орания И3 котла утилизатора посту
пают в холодильник, 1'де охлаждаются до 140 1600 С. Сера допол
нительно, конденсируется и также поступает в сборник. Далее про
дун:ты С1'орания на1'ревают, смешивают с остальным количеством
сероводорода и направляют в первый по ХОДУ 1'a30B реактор. Здесь
на боксите или 1'линоземе при темпера туре ОI\ОЛО 3500 С протеп:ают
реarщии обраЗ0вания серы И3 сероводорода и сернисто1'О 1'аза. Обра
З0вавшиеся 1'азы проходят ХОЛОДИЛЬНИII: и направляются во второй
реактор. И3 ХОЛОДИЛЬНИII:ОВ после nepBo1'o и BTopo1'o pearl:TopOB сера
таIl:же попадает в сборник. "Уносимая И3 конденсаторов и холодиль
ников в виде тумана сера улавливается в коалесцирующем фильтре.
Процесс позволяет получать серу чистотой 99,9% с 'Выходом от потен
циала 90 % .
ПЕРЕР АБОТRА ПРИРОДНЫХ r АЗОВ
Переработка попутных нефтяных 1'a30B на 1'азоперерабатьmающих
заводах сводится к вьщелен:иio И3 них стабильно1'О 1'a30Bo1'o бензина,
полученИIО сжиженных 1'a30B и технически чистых индивидуальных
У1'леводородов. Природные же 1'азы весьма бедны тяжелыми yrле
водородами и поэтому реДII:О подвер1'аются такоЙ переработке.
Отбензинивание попутных yrлеводородных
1'азов
Процессы отбензинивания попутных У1'леводородных 1'a30B и полу
чения сжиженных 1'a30B проводятся кап: две последовательные опера
ции: получение нестабильно1'О 1'a30Bo1'o бензина и e1'o стабилизация'
с одновременным выделением компонентов сжиженных 1'a30B или
индивидуальных У1'леводородов. В настоящее!время промышленное
применение получили четыре метода выделения нестабильно1'О 1'азо
Bo1'o бензина: Il:омпрессионный, абсорбционный, адсорбционныЙ,
низкотемпературная конденсация или ректификация.
l{омпресспонный метод основан на сжатии 1'аза I\омпрессорами
и охлаждении e1'o в ХОЛОДИЛЬНИIl:е. При сжатии 1'a30B парциальное
давление И3ВЛeII:аемых компонентов доводится до давления насыщен
ных паров этих компонентов, при этом они переходя т И3 паров ой
фазы в жидкую, I\Оторая и представляет собоЙ нестабильный 1'аЗ0ВЫЙ
бензин. Как правило, с повышением давления и понижением TeMne
ратуры количество жидкоЙ фазы возрастает. При этом сконденсиро
вавшиеся У1'леводороды обле1'чают переход ДРУ1'их, более ле1'КИХ
11*
164
r.л.. VI. Переработпа природпых умеводородпых еааов
I{омпонентов в жидкое состояние, так как последние растворяются
в ЖИДI{ИХ компонентах. Оптимальное давление определяется мноrими
факторами, в том числе составом исходноrо rаза, заданной степенью
извлечения целевых I{Омпонентов, знерrозатратами на процессы
. сжатия и охлаждения и т. д. Для большинства попутных ra30B с уче
том принятых степеней извлечения оптимальное давление находится
в пределах 20 40 ат. rаз сжимают с помощью ДBYX или TpeXCTY
пенчатоrо НОМПрессора.
Большое влияние на режим работы компрессоров оказывают меж
с тупончатое охлаждение rаза в промежуточных холодильнш{ах
и надлежащее охлаждение CTeHOI{ цилиндров. Межступенчатое охла
ждение с максимальным отделением обраЗ0вавшеrося I{онденса та
2
1 1
7
Рис. 73. ПрIШЦIШll
альная схема 1ЮЫ
преССIIОННОЙ YCTa
НОDIШ:
1 пылеуловитель; 2
сетна; 3, 4, 5 первая,.
вторал и трстья СТУПСНII
номпрессора; 6 холо
ДI!ЛЬНII1Ш;. 7 сспара
торы.
Липпи: 1 исходныii
rаз; I I rазовый бен
зин; III rаз на фран
ЦПОНlIjJование; IV вощ\.
обусловливает снижение расхода энерrии на сжатие, ПОСI{о:rы,у
работа сжатия пропорциональна абсолютному значеншо температуры
поступающеrо в Iюмпрессор rаза.
На рис. 73 приведена принципиальная схема трехступенчато:i:i
компрессионной установки для получения ra30Boro бензина. Исход
ный rаз через пылеуловитель и защитную сетку подается в первую
ступень Itомпрессора. Сжатый rаз охлаждается в холодильнш{е
и поступает в rазосепаратор, оТItуда направляется на вторущ ступень
. Iюмпрессии и т. д. Таким обраЗ0М, rаз трижды сжимается, охла
ждается, отделяется от конденсата (ra30Boro бензина) и напра:в.,пяется
в систему rазоразделения. Конденсат И3 rазосепараторов трех CTY
пенеп подверrают стабилизации с получением стабильноrо ra30Boro
бензина, сжиженных ra30B и техничеCIШХ индивидуальных уrле
водородов.
Для сжатия rаза применяются порmневые и турБОIюмпрессоры.
В области высоких давлений поршневой компрессор находит широкое
применение. Там, rде требуется ВЫСОI{ая производительность, а Дa
вление не превыmает 45 ат, более BыrOДHO применять турбоком
прессоры. На выбор типа и ПРОИ3ВО)J;ительности компрессора суще--
ПерераUОllllт п.pllpOanbLX еазов
165
ственное влияние он:азьшает тип привода: элен:тродппrатель, rазо
мотор, паровая или 1'азовая турбина. По Iшпиталовло;-н:еНИЯJ\I
и ЭН.сплуатаЦИОННЫ1\1 расходам наиболее Э!{QномИчна паровая TYP
бина с противодавлением.
Одним из недостатн:ов н:омпрессионно1'О способа является нечетн:ое
отделение ле1'Н:ИХ уrлеподородов от тяжелых n сепараторах, что
приводит К попаданию части ле1'Н:ИХ У1'леводородов в 1'азовый бензпп
п потере части тяжелых У1'леводородов с 1'азовой фазоЙ. В результате
1'азовый бензин получается песта
бильным II снижается e1'o отбор от
потенциала.
Н'.омпрессионпый метод приме
няют для отбензинивания ;';-н:ирных
1'азов, содержащиХ ,БОJIее 150 2/Л 3
тюн:еJIЫХ У1'JIеводородов. При MeHЬ
шем их содержании этот метод lIеЭ[{Q
НОllIичен. Он не обеспечивает ДOCTa
точной 1'JIубины отбора пропановоЙ:
фрarЩИI1, а по отбору этой фрarщии
косвенно судят О'ПОJIноте извлечения
бензина. Для У1'JIубления отбора
пропановой фрarщии компресспон
ный способ ПРИllIеняется в' комбина
ции с ДРУ1'ими, БОJIее эффен:тивньП\IИ
методами, рассматри:паеиыми ниже.
Абсорбциоппый метод отбензини
вания 1'a30B является наиболее pac
пространенным. Процесс основан на
избиратеJIЬНОМ ПО1'лощении ЖИДRО
стыо отдедьных н:омпонентов 1'аЗ0ВОЙ смеси. В н:ачестве абсорбента
применяют бензин, I{еросин или СОJIЯРНЫЙ дистиллят. Чем
тяжелее У1'леводороды, тем больше их растворяется в абсорбенте.
Количество растворенных У1'леводородов возрастает с повышением
давления и riонижениеи температуры (при абсорбции выделяется
теПJIО в Iiоличестве, равном примерно теПJIоте конденсации растпо
peHHo1'o У1'леводорода).
Абсорбцию про водят в колонных аппаратах, ноторые ДJIЯ обеспе
чения н:онщкта между 1'a30M и ЖИДI{ОЙ фазой снабжены тареЛI\.ами
или насадкой. Наибольшее распространение ПОJIУЧИЛИ абсорберы
с н:олпаЧI{ОВЫМИ и ситчатыми тарешшми. В обоих случаях на тарелке
поддерживается слой жидн:ости, через н:оторую пробулы{ивает 1'аз.
Абсорбцию проводят при сравнительно низкой температуре (зо
400 С) и высокоМ давлении (10 50 ат). Попутный 1'аз, пройдя ОЧll
стные сооружения (рис. 74), поступает на прием н:омпрессороfЗ,
1'де сжимается в одну или две ступени, и напраВJIяется в НИiIШЮIO
часть абсорбера, а сверху подаетоя абсорбент. Отбензипенный !'аЗ,
Рпс. 74. ПрШЩIIПпа.1ЫШП CXC' Itl
абсорбЦIlОППОЙ устаПОDlШ:
1 аБСQрБср; 2 вывстрнватсаь;
3 реаGсоРбер; 4 отпарнм НOJIOIIНП;
5 емность lIсстаGилыIrоo бснзина;
б теIIлооБЫСllЮШ; 7 паровоЙ по
доrреватель; 8 нонденсатор холо
дильшш.
Линии: I сыроа rаз; П отбензи
ПСIIНЫЙ rпэ; IП ВОДffНОЙ пар.
166 r.л.. VI. Переработ,;,а природпых уz.л.еводородпых аааов
'выходящий сверху абсорбера, ПРОПУCI ается через систему ОЧИСТIШ
от компрессорноrо масла и направляется потребителям. Абсорбент
в основном поrлощает утлеводороды начиная от пропана и вьшае
и небольшую часть метана и этана. Насыщенный абсорбент выходит
снизу абсорбера и поступает в выветриватель, тде за счет снижения
давления выделяются метан и этан. После вьшетривателя насыщен
ный абсорбент проходит теплообr.{енню" паровой подотрева тель
и направляется в десорбер, тде выделяются поrлощенные уrле
водороды.
Десорбцию проводяi' при относительно повышенных температу
рах (160 2000 С) и пониженных давлениях (3 5 ат). Для десорб
ции yrлеводородов из насыщенноrо абсорбента требуется, чтобы
парциальное давление извлекаемоrо компонента в тазовой фазе
было ниже, чем в жидкой. В н:ачеС'fве десорбирующето атента обычно
применяют острый водяной пар. Отпаренные тяжелые утлеводороды
и водяной пар отводятся сверху десорбера, проходят KOHдeHcaTOp
холодильнИI и поступают в водоотделитель. Из водоотделителя вода
выводится снизу, часть жидких УТJlеводородов возвращается в дe
сорбер на орошение, а балансовое количество поступает в емкость
нестабильното тазовоrо бензина. Снизу десорбера выходит peTeHe
рированный абсорбент, который Е теплообменнике отдает свое тепло
насыщенному абсорбенту, охлаждается в холодильнике и возвра
щается наверх абсорбера.
По описанной схеме удастся извлечь толы о около 50% имеlOще
тося в исходном тазе пропана. Для повышения степени извлечения
сжиженных тазов применяют абсорбционно отпарную колонну (фрак
ционирующий абсорбер), состоящую из двух С8IЩИЙ разных Диа
метров. Верхнян се1\ЦИЯ меньшето диаметра служит абсорбером,
сверху нее подается свежий абсорбент, а снизу поступает таз. В ниж
НlOlO секцИIО подводится тепло, в результате чето происходит выделе
ние потлощенното абсорбентом метана, этана и пропана. Последний
вновь потлощается свежим абсорбентом в верхней секции фраR
ционирующето абсорбера. Таким образом сверху аппарата уходит
сухой таз (метан и этан), а снизу насыщенный абсорбент. Пр именение
абсорбционното M TOДa позволяет извлечь изисходното сырья 70
90 % _ пропана, 97 98 % бутана, весь пентан и более тяжелые
н:омпоненты.
Адсорбционный метод применяется для выделения тазовото бен
зина из тощих тазов, содержащих тяжелых утлеВОДОрОДОll
до 50 ajJlt 3 . Сущность метода заш110чается в способности пористых
твердых тел, таких, как активированный УТОJIЬ, СИЛИI атель, молеку
лярные сита, адсорбировать на своей поверхности различные утле
водороды. Количество адсорбированных утлеводородов зависит от
природы адсорбента и адсорбируемото вещества, состава таза, т. е.
адсорбируемости друrих I\омпонентов, темпера туры и давления про
цесса. Тан:, например, силикатель в первую очередь адсорбирует-
Переработка природпых вазов
167
ароматичеСlше и непредельиые уrлеводороды, затем нафтеновъте
и в последнюю очередь парафиновые. В пределах ОДноrо и Toro же
Iшасса уrлевоДОРОДОВ количество вещества, адсорбируемоrо активи
ропанным yrлем, возрастает с повышением молеКУЛЯрноrо веса.
Повышение температуры и понижение давления Отрицательно
влияют на процесс адсорбции. Обычно адсорбционное отбензинива
ние проводят при темпера туре онружающеrо воздуха и давлении
2 5 ат. Реrенерацию адсорбентов осуществляют ПрОДувной rазом
или водяным паром при повышенных температурах и атмосферном
давлении.
ТеХНQлоrичеCI{ие схемы современных адсорбционных отбензини
вающих YCTaHOBOI{ отличаются от схем недавнеrо прошлоrо при
менением значительно меньших по размеру и иных по форме aдcop
беров, сонращением продолжительности адсорбционноrо ЦИЮJа
До 24 45 мип вместо 2 4 ч, реrенерацией адсорбента rорячим rазом
вместо переrретоrо водяноrо пара и, наконец, применением более
совершенных современных зернистых адсорбентов (СИЛИIшrель, соче
тание силикаrеля с ю,;тивированным уrлем и др.). Сравнительно
небольшие размеры адсорберов и малая продолжительность цинлов
адсорбции приводят т'; тому, что полная замена адсорбента требуется
лить ПОСJlе 1 2 лет ero работы, реЗ1.;о снижаются энсплуатационные
расходы и себестоимость rазовоrо бензина. Замена реrенерирующеrо
areHTa водяноrо пара rОРЯЧИI\I rазом уменьшила расход
топлива почти в 8 раз по сравнению с расходом на уrольно адсорб
ционных установнах, тан нат{ на превращение воды в пар требуется
значительно больше тепла, чем на ПОДоrрев rаза.
Различают периодичесние и непрерывные процессы выделения
rазовоrо бензина с помощью адсорбентов. Наибольшее распростра
нение получил периодичеСI';ИЙ процесс нат.; более простой. Периоди
чесний процесс адсорбционноrо выделения rазовоrо бензина состоит
из четырех этапов: 1) адсорбция уrлеводородов на поверхности
антивированноrо yrля; 2) десорбция, т. е. удаление адсорбированных
yrлеводородов с поверхности адсорбента с помощью oCTporo водяноrо
пара; 3) СУШIШ уrля rорячим rазом и 4) охлаждение адсорбента
ХОJIОДНЫМ rазом.
Рассмотрим принципиальную техполоrичеСI{УЮ схему установки,
состоящей из четырех адсорберов (рис. 75). Исходный rаз пропу
СIШЮТ через адсорбер 1, rде происходит поrлощение тяжелых yrле
ВОДородов. Выходящий сверху адсорбера 1 сухой rаз наrревается
в подоrревателе 5 до 110 1300 С и подается в низ адсорбера 3 для
СУШIШ адсорбента. До этоrо в адсорбере 3 проходила десорбция
тяжелых yrлевоДОРОДОВ острым водяным паром. Холодный rаз
из холодильника 6 поступает для охлаждения yrля в адсорбер 2,
в котором перед этой (;>перацие происходила сушка адсорбепта.
В адсорбере 4 ПРОТ8Iшет десорбция yrлеводородов острым переrре
тым до 200 2500 С ВОДЯНЫllI паром низнorо давления (5 6 ат).
168
r.л.. VI. ПерераБОl1ша пpиpoдltЪZ:ё уе.л.еводородltъz:r еазов
в дальнейшем наждыii: И3 адсорберов перенлючается на следующий
технолоrичесний этап. Отrоняемые в процессе десорбции тяжелые
УI'леводороды вместе с водяным паром направляются в HOHдeHca
ТОР ХОЛОДильнин 9 И затем в сепаратор 10. Из сепаратора 10
ш
:
Рпс. 75. ПрПНЦ1mп
альная схема адсорб
цпонноrО,извлеченпп
rазовоrо бензина:
1,2, 3 И 4 адсорберы;
5 подоrреватель; 6 11
7 холодильпини; 8 и
10 сепараторы; 9
нопденсатор хоподиль
пин.
uестабильный rаЗ0ВЫП бензин направляется в еl\ШОСТЬ, а несноиден
сировавшиеся уrлеВОДородные пары на номпрессию ;1J;ЛЯ перевода
их n нонденсат.
Описанная установна
позволяет извлечь И3 rаза
БОJIее 50% пропана, 70
85% бутана и почти 100%
пентаШL. Адсqрбер (рису
НОII: 76) представляет собой
пертинальный цилиндр, в
нижней части HOToporo по
мещена сетна и плита И3
пористоrо пеностенла для
поддеРЖI\И слоя aдcop
бента.
Из за незначитеЛЬНОll
производительности YCTa
новок, rромоздкости и
сложности обслуживания
адсорбционный метод при
шеняют только тоrда, lшrда
из за низких концентраций тяжелых уrлевоДОРОДОВ в исходном rазе
абсорбция не обеспечивает требуемой rлубины их извлечения. Пре
имуществом адсорбционноrо процесса является низкое давление и
возможность извлечения тяжелых уrлеводородов И3 тощих rазоп.
В' последнее время широкое распространение получил процесс
I\ОрОТКОЦИ1\ЛОВОЙ адсорбции, при котором одновременпо происходит
ОСУШI\а и отбензипиваниетощих ТаЗ0В. В н:ачестве адсорбента служит
fl
r
' . ВUfJПОnn: 1
, "
11
.
Рис. 76. Адсорбер.
п ереработn/?а прпродпых 2а80в
169
СИЛИI\аrель или БОI{СИТ. Исследования ПОlшзали, что при СОI\ращенип
ЦИI\ла адсорбции I\оличество И3ВЛ8Iшемых уrлеводородов возрастает.
На этом и основан процесс I{ОРОТI{ОЦИIШОВОЙ адсорбции. Адсорбция
ведется при температуре ОI\ружающеrо воздуха и под давлениеы,
, соответствующим давлеиИIО в rаЗ0проводе. Реrенерация адсорбента
осуществляется наrретым до 290 3150 С отбензпненным и осушенным
ra30M, при этом температура реrенерацписостаВJшет не менее 2050 С.
Такая температура обеспечивает полную десорбцИIО воды и ra30Boro
бензина. "Установка шшючает два или более адсорберов, которые
попеременно работают на стадиях адсорбцип и реrенерации. Циклы
адсорбции и реrенерации (десорбция и охлаждение) отреrулированы
таким обраЗ0М, что их продолжительности равны между собой.
Что н:асается процессов непрерывной адсорбции с ДВЮКУЩИlIСЯ
слоем адсорбента (например, процесс rиперсорбции), то они получили
лишь неБОJIьшое распространение для разде.1Iения уrлеводородных
ra30B на отдельные фрющии или индивидуальные уrлеводороды.
Процесс rиnерсорбции применим для разделения тощих ra30B или
выделения компонентов, l{оторые находятся в исходном rазе в малых
ноличествах.
НИ3Iютемпературпое отбешшшmапие rшюв. И3 процессов НИ31,О
темпера TypHoro отбензинивания промытленное применение полу
чили раздельные или l\омбпнированные процессы пизкотемператур
пой КОНДенсации и низкотемпературной реI\тифинации.
По методу НИ3I\Отемпера ТУрllОЙ конденсации (рис. 77) осушенный
адсорбентами сырой rаз охлаЖДается до минус 30 минус 450 С
и поступает в rазосепаратор. Сверху ero уходит rаз, СНИ3У I{OH
;1J;eHcaT. ЖИДI\аЯ фаза переводится в реl\тификационную I\ОЛОННУ
иа деэтанизацИIО, т. е. для освобождения от метана и этана, Деэта
пизированный остатон поступает Jlибо в еllШОСТЬ ra30Boro бензина,
либо на rазоФрющионирующую установну (rФ"У) для разделения
на индивидуальные уrлеводороды. При низкотемпературной I\OII
денсации, тю\ же I\aK и при I\омпрессионном методе, ПрОllСХОДИТ
однократная I\онденсация, толы{о при НИ3КИХ температурах.
По методу НИ3I\оте:мпературной реКТИфИI\аЦИИ (рис. 78) исходный
rаз охла:;I\дается в теплообмеННИI\е и поступает в ректифИIШЦИОНИУЮ
RОЛОННУ. Сверху колонны выходят леrкие уrлеводороды, I\OTopbIe
. охлаждаются и частично l{онденсирутотся в пропановом холодиль
нике. Конденсат возвращается в I\ОЛОННУ в I\ачестве орошения.
СНИ3У I,ОЛОННЫ ВЫХОДИТ нестабильный бензин.
Оба меТОДа имеIОТ свои преимущества и недостатки. Достоинство
ПИ31{отеllшературной конденсации по сравне'нИIО с ректифпнациеii
зюшючается В том, что: 1) не весь rаз, а только ero CJ{Qнденсирован
пая часть проходит реI{ТИФИIШЦИОННУТО колонну, что позволяет
уменьшить ее диаметр; 2) содержание метана и этана в конденсате
невелИI{О, поэтому температура вверху HO.тIOHHЫ может быть БОJlее
ВЫСОI{ОЙ, что уменьшает расход холода, и 3) сравнительно невысоние
170
r.l1.. ТТ 1. П ер ер а БОl1Zпа природпы,т; уелеводородпы,r: еазов
папиталовложеНИfI. Преимущества НИЗJ>отемпературной ректифика
ции следующие: 1) высокое извлечение целевых У1'леводородов иа
жирных 1'азов; 2) 1'ибкость процесса: измеJ3ЯJI температуру вверху
полонны, можно в ШИрОI\ИХ пределах измеНJIТЬ 1'лубины извлечения
пропана. '
Применение низкотш,шературноu реI\ТИфИI\ации рекомендуеТСJI
при 1'лубоком извлечении пропана и этана и выделении реДI\ИХ
1'азов.' ДЛJI перерабоТJ\И жирных 1'азов экономичеСI\И целесообразно
л
[
Рпс. 77. ПРПНЦ1шпальпая схема
НПЗRоте шературной Rондепсацпп:
1 пропановые холодильншш; 2 тепло
обilIенпин; 3 сепаратор; 4 этановап
НOJlOнна; 5 еilШОСТЬ орошенип; 6 НИ
пптильнин; 7 насосы.
ЛIШИИ: 1 сырой rаз; I1 сухоН rаз;
I11 lIеGтабильны!t Gензпн.
Рпс. 78. ПрпнцпппаЛЫIaЯ схема уста-
НОВКИ ППЗ1\Оте шературной рю{тпФш{а-
ЦIIП:
1 рентифшшционнал ноаонна; 2 npопа-
новыН ХОЛОДIIЛЬНIШ; 3 теплообменнm;; 4
еilШОСТЬ орошения; .5 JШIIПТИЛЬНИН; 6
Наеое.
ЛИIIПИ: 1 cblpoii rаз; II сухоЙ rаз;
11I пестаБИЛЬJIыii беНЗIIН.
применять низкотемпера турную Iшнденсацию, тап JШ!, при этом
требуеТСJI меньше тепла в испаритеЛJIХ и холода, меньше J\ОЛОНН,
KOMnpeccopHo1'o оборудоваНИJI и теплообменной аппаратуры.
Стабилизация 1'aaOB01'O бензина
и выделение индивидуальных У1'леводородов
Полученный тем или иным способом 1'азовый бензин содержит
значительные п:оличества этана, пропана и бутана, и:меет высокое
давление насыщенных паров, лerко испаРJIеТСJI, TepJIJI ле1'I\ие помпо
ненты и меняя таким образом свой состав при хранении. Чтобы
нестабильный 1'аЗ0ВЫЙ бензин превратить D 1'одный ДЛJI использова
НИJI продукт, e1'o необходимо подвер1'ать стабилизации, т. е. удале
нию метана, этана, пропана и частично бутана.
Различают два типа стабилизационных установок: с получением
стабильно1'О бензина II сжиженных 1'a30B (IIропан бутановой фраR
ции) и с получением стабильно1'О бензина и техничеспих индивиду
альных У1'леводородов. По первому варианту стабилизации (рис. 79)
нестабильныu бензин Ha1'peBaeTCJI в теплообменнине до 40 450 С
Переработ а nриродuых еааов
171
и подается в среднюю часть стабилизационной 1{ОЛОННЫ. Колонна
работает под давлением 1O 15 ат. Температура вверху 1\оЛОННЫ
400 С. Сверху I{ОЛОННЫ отводится пропан бутановая фрarщия, I\OTO
рая проходит конденсатор холодильнИI{ и частично возвращается
на орошение. Стабильный бензин выходит снизу колонны. Часть ero
пропускают через подоrреватель и в виде паровой фазы возвращают
в низ колонны для подвода тепла, а балансовое количество через
теШIOобменнИI{ и холодильник выводят в емкость rOToBoro продукта.
ш/
1
Рпс. 79. Установка стабплпзаЦIIII
бензина:
1 теплообмеНПIIН; 2 Iшлоппа; 3
конденсатор холодильнин; '4 сБОРНIlli
ороmения; 5 насос; 6 подоrрева
тель.
липпи: 1 HeCTaGH.1ThHblii БСII3IШ;
II пропан бутановал смесь; 1 II
l'аз; IV стабильный беП3IIН..
Рпс. 80. Установка стабплизацин бензина
II выделеиня ИНДlIВпдуальных уrлеводоро
дов:
1 этановал нолоппа; 2 пропановал ноланна;
3 бутановал нолонпа; 4 изобутановал HO
лонна; 5 и 7 теШIOоGменнини; 6 нопденса
ТОРЫ ХОЛОДИЛЬНIши .
По второму варианту стабилизации (рис. 80) нестабильный rазо
вый бензин наrревается в теплообменнике и поступает в среднюю
часть этановой колонны, работающей' под давлением около 40 ат.
Сверху этой колонны отбирают сухой rаз (метан и этан). OCTaTOI{
снизу ее отводится в пропановую колонну. Давление в ней поддержи
вают 15 ат. Сверху пропановоЙ НОJIOННЫ уходит пропан с при
месью метана и этана и через конденсатор холодильнИI{ частично
возвращается в I{ОЛОННУ в качестве орошения, а остальное количество
ero поступает в емкость на хранение. Сверху еМI{ОСТИ орошения
отводятся неСI{онденсировавшиеся метан и этан. Остаток из пропано
вой I{ОЛОННЫ направляется в бутановую колонну (давление 4 6 ат),
сверху которой получают бутаны. Бутановая фракция в следующей
изобутановой I\олонне разделяется на изо бутан и 7i бутан. Нижним
продудтом бутановой колонны является стабильнып l'азовый бензин.
Во все реКТИфИIшционные колонны сверху подается острое opo
шение, в качестве KOToporo ИСПОJIЬЗУЮТ верхний продукт в ЖИДI{ОЙ
фазе. В нижнюю часть всех ректифИIШЦИОННЫХ I{ОЛОНН подво
дится тепло для улучшения разделения компонентов нестабильноrо
172
rл. T1I. П ереработ1>а npllpOall ых уzлеводородпы:r; еазов
rазовоrо бензина. На ню{оторых устаноВIШХ из стабильноrо бензина
выделяют изопентан и Ii пентан.
Стабильный бензин содержит следы пропана и 1О 30% бутанов.
ПрпмерныiJ: состав товарпых уrлеводородов приведен вlтабл. 32.
т а б л и: ц а 32. Пршнерныil: состав товарных
пидпшIдуалыlхx уrлеподородов
Товарпые Уl'леводороды
t:I
1\О;lШОПСПТЫ '"
,.. "О
'" tI: t t:I
" ""
1:: '" t:I ёЗ З
8- ,.. о 1::
;>. ё.1
>= о '"'
Этап 1/1
ПрОIIап 97,П '1,0
п Бутап 74,3 '1;1
Изобутап 0,7 23,7
п Пентап 3,2 94,4 2
ИЗОIIеIIтап 1,0 95,7 3,3
reнcan 2,3 98
Извлеченпе rешlЛ
За последние rоды были открыты I{рупные месторождения при
родноrо rаза с высоюш содержанием rелия (1 7%) в Канаде, Южной
Америке, на Ближнем Востоке и в СССР. KaI правило, природные
rазы, содержащие rелий, отличаются ВЫСОI ОЙ I онцентрацией азота.
rелий применяется для наполнения дирижаблей, при сварн:е Mar
ниевых деталей самолетов, в водолазном деле, медицине, для калиб
РОВI{и приборов, в I осмонавтике для консервации пищевых ПРОДУI
тов, а томной энерrеТИI е (кан теП.1Iопередающая среда), хладотеХНИI{е;
хроматоrрафии, при выращивании полупроводниновых Rристаллов
I ремния и rермания, для наполнения радиоламп и во мноrих друrих
отраслях. ,
Извлечение rелия из природных rазов основано на двух ero
свойствах: rелий имеет самую НИЗRyrо температуру нипения ( 2690 С)
среди друrих химичеСRИХ элементов и прантичеСRИ нерастворим
в дких уrлеводородах. rелий выделяют из rазов методами НИЗI О
температурной Rонденсации и реRТИфИIШЦИИ. Процесс охлаждения
ведут тан, чтобы все остальные Rомпоненты природноrо rаза, за
ИСRлючением неI\ОТОрОЙ доли азота, перешли в ЖИДRое состояние.
Природный rаз сжимают Iюмпрессором до давления 150 ат, очищают
от ДВУОRИСИ уrлерода и сероводорода, охлаждают и подают в сепа
ратор BblCORoro давления. Выделившийся при этом нерастворимый
в ЖИДRОЙ фазе rазообразный rелий направляется в pereHepaTop
холода. Отдав своп холод сжатому rазу, он отводится в емность
Храпепие и трапСllортировапие СJIСtl:JlCеllltы:r; еазов
173
rOToBoro прОДУН.та. Жидн.ая фаза, состоящая из метана и азота и Ha
сыщенпая rелием, из сепаратора BblcOHoro давления перетенает
в сепаратор низкоrо давления (3 5 ат). rазовую фазу из сепаратора
низкоrо давления, содержащую rелип, присоединяют I{ исходному
сырью.
. Друrой способ извлечения rелия основан на постепенном охла
ждении природноrо rаза и последовательной ero переrОНН.е с OI\OH
лательной реI\тификацией в rелиевой нолонне при темиературе
минус 1700 С. При этом хладаrентом служит жидкий азот. Из rаза
извлекается 98% rелия I{онцентрацией 65%.
ХР АIIЕIIИЕ И тр АIIСПОРТИРОВАIIИЕ
СЖЮIШIIIIЫХ r А30В
Сжиженные уrлеводородные rазы принято хранить либо под
высоким давлением и при температуре OI\ружающей среды, либо
при низких температурах и давлении, близком I{ атмосферному,
в емкостях цилиндрической или сферичеСI\ОЙ формы. Преимуществом
сферических еМI\остей перед цилиндричесюIМИ является меньший
расход металла и более равномерное распределение напряжений
в . сварных швах. Сферические еМI\ОСТИ изrотовляют объемом 400,
800 и 1000 ,м,3. Их рассчитывают на рабочее давление от 3 до 6 ат *.
ЦилиндричеСI{ие емкости рассчитывают па давление от 7 до 18 ат.
Система хранения сжиженных rазов, ШИрОI\О распространенная в Ha .
стоящее время, состоит из емкости, I\омпрессора, теплообменншш
и конденсатора. Емкость тщательно изолирована слоем шлаковаты
толщиной 200 250 .MJI . Сжиженный rаз находится в емкости под
давлением 1,05 ат и при температуре от зо до 420 С. Испаря
lOщаяся часть ero через теплообмеННИI\ попадает на прием I\Омпрес
сора, сжимается и направляется в конденсатор. :Конденсат воз
вращается в емкость. На Дне последнеп находится Слой ЖИДI{оrо
осушителя диэтиленrликоля. В момент заполнения резервуара
сжиженным rазом диэтил.енrликоль выдавшшается в буферныЙ бачок,
откуда он возвращается в е!lШОСТЬ во время откачки содержимоrо
резервуара.
За последние rоды для хранения с:ш.иженных rазов стали при
менять цилиндрические резервуары с двойными стенками. BHYTpeH
ний I\ОрПУС резервуара изrотавливают из стали, содержащей 9%
никеля. Такой материал обладает высоюши ударной ВЯЗI{ОСТЫО
и прочностыо при темиературах до 1950 С. Наружный I\ОрПУС
выполняется из уrлеродистой стали. :Кольцевое пространство между
стеНIШМИ резервуара (0,9 Jlt) заполняется неорrаничеСI\оii HeBOC
ШIaменяющейся теплоизоляцией (перлитом), а таюке в Hero под
* И в а н Ц о в О. М., Подзе IНое храненпе сжиженных уrлеводородных
rа.ЗОD, Изд. «Недра», 1964, стр. 11.
1,71j F.л.. У/. Переработпа природnых уе.л.еводородnых еааов
давлением заlшчан азот для предотвращения Itонденсации в этом
пространстве влаrи.
Хранение больших Iшличеств сжиженных rазов в металличесн:их
еМIЮСТЯХ невыrодно,тан: н:ан: связано с большим расходом металла
и, следовательно, с большими Iшпиталовложениями. Для размеще
ния тан:их емкостей требуются значительные Шlощади, ПОС1шлыtу
противопожарные разрывы на ItpYnHblx Сlшадах ДОШIШЫ быть не
менее 0,5 R:Jlt. Поэтому все более широн:ое распространенпе повсе
местно получает подземное хранение сжиженных rазов.
Подземные хранилища устраивают в ИСltусственно с'озданных
пустотах, в прочных ropHblx породах, непроницаемых для сжижен
Horo rаза и паров УI'леводородов (залежах н:аменной соли, мела,
плотныХ' извеСТНЯItОВ, доломитов, песчанинов, rранитов и друrих
ropHЫX пород). Залежи н:аменной соли обнаружены во мпоrих Mecтo
рождениях нефти и rаза. Мощность пластов соли в неltОТОрых местах
достиrает Itилометра, rлубина залеrания 100 1000 Jlt. Подземные
хранилища создают путем размыва (выщелачивания) полостей
в толще соли при помощи буровых Сltважин. МИНIOIaльная rлубина
заложения емкостей принимается 40 60 JJt для бутана и 80 100 м
);I;ЛЯ пропана. ,
При прочих равных условиях стоимость сооружения подземных
соляных хранилищ определяется их еМltОСТЬЮ. Ta1t, с увеличением
емн:ости с 25 тыс. до 50 ТЫС. JJt 3 , т. е. в 2 раза, стоимость 1 м 3 полезной
еМIШСТИ хранилища снижается на 40,4%. Уменьшение rлубины
заложения хранилища емн:остью 50 тыс. м 3 С 750 на 350 м, т. е. более
чем в 2 раза, снижает стоимость 1 м 3 Bcero лишь на 12 13 %. П рп
подземном хранеНIIИ сжиженных rазов ре3IШ сон:ращаются З1tсплуата
ционные расходы, тюt IШН: прантичесн:и нет потерь от испарения,
значительно удлиняется срон: службы хранилищ, уменьшается опас
ность по:шаров и взрывов.
Транспортируют сжиженные rазы по трубопроводам или же
в цистернах по железной дороrе и автотранспортом. Для транспорти
рования сжиженных rазов- MorYT быть использованы специальные
трубопроводы, а таltже бензопроводы. По бензопроводам шоншо
последова тельно переIшчива тЬ бензин и сжиженные rазы. Специаль
ные трубопроводы целесообразно соору:ш:ать для транспортирования
t10ЛЬШИХ н:оличеств сжиженных rазов и на большие расстояния
(до 400 1000 f>Jlt).
Основное требование при транспортировании сжиженных rазов
по трубопроводу сводится н: тому, чтобы ни в одной ero точке давле
ние не было ниже давления насыщения сжиженноrо rаза. В против
ном случае жидкость ЗaItипит, образуя паровые пробки, вследствие
чеrо уменьшится пропусн:ная способность трубопровода. Обычно
;для большей надежности принимают МИНИ1\1:альное значение давления
в трубопроводе на 10 12 ат выше давления насыщения. При coopy
Жении трубопрово,!!ов для сжиженных rазов прим:еняются трубы
Храпепие u трапспортироаапие сжuжеппых еазоа
175
диа:метром о, 1 0,3 JlL. Маrистральные трубопроводы пронладывают
ИИJ-I\8 rлубины промерзания почвы.
По железным Дороrам сжиженные rазы перевозят в специальных
цистернах и баллонах. Перевозна в железнодорожных цистернах
больших ноличеств сжиженных ra30B (более 100 200 тjcyтw,u)
па расстояния 300 1000 1fJlL почти всеrда целесообразнее, чем в aBTO
:мобильных цистернах. Емность железнодорожных цистерн 30 т,
:мансимальное давление в них 20 ат.
На автомобилях сжиженные rазы перевозят в транспортных
и раздаточных автоцистернах и баллонах. Транспортные аВТОЦII
стерны предназначены для перевозни сжиженных ra30B на дальние
расстояния, для слива их в промежуточные емности rаЗ0наполни
тельных станций. Емность транспортных автоцистерн '1O 15 7n.
Раздаточные автоцистерны служат для достаВIШ сжиженных ra30B
потребителям и разливни в емности или баJIЛОНЫ. Вместимость тан:их
автоцистерн 5 10 т. Их используют для транспортирования на
небольшие расстояния (100 300 W,JlL). Баллоны предназначены для
доставни сщиженных ra30B непосредственно потребителям. Для этой
цели ИСПОЛЬ3У10Т обычные rpY30Bble автомобили или машины со спе
циальными НУЗ0вами *.
*, к л и м е н 1{ О А. П" lI\IIдкие уrлеводородные rазы, rОСТОIIтеХПЗДiIТ,
1959.
r л А В А ТТII
подrОТОВRА НЕФТИ R ПЕРЕРАБОТRЕ
ВРЕДНЫЕ ПРИМЕСИ В НЕФТЛХ
Добываемая из недр земли нефть, помимо растворенных в ней
rазов, содержит неН.оторое количество примесей частицы песка,
FЛИНЫ, н:ристаллы солей и воду. Содержание твердых частиц в He
очищенной нефти обычно не превышает 1,5%, а количество воды
может изменяться в широн:их пределах. С увеличением продолжи
тельности эн:сплуатации месторождения возрастает обводнение 'неф
тяноrо пласта и содержание водыI в добываемой нефти. В некоторых
старых сн:важинах жидкость, получаемая из пласта, содержит 90%
воды и ТОЛЬН.О 10% нефти. Для перекачки же по маrистральным
нефтепроводам прини:маroт пефть, СОДержащую не более 1 % воды.
в нефти, постynаroщеiI на перерабошу, должно быть не более 0,3%
воды.
Присутствие в нефти механичеСIШХ прm-reсей затрудняет ее TpaHC
портирование по трубопроводам и перерабошу, вызывает эрозию
внутренних поверхностей труб нефтепроводов и образование ОТЛО
жениЙ в теплообменниках, печах и холодильнин:ах, что приводит
к снижению коэффициента теплопередачи, повышает зольность
остатнов 'от переrонн:и нефти (мазутов и rудронов), содействует
образованию стойн:их эмульсий.
Растворенные в воде и находящиеся в виде кристаллов в нефти
соли ведут себя различно. Хлористый натрий почти не rидролизуется.
Хлористый наЛЬЦИЙ в соответствующих условиях может rидролизо
ваться в количестве до 10% с образованием HCl. Хлористый :маrний
rидролизуется на 90 %, причем rидролиз протен:ает и при НИЗIШХ
температурах. Поэтому соли MorYT быть причиной коррозии нефтяной
аппаратуры. fидролиз хлористоrо маrния
MgCI 2 +H 2 0 MgOHCI+HCl
может происходить под действием воды, содержащейся в нефти, а
таН.же за счет н:ристаллизационной воды хлористоrо маrния. Разъ
едание аппаратуры продуктами rидролиза происходит кан: в зонах
ВЫСОI\ОЙ температуры (трубы печей, испарители, ректифин:ацион
ные I{ОЛОННЫ), тан: и в аппаратах с НИЗI{ОЙ температурой (I{онденсато
ры и ХОЛО;Q;ИЛЬНИIШ).
Обезвожuвапuе zt обеССОЛZlваltuе пефтей
177
При переrонке нефти в результате разложения сернистых соеди
нений образуется сероводород, I\ОТОрЫЙ (особенно в сочетании
с хлористым водородом) является причиной напболее спльной KOp
рО3ИИ аппаратуры. Сероводород в присутствии воды илп при повы
шенных температурах реаrирует с металлом аппаратов, образуя
сернистое железО:
Fe+H2S FeS+H 2
Покрывающая поверхность металла защитная плеюш И3 l:;'с8
частично предохраняет металл от дальнейшей IЮррозии, но при
наличии хлористоrо водорода защитная плеНI\а разрушается, тю{ I\aJ\:
сернистое железО вступает в реаКцию:
FeS+2HCI FeCI 2 +H 2 S
Хлористое железо переходит в водный раствор, а оспобожда
ющийся сероводород вновь реаrирует с железоivI.
Минерализация, или соленость воды, добываемой вместе с нефтью,
измеряется КОличеством cyxoro вещества, остающеrося после nЫ
парки 1.n, воды. Соленость нефтей выражается в ыиллнrрамиах
хлоридов (в пересчете на NaCl), приходящихся на 1 .n, сырья, и зави
сит от степени минерализации пластовой воды и содержанпя ее
в нефти. В восточных районах СССР нефти характеризуются знаЧII
тельно более высокой минерализацией, чем нефти Азербайдп;апа
и rp03Horo. Содержание сОлей в нефти, поставляемой на пефтепсре
рабатывающий завод, должно быть не более 50 :лtвj.n" а в нефТII,
направляемой на переrонн.у, не более 5 Jl.t3/л,.
ОТ OCHoBHoro количества воды и твердых частиц нефти
освобождают путеМ Отстаивания в резервуарах на холоду или при
подоrреве. О'конча тельно их обезвоживают и обессоливают на спе
циальных установках.
ОБЕ3ВОЖИВАНИЕ И ОБЕССОЛИВАНИЕ
НЕФТЕЙ
Типы Э]}1Улъсий
Вода и нефть часто образуют трудно разделимую нефтяную эмуль
сюо. В общем случае эмульсия есть система И3 двух взаимно Hepac
творимых жидкостей, в I\OTOpblX одна распределена в друrой во
взвешеннОМ состоянии в виДе мельчайших капель. Та жидкость,
которая образует взвешенные IШПЛИ, называеТСЯ дисперсной фазой,
а та, в I{ОТОРОЙ взвешены напли, дисперсионной средой. Смолистые
нефти, содержащие нафтеновые I{ИСЛОты или сернистые соединения,
отличаются большей СIШОННОСТЫО к обраЗ0ванюо эмульсий. Эмуль
rированию нефти способствует также интенсивнОе перемешивание ее
с водой при добыче.
12 3аJ!аз 1000
178
Fл. T'-II. Подаотовт;а llerjJтZl /;. перераБОllте
РаЗJlпчают два типа нефтяных эмульсий: нефть в воде, или rидро
фильная эмульсия, и вода в нефти, или rидрофобная эмульсия.
В первом случае нефтяпые I,апли образуют дисперсную фазу внутри
воднои среды, во втором IШПЛИ воды образуют дисперсную фазу
в нефтяной среде.
Образованию СТОЙКОЙ эмульсии предшествуют поншнение поверх
HocTHoro натяжения на rранице раздела фаз и создание BOHpyr частиц
диспеРСНОll фазы прочноrо адсорбционноrо слоя. Тание слои обра
зуют в системе третьи вещества эмульrаторы. Растворимые в воде
(l"идрофильные) эмульrаторы способствуют образованию эмульсий
типа нефть в воде, а растворимые в нефтеПРО;ЦУI{тах (rидрофобные)
вода в нефти. Последниii тип эмульсий чаще Bcero ncтречается в про
мысловой прантИIШ. Н. rидрофильным эмульrаторам относятся тание-
поверхностно антивные вещества, l{al{ щелочные мыла, желатин.
I{рахмал. rидрофоБНЬThIИ ЯШIЯЮТСЯ хорошо раСТВОРИl\Iые в нефте
продунтах щелочноземельные соли орrаничеСIШХ I{ИСЛОТ, смолы.
а ТaIО!Ш мелнодисперсные частпцы сажи, rлины, ОI,ИСJIОВ металлов
и т. п., леrче смачиваеllIые нефтью, чем водой. Введение в ЭМУЛЬСИIО
данноrо типа эмульrатора, способствyrощеrо образованию эмульсии
противоположноrо типа, облеrчает ее расслоение.
Чтобы узнать, наная жидность Составляет дисперснyrо фазу,
в э:мульсшо вводят неIюторое нол:ичество I{расящих веществ, paCTBO
РИl\1ЫХ либо в воде (нрасители метиловый оранжевый, фунсин, мети
леновый синий), либо в неф'rи (судан, сафранин). Для эмульсии
типа вода в нефти растворимое в воде нрасящее вещество наблюдается
в виде мельчайших точен. Этот метод применим для светлых эмуль
сий. Второй способ основан на ЭЛel{ТРОПРОВОДИМОСТИ эмульсий.
Если дисперсионной средой является нефть, эмульсия тона не про
водит (нефть плохой проводнин. тона). Метод можно применять
для темных эмульсий типа вода в нефти. Третий способ основан
на разбавлении эмульсии водой или yrлеводородным растворителем.
rИДрОфИЛ,ьная эмульсия леп,о разрушается в воде, rидрофобная
в бензине' или в бензоле.
Основными фю{торами, определяющими стойн:ость нефтяных
эмульсий, являются ФИЗИI{о хим:ичесние свойства нефти, степень
дисперсности (размер частиц), температура и время существования
эмульсии. Чем выше плотность и ВЯЗI{ОСТЬ нефти, тем устоЙчивее
эмульсия. Степень дисперсности зависит от условий образования
эмульсии и для системы вода в нефти нолеблется в пределах 0,2
100 lYLн,. При размерах :в.апель до 20.м.н, эмульсия считается мешю
дисперсной, в пределах 20 50 JlШ среднедисперсной и свыше
50 JlLн, rрубодисперсной. Труднее поддаются разрушению меш,о
дисперсные эмульсии. Чем выше температура, тем менее устойчива
нефтяная эмульсия. Эмульсии способны «стареть», т. е. повышать
свою устойчивость со временем. При этом поверхностные слои при
обретают апома.1JИIО вязностп, возрастающую со временем n сотни
Обезвоживан,ие и обессо.л.ивапuе пефтей
179
и даже тысячи раз. Свежие эмульсии леrче поддаются разрушению
и поэтому обезвоживание и обессоливание нефтей необходимо про
водить на промыслах.
Методы разруmеНИII нефТIIНЫХ
эмульсий
Существуют три разновидности методов разрушения нефТIIJ:!:ЫХ
эмульсий: механические, химические и электрические. I\аждый
из методов основан на слиянии и УI,рупнении напель воды, что спо
собствует более интенсивному ее отстаиванmо. Выбор одноrо из MeTO
);I;OB опредеЛlIетсн rлавным обраЗ0М типом нефтяной эмульсии и ее
СТОЙI,ОСТЫО.
Н. механическим способам разрушения эмульсий ОТНОСIIТСЯ OT
ста:ивание, центрифуrирование и фильтрование.
Отстаивание применимо н свежим нестойким эмульсиям, способ
Hbl:r.( расслаива ться на нефть и воду вследствие разности плотностей
компонентов, составляющих эмульсmо. Если размер взвешенных
частиц более 0,5 ,м,1i:, то скорость оседания: напель воды или подъема
частиц нефти в воде подчиняется зю,ону Стонса:
d 2 (Уl Y2)
ш== 18'1] g
(92)
rде ш СIШрОСТЬ оседанIIЯ :капель, сJtt/сеп.;
d диаметр отделтощихся lшпель воды IIЛII пефти, C.lt;
'\'1 и 1'2 плотпостп соответственно воды и нефтп, 3/Cllt 3 ;
g ускорение СИЛЫ тяжестп, сJtt/сеп. 2 ;
'у) динампчеС1ШЯ вязкость среды (эмульспя), е/(С.lt.сеп.).
Из формулы (92) вицно, что чем меньше частицы диспеРСНОll
фазы и разность плотностей воды и нефти и чем больше ВЯ3Ii:ОСТЬ
среДЫ, тем медленнее протекает процесс расслоения.
HarpeB эмульсий ускоряет их разрушение, так кю, при этом
возрастает растворимость в нефти защитной плеНI{И эмульrатора,
уменьшается ВЯЗI\ОСТЬ среды и увеличивается разность плот
ностей.
При обезвоживании нефтей на промыслах для IШЖДОЙ эксплуата
ционной снважины или для rруппы их устанавливают аппарат для:
отстаивания воды о.т нефти деrидра тор подоrрева тель в виде верти
кальной емности диаметром ,1,5 2.i1L и BъycOTo:t'r 4 5 .i1L. В нижней
части деrидратора (рис. 81) вмонтирована rазовая rорешш, связан
ная с автоматическим реrулятором температуры. Нефть обычно по
);I;оrревают до 600 С.
На нефтепереrонных установнах нефть дополнительно подоrре
вают для отделения воды До 120 1600 С II отстаивание, ведут под
лавлением 8 15 ат, не допуская ис.парения воды. ПРОДОJIжитель
ность процесса 2 3 ч.
12*
180
r.л. VII. Под20товпа н,ефтu п переработпе
Центрпфуrпрование. При центрифуrировании вода и механичеСI\ие
примеси выделяются И3 нефти ПОД действием центробежной силы,
величина поторой определяется И3 уравнения:
!==KтRп 2 (93)
rдr ь: == ( 2" ) 2.
60 '
т масса JШПЛП ВОДЫ, 2;
R радпус вращенпя, с.М;
п чпсло оборотов ротора центрифуrп В 1fШНУТУ.
Центробежная сила, а следова
те,ЛЬНО, и спорость отделения папель
воды изменяются пропорционально pa
диусу вращения и пвадра ту числа обо
ротов ротора.
В промышленности применяются
центрифуrи и сепараторы с числом обо
ротов от 3500 до 50 000 в минуту. Чем
больше число оборотов, тем больше раз
делительная способность центрифyrи,
но меньше ее производительность. Тап,
если при п == 15 500 об/мип ПРОИ3ВО
дительность центрифуrи составляет
1,5 4,5J1 3/Ч, топрип == 190000б/Jlшп
тольпо 0,4 1,2 JI 3/Ч. Малая пропусп
Л ная способность центрифуr, а таюпе
высопие Э!{сплуа тационные Щl тра ТЫ
. Ш основные причины оrраниченноrо их
применения для деэмульrирования
нефтей.
Фильтрование. Отделение воды от
нефти при помощи фильтрования OCHOBa
но на избира тельном смачивании веществ
различными жидпостями. Тап, пварце
вый песоп леrпо смачивается водой, а пирит нефтью. Для обез
воживания нефтей фильтрованием может ИСПОЛЬЗ0ва ться степлова та
и стружпа И3 осины, тополя И дрyrих несмолистых пород ДpeBe
сины. Мелпие частицы воды, прилипая п острым про:мнам стружки
или волопон степловаты, соединяются в прупные папли, леrпо CTe
пающие ВНИ3. \
Фильтровальные полонны в основном применяют там, rде нефтя
ные эмульсин уже разрушены, но папли воды все еще держатся
во взвешенноМ состоянии и не оседают на дно. Эффептивность филь
тровальных I{ОЛОНН высопая. Тю{, например, в полонне с тремя
слоями насаДI{И И3 степлова ты удалось снизить содержание солей
в нефти с 582 до 20. JlL8/Л. Существенным недоста ТIi:OM метода филь
трования явЛяIотся сравнительно быстрая засоряемость фильтрующей
...............!
Рпс. 8'1. Схема деrпдратора:
1 эмульсия; II нефть; II 1
Бода; л r топливныЙ rаз.
Обезвоживапие и оuессоливапие пефтеЙ
181
поверхности механичеСIШ1l1П примесямп и иеобходимость ее частой
смены.
Химические методы. Разрушение нефтяных эмульсий в этом
случае достиrается применением поверхностно а1\ТIIВНЫХ веществ
(ПАВ), действующих кан: деэмульrаторы. Разрушение нефтяных
эмульсий может быть результатом: а) адсорбцiюниоrо вытеснения
действующеrо эмульrатора веществом с большей поверхностной
а1\ТИВНОСТЫО и меньшей ПРОЧНОСТЫО адсорбционной ппеИ1\И; б) обра
зованр.JI эмульсий противопололшоrо типа (инверсия фаз) и в) pac
творения (разрушения) адсорбционной плеш,и в результате ее хими
ческой реющии с вводимыJlr1 в систему деэмульrатором.
п
1J!
1
ш
J
1zl
Рис. 82. Схеыа устаповiш для терМОХП,\lllчеС1ЮI'О де::шульrпрова
нпяпефтп:
1 теплоо(j"ICШПШ; 2 паровоii ПОДОl'реВВТС!1Ь; 3 отстоiiНIШ.
Линии: 1 сыран нефть; l[ деЭilIУJlыатор; III свсншя вода; П.
обезвон,епная нсфть; V водппоН пар; V 1 отстояпшаяся вода.
При выборе деэмульrатора необходIOЮ учитьшать тип нефти
(смолистая, парафинистая), содержание в ней ВОДЫ, интенсивность
перемешивания, температуру, стоимость препарата и т. д. PeareHT,
подобранный для данной эмульсии, эффективен только для нее и без
предварительноrо исследования не может быть рекомендован для
дрyrих эмульсий. Деэмульrаторы вводят в отстойные резервуары,
в трубопровод, связьшающий сборный резервуар с обезвоживающей
установкой, и непосредственно в нефтяные Сlшажины. В последием
случае уменьшается ВОЗМОJIШОСТЬ старения эмульсии.
Разрушение эмульсий химическими методами применяется в ши
роких масштабах. Эти методы отличаются rибн:остыо и простотой.
Лучшими деэмульrаторами считаются тан:ие, I{оторые эффективно
разрушают эмульсию, расходуются в малых дозах, недефицитны,
не Н:ОррОДируют аппаратуру, не изменяют свойств нефти, безвредны
или леrн:о извлекаются из сточных вод. Для ускорения химическоrо
деэмульrирования нефть предварительно подоrревают. Схема YCTa
НОВI\И дЛЯ термохимическоrо деэмульrирования нефти приведена
па рис. 82. '
По харю-\теру депствия на нефтяные эмульсии деэмульrаторы
делятся на элен:тролиты, неЭЛeI{ТРОЛИТЫ и I{ОЛЛОIIДЫ.
182
r.a. VII. Подаот08n.а nефти n. перераб07nn.е
к электролитам относятся некоторые минеральные и орrани
ческие I{ИСЛОТЫ (соляная, серная, УI{сусная), щелочи (еДI{ИЙ натр,
известь) и соли (поваренная соль, хлористый IШЛЬЦИЙ, железный
I,УПОРОС, хлорное железо, нафтенат алюминия и} др.). Действие
электролитов различно. Одни из них снижают стабильность эмуль
сии, дрyrие способствуют разрушенmо пленrш эмульrатора, третьи
образуют нерастворимые осаДI{И с солями, входящими в состав
эмульсии. Примепение некоторых peareHToB оrраничено вследствие
их корродирующеrо действия на аппаратуру или ВЫСОI{QЙ стоимости.
Неэлектролиты, применяемые в качестве деэмульrаторов, это
орrаничеСIше соединения, способные растворять защитную пленку
эмульrатора, понижать вязп:ость нефтИ и тем самым способстповать
осажденmo частиц воды. Н. ним относятся бензол, сероyrлерод,
ацетон, спирты, фенол, эфиры, бензин и др. Эффективным деэмульrа
тором является: фенол весьма стойкие эмульсии разрушаются
при добавлении ero в н:оличестве Bcero 0,01 %. НеЭЛeIПРОЛИТЫ в про
мышленных условиях не ПРИ!l'[еняются из за их ВЫСОКО1UI стоимости.
В rруппу деэм:ульrаторов коллоидов входят поверхностно актив
ные вещества, способные преобразовывать исходную эмульсmо
в эмульсmо ПрОТИБополо:шноrо типа, ослаблять и разрушать пленr,у
эмульrатора. Н. таI{ИМ веществам относятся ПАВ трех rрупп: анионо
активные, I\атионоап:типные и неионоrенные.
Анионоан:тивные ПАВ в водных растворах диссоциируют на отри
цательно заряженные иопы yJ.'леводородной части МОЛeI{УЛЫ и поло
жительно заряженные ионы металла или водорода. Н. тан,им ПАВ
относятся н:арбоновые н:ислоты и их соли, сульфоп:.ислоты и сульфо
соли, сульфоэфиры, алкиларилсульфонаты (сульфонол) и алн:ил
сульфонаты (натриевые или аммонийные соли СУЛЬфОI{ИСЛОТ жирноrо
ряда) и др. .
Ка тионоаI{тивные ПАВ в водных растворах распадаются: на поло
жительно заряженный радИIШЛ и отрицательно заряженный остаток
IШСЛОТЫ. Как деэмульrаторы эти ПАВ применяются п:райне редко.
Неионоrенные ПАВ в водных растворах ионов не образуют.
R их числу относятся продуп:ты 1шнденсации ОI{ИСИ зтилена с ОIПИЛ
фенолами (деэмульrаторы ОП 4, ОП 7, ОП 10 и др.), а таЮI{е он:си
этилированные синтетичеСI{ие жирные нислоты фрю{ции выше С 2 о
(ОЖК), спирты (ОЭС), блокполимеры ОI,ИСИ пропилена и окиси
этилена. Расход ОЖК при обессоливании нефтей на нефтезаводах
составляет 20 40:e/т. Деэмульrирующая способность неионоrенных
ПАВ, синтезированных из жирных кислот, находится в зависимости
от соотношения между молекулярным весом и длиной оксизтиленовой
цепи. Чем больше молекулярный вес I{НСЛОТ, тем ЭффeI{тивнее полу
чаемый на их основе деэмульrатор. Большую активность проявили
растворы аммонийных солей сульфокислот в сочетании с ОЖК.
Деэмульrирующая способность неионоrенных деэмульrаторов
значительно выше, чем аНИОНОа1ПИВНЫХ, и ПОЭТОМУ их применение
ОбеЗВОЖllваНllе u обессодuваltllе нефтей
183
предпочтительнее. Весьма эффентивны нш{оторые деэмульrаторы
зарубежных стран: диссольван 4411 (Фрr), третоляпт (США), петро
ляйт 22 (Анrлия) и др.
П роизводствонеионоrенных деэмульrа торов лимитируется дефи
цитом ОI{ИСИ этилена.
ЭлеI{трпчеСШIe способы разрymения нефтяных Эl\IУЛЬСИП, Исполь
зование элеI,тричесноrо поля для обезвоживания нефтей началось
n 1909 r., ныне этот способ тироно применяется на промыслах
11 нефтеперерабатывающих заводах.
I1!
J
J
л
;7
у
!
\
2
п
Рис. 83. Схема ИрО IЫСЛОIlОЙ электрообеЗВО;НlIDающеi.i: установки:
1 паровоii подоrрсватель; 2 'смеСlIте.тIЬ; 3 ЭJIектродеrпдраторы.
Лишш: 1 сырая lIефть; II водяноii пар; III деэмульrатор; л r
оuезвотеlIиал и обессоленная нсфть; V отстоявшалсrr вода.
При попадании нефтяной эмульсии в переменное ЭЛeI{ТР11чеСI{ое
поле частицы воды, заряженные отрицательно, начинают передви
rаться внутри элементарной капли, придавая ей rрушевидную
форму, острЫIrI\Онец I\ОТОроЙ обращен I{ положительно заряженному
элентроду. При перемене полярности элен тродов I\аПЛЯ претерпевает
попое изменение формы, вытяrиваясь острым I{ОНЦОМ В протипо
положную сторону. ПодоБНЫ,е изменения нонфиrурации напля пре
терпевает столь часто, сколь велика частота элентрnчесноrо поля.
Под воздействием сил притяжения отдельные I\аПЛИ, стремясь пере
двиrаться в ЭЛeI{трnчесном поле по направлению н положительному
электроду, стаШ{ИВaIОТСЯ друr с друrом и при достаточно ВЫСОI{ОМ
потенцнале заряда наступает пробой оболочни диэлентрина, в pe
зультате чеrо меЛ1\ие напли воды унрупняются, что И облеrчает их
осаждение в элентродеrидраторе. Обезвоженная нефть поднимается
и выводится сверху э.ЛeI{тродеrидратора.
Технолоrичесная схема промысловоIr
устаноВI\И (ЭЛОУ) прнведена на рис. 83.
ЭЛeI{ трообезвоживающей
ЭJ'llу.пьrиропапная нефть
18/!
rл. VII. Подеотов/;а нефти/; переработ/;е
после подоrрева !{ОНТа!{тируется со свежей _ водой. R этой смоси
добавляют деэмульrатор, после чеrо она поступает в два параллель
но работающих электродеrидратора. Здесь нефтяная эмульсия раз
рушается, вода выводится снизу в канализацию, а нефть сверху
в отстойник. Обезвоженнаяи обессоленная нефть откачивается
в промысловые нефтехранилища и далее в нефтепровод.
.
Рнс. 84. Схема ЦJlJII/ПДрll
чеС!iоrо элеJ{'rро).\еl'lJЛра
тора:
1 штуцер для выхода нефти;
2 upоходноЙ изолптор; 8
звезда; 4 подвесноЙ изолл
тор; 5 элентрод; 6 растя
;ина; 7 штуцер для .реrуля
тора ввода пефти; 8 паровоЙ
ЗilIеевин; 9 штуцер для ввода
нефти; 10 штуцер для вывода
воды.
10
Электродеrидратор представляет собой веРТИl\аЛЬНЫЙ цплиндрп
чеСI,ИЙ аппарат (рис. 84), над !{оторым имеется площаДI\а ДJIЯ раз
мещения двух однофазных повышающих трансформаторов и peaK
тивных ка ТУШе!С Трансформа торы мощностыо 5 пва предназначены
для повышения напряжения до 13 500, 15000 или 16 500 в. Специ
альное включение первичных обмото!{ обеспечивает суммирование
напряжения обмотOI{ высокой стороны. При этом между ЭЛе!{тродами
можно получить напряжение 27 500, 30000 или 33000 в. Высокое
напряжение подводится к электродам внутрь аппарата через спе
циальные проходные изоляторы. Нефтяная эмульсия вводится в ЭJrеI{
ОбеВВОЖllваUllе U обеССОJtuваНllе нефтеЙ
185
трическое поле между двумя плоскими н:рyrлыми элен:тродами.
I-'i.онструнция электродов позволяет ЖИД1ШСТИ свободно перемещатЬСЯ
вверх и ВНИ3.
Как показала пран:, ТИIШ обезвоживание проходит более Эфф8I\
тивно, коrда в нижней части аппарата под эле1{тродами поддержи
вается определенный уровень воды, так как при этом создается
дополнительное электрическое поле в З0не отстоя между поверх
ностыо слоя ВОДЫ И ярусом 1шнцентрических колец нижнеrо элеI\:
трода. "Уровень воды в электродеrидраторе поддерживается COOTBeT
ствующим реrулятором уровня. При повышении уровня вода,
дренируется в 1шнализацИIО. Для подоrрева нефтяной эмульсии
ЭJIе1{тродеrидратор снабжен паровым змеевИI\ОМ. Аппарат оборудован
предохранительным нлапаном для сброса избыточноrо давления
ra30B, сиrнаЛЬНЬLvIИ лампами и 1{онтрольно измерительными при
борами. ПРОПУС1шая способность та1ШХ деrЩl;раторов 250
500 тjсуrтш нефтяной эмульсии. Они монтируются l'руппами по 6
8 ШТУI\.
При перераБОТ1\е неСТОЙ1\ОЙ эмульсии процесс обезвоживания
про водится в две ступени: 1 термохимнчеСIШЯ обрабоша, 11
элю{тричеС1ШЯ. При разрушении стойких эмульсий преДУС;\Iатри
ваетСЯ трехступенчатая их обработна: 1 термохимнчеС1ШЯ, 11
и 111 элен:тричеСIШЯ. При двухступенчатой работе эле1проде
rидра торов в сочетании с термохимичесн:ой обрабошой степень
обезвоживания и обессоливания нефтяных эмульсий достиrает 98 %
и Bыme.
Описанные выше ЦИJIиндричеСI{ие эле1\тродеrидраторы имеют
небольшую производительность и поэтому для обессоливающей
устаноВIШ требуется сравнительно большое число параллельно
ВIшюченных аппаратов, что усложняет их оБСЛУJ1{ивание.
Более высокую производительность имеют сферичеС1ше эле1{ТРО
деrидраторы 1ШНСТРУ1\ЦИИ rипронефтемаш. Внутренний диаметр
этоrо аппарата 01\0.110 10,5 м, еМ1\ОСТЬ CBыme 600 м 3 , рабочее давление
7 ат. Обезвоживание ведется при температуре 1000 С. В эле1\ТРО
деrидраторе установлены три пары ЭЛ8IПРОДОВ и предусмотрена
возможность устаНОВ1\И дополнительно еще трех пар. "У эле1\троде
rидратора размещены две площаД1\И верхняя для обслуживания
арматуры и нижняя для обслуживания трансформаторов, про
ходных ИЗ0ЛЯТОРОВ И :реrуляторов расстояния между эле1\тродами.
Внутри тара смонтированаплощаД1Ш, облеrчающая при ремонтных
работах доступ 1\ узлам крепления подвесных и проходных изоля
торов. Внутренняя нижняя часть аппарата понрыта армированным
слоем прОТИВОI\оррозионноrо ТОРI{рет бетона.
Каждая пара элентродов питается от двух однофазных повыси
тельных трансформаторов. Специальное вншочение первичных обмо
ТО1\ трансформаторов обеспечивает суммирование напряжения на
высоной стороне, позволяя получать между эле1{ТРОДЮ\IИ напряжение
186
r.l1.. VII. П одаот08l а liефтпи n. переработl'е
44000, 33000 и 22000 в. Расстояние между элентродами реrули
руется в пределах '100 200 JIt.i1 . В центре каждоrо ЭЛeJ{трода ycтa
ноплен распредеJIитель, И3 I{OTOpOro нефть поступает rоризонтально
n радиальном направлении. Постоянство уровня воды ПОД нижним
эледтродом поддерживается реrулятором уровня. Пронзводитель
ность по нефти составляет 6000 т/сут-ки. При ИСПОЛЬЗ0вании BЫCOHO
эффентивноrо неионоrенноrо деэмульrатора в обработанной нефти
остается не более 0,1 % воды и не более 5 ме/л солей. Однано шаровые
элет{тродеrидраторы rРОМО3ДI{И и требутот большоrо раСХОДа металла.
lY
у
l!1Y
:Е
ш
Рис. 85. Схема ЭЛОУ с rоризонтальпьши элеJ{тродеПIДраторамп:
1 rоризонтальные деrпдраторы; 2 паровоН подоrрспатель; 3 ТСШIOоG
ICннИR.
ЛИНШ!: 1 сырая: нефть; II де ilIулыатор; III свещаn вода; IV
щеJIОЧЬ; V ОТСТО!IвшаnШI пода; VI обезвошснная: нефть.
в настоящее время широное распространев:ие получили rОРИЗ0Н
тальные элентродеrидраторы, которые Допусн:ают ведение процесса
при темпера туре до 1600 С и давлении до 18 ат. На рис. 85 прнведена
принципиальная схема ЭЛОУ с четырьмя rОРИЗ0нтальными ЭЛeI{ТРО
деrидратораl\iИ, один И3 I{OTOPblX предназначен для обезвоживания,
а остальные для обессоливания нефти. Установна имеет пропуснную
способность 7 млн. т нефти в rоД. Обессоливание ведется 'с добавной
воды и деэмульrатора. Нефть И3 резервуара насосом проначивается
через систему теплообменников в последовательно работающие
элентродеrидраторы. Одновременно в нефть подается rорячая вода
и деэмульrатор. Обессоливание протенает в ЭJleI{тричест{ом поле
напряжением 32 33 -кв при температуре 120 1300 С и под давлением
8 10 ат. Обработанная нефть содержит 5 10 :ме/л солей, что по
зволяет нефтепереrонной установне работать без остановни на ремонт
не менее двух лет.
На рис. 86 пО!{азан rорИЗ0нтальный ЭЛ8!{тродеrидратор I{OHCТPYH
цИИ rипронефтемаш с нижней подачей сырья, рассчитанный на давле
ние 10 ат и те шературу 1100 С. Диаметр ero 3,6 М, длина ОI,ОЛО
ОбеSSО:J/Cllsаlillе u обессо.лusаliuе liефтей
187
18 м., eMl\OCTb 160 .;! 3. ЭЛeI\тродеrидраторы, предназначенные для
ВЫСQl\ИХ давлений и температур, аналоrичны описанным по KOH
струкции, но оборудованы проходными и подвесными изоляторами
для этих рабочих условий. В тю\ом аппарате эмульсия обрабаты
вается ПОСJlедовательно в трех зонах. В первой зоне, между нижним
i\IaТОЧНИI\ОМ и уровнем воды, происходит прОМЫВIШ эмульсии слоем
t\!
Рис. 86. Поперечный:раз
рез rоризонтальноrо
электродеrидратора
H)r 160:
1 штуцер длп ввода неф 3
тв; 2 НlDНIПШ маточнин;
.1 пижшпi влентрод; 4
верхппй:влеI;ТРОД; 5 перх
ний маточнин; б штуцер
длп вывода обессоленной
неф1'И; 7 проходной изо
лптор; 8 подвесной изо
лптор; 9 r;оллентор ДШI
дренпровпнип воДЫ.
2
воды, содержащей деэмульrатор, в результате чеrо отделяются
наиболее крупные капли воды. Далее нефть, перемещаясь в иеIJ
тикальном направлении, проходит вторую зону, расположенную
]нежду уровнем воды и ПЛОСI\оСТЫО нижнеrо электрода, подверrаяс!'
воздействию слабоrо электричеСI\:оrо поля. Затем она попадает в силь
ное электричеСI\Ое поле третьей зоны; находящейся между двумя
элеI\:ТрОДaJVlИ. Различие в напряженности электрическоrо поля по
зволяет в средней зоне обеспечить выделение из эмульсии более I\рУП
ных rлобул воды и разrрузить ТaI\:ИМ образом третью зону для вьmол
нения наиболее сложной задачи отделения мелких капель воды.
КОНСТРУIЩИЯ нижнеrо и BepxHero маточн:и:ков способствует paBHO
мерному распределениIO нефти по всему сечению аппарата, уменьше
нию скорости ВОСХодящеrо потока, что облеrчает стошшовение
188
r.л. 1111. Подzотов/1.а пефти /1. переработ/1.е
ВОДЯНЫХ Iшпель, движущихся вверх, с н:аплями, ОПУСIШЮЩИ:М:ИСЯ
вниз после их УI{рупнения в верхних слоях аппарата.
Себестоимость обезвоживания и обессоливания нефтей в ЭЛ6I\Тро
деrидраторах описанных выше типов зависит от степени их оБВОk
ненности, характера эмульсии и Эфф6I{ТИВНОСТИ деэмульrатора, типа
и мощности устаноВI\И и т. д.
В зюшючение СJlедует отметить, что стош{ость эмульсии зависит
от мноrих Фю{торов и поэтому не может быть одинаково эффеН:ТИDНЫХ
и Э!{Ономически целесообразных условий разрушения для любых
эмульсий.' Выбору Toro или пноrо способа и условий разрушения
эмульсии должпо предшествовать тщательное изучение ее свойств,
Э!{спериментальныЙ подбор деэмульrатора и режи:м:а обработки,
а также сопоставление технико экономичеСI\ИХ ПOIшзателей pac
смотренных выше методов деэмульrирования. С друrой стороны,
изучение и устранение причин образования эмульсий позволяют
значительно упростить процесс деэмульrирования и, следовательно,
снизить затраты на подrотоВI{У нефти, поступающей на нефтепере
рабатывающие заводы.
.' БОРЬБА С ПОТЕРЯМИ ЛЕrких ФРАКЦИИ
И СТАБИЛИЗАЦИЯ НЕФТЕИ
Методы предотвращения потерь
. леI'IШХ фрющпп
11 ри перемещении нефти от скваЖIiJ:R до нефтезаВОДСI{ИХ емяостеn
из нее испаряются наиболее леп{ие компоненты (метан, этан, пропан
и т. Д., Вlшючая бензиновые фраr-щии), I{OTOpbIe безвозвратно Te
ряются, если не принять специальных мер по rерметизации е шостей
и сбору выделяющихся rазов и паров. Тю{ие потери MorYT достиrать
5% от нефти. Некоторой иллюстрацией'моrут служить приведенные
пиже данные:
Содержпппе фра,,
циti, ПЫТiIlпаЮЩllХ
)\0 1000 С
Д(1DЛСППС ТШСЫ
lценных
паров нефти,
.7I[,А!. рт. ст..
Промысловыii трап . . . . . .
Сырьевой резервуар па Щ)ШIL!С
лак ...........
Обезвоживающая J[ об('сс()шша
IOщая установна . . . . . .
FIефтезаводсной резервуар
9,0
7,9
625
421
408
192
7,2
6,8
Из этих данных следует, что при транспортировании от нефте
промысловоrо трапа до нефтеперерабатьшающеrо завода из нефти
потеряно 2,2% фракций, выRпающихx до 1000 С. Естествепно, что
чем дольше хранится нефть, тем больше теряется летучих компонен
тов. С дрyrой стороны, если в нефти, поступающей на переrонку,
содержатся rазообразные уrлеводороды, то они отбираются вместе
Стабилизация нефтеЙ
189
с бензином и он делается нестаБИЛЬНЫl\i, т. е. способным изменять
свой фраиционный состав при пер6Iшчие и хранении.
Посиольиу потери летучих IioMnoHeHToB из нефти и нефтеПРОДУli
тов в основном происходят в резервуарах, рассмотрим более под'робно
этот случай. При наполнении резервуара из Hero в атмосферу BЫTec
няется неиоторый объем воздуха, насыщенный парами уrлеводородов,
выделившимися из нефти или нефтеПРОДУlаа, поступающих в резер
вуар. Это явление известно под названием «большоrо дыхания})
резервуара. Рtоличество уrлеводородных rазов и нефтяных паров,
вытесняемых из резервуара при ero заполнении, может быть опре
делено по номоrрамме (рис. 87) или по формуле
G == gpM ( )
(л р) 29 94
rде G Iшл1Iчество летучих 1\Омпонентов нефтп, унесеппых воз;\ухоы прп
заполнеПИII резервуара, т;
g количество воздуха, вытесняемоrо пз резервуара прп ero заПО."пе
нии, т;
р парциальное давленпе rазов в резервуаре, .1L.1L рт. ст.;
Лf МОЛ8!{УЛЯРНЫЙ вес летучпх I\О шонентов;
:n: общее давление rазов в резервуаре, .1LJL рт. ст.;
29 МОЛ8!{УЛЯРПЫЙ вес воздуха.
Давление насыщенных паров определяют по rрафику, приведен
ному на рис. 88, через давление насыщенны;х: паров по Рейду.
Из формулы (94) видно, что при одном и том же давлении потери
от испарения тем больше, чем больше нефти поступает в резервуар
и чем больше парциальное давление летучих иомпонентов. Последнее
в свою очередь возрастает при повышении температуры п I{онцен
траций летучих I{Оl\шонентов в нефти (бензине).
При хранении нефти и нефтепродуитов в резервуарах наблIO
даются потери от так называемых малых дыханий резервуаров.
Малые дыхания протеIШЮТ по следующей схеме. Днем пары в rазовом
пространстве резервуара наrреваются, при этом давление повы
шается. Rоrда давление паров превысит величину, на IШТОРУIO
рассчитан дыхательный илапан, последний отирывается и сбрасывает
часть паров в атмосферу «<выдох»). Ночью, иоrда температура в rазо
вом пространстве понижается, rазы сжимаются, в резервуаре обра
з-уеТСЯВaI{УУМ, дыхательный Iшалан отирывается и а тмосферпыЙ
воздух поступает в резервуар, заполняя ero rазовое пространство
«<вдох»). Потери от малых дыханий резервуара MorYT быть опре
делены по номоrрамме, изображенной на рис. 89.
Для соиращения потерь от испарения предложено l\lHOrO ыepo
приятий. Самым надежным из них является устройство rермеТИЧllЬП:
резервуаров, бензохранилищ с дышащими ирышами, дышащих баJI
лонов, рассчитанных на атмосферное давление, и сферичесиих резер
вуаров, приспособленных и храненюо бензинов под повышенным
давлением. Большое значение имеют rерметизаЦIШ оборудования по
190
rJt. VII. Подеот08n.а liефти n. nереработn.е
i
добыче нефти на промыслах; уменьшение rазовоrо пространства в pe
зервуарах путем устройства плавающих крыш или плавающиХ поли
хлорвиниловых ПОНрЫТИЙ; охлаждение н:рыш и стенон: резервуаров
4,0
3,0
2,5
2,0
1,13
l,б
1,'1
E"
/--1,0
/./ 0,9
,// 0,13
Z .// 0,7
UJ() // О,б
./
./
.::: Ш{lе 1
С
16'0
18'0 " О,БО
200
'" 0,50
250 13
R-'" очо
<t:J 3'00 i:: t '
t
't чао 0,30
:::.t:) 0,25
"5'OO g. 020
l} 6'00 0,/8
70'0 g. 0,16
'::' 800 <:::"'/'0,1'1
02 "-' (j 0,12
1000 010
1200 '" <: '
7М'О 0.0 8
<;j ,
160'0 <:::t 0,07
Вспомоеоте-ЛЬНОfl
ОСЬ
д
3б
I '10
2 50
Q... БО
""'t::i
'" 130
i5;:::' 100
tj" 125
02 <::>.. 150
200
[} 300
'100
./
/
/
./
/./
./
Л ,/
./
.'" 0,5
'"
0,4
t
'::," 0,3
0,25
!:! 0,20
0,18
!i О,1б
0,1(;
"" 0,12,
'<s 0,10
о,Од
::,
Е: 0,06
, 0,05
:::. 001;
'
0,03
3,0
2.5
2,0
1,13
1,6
1,'1
1,2
1,0
О,д 't:>
0,7 '"
D,б
0,5 t
':::'
0,4
t:)
0,3 t1
0,25 !i
0,2
Ц7д
016
0;''1
0,12 '"
0,10 tJ
0,09 S
о,од
0,07
0,06 ::,
0.05
, Е:
0,01;
0,03
0,02 025
О,
0,011; 0,02
0,012 { о,016
0010 0,014
, o,OlZ
Рис. 87. HOMorpaMMa для определения потерь нефти и нефтеПРОДУI{ТОВ от
больших дыхаНIlЙ из резервуаров со стационарныМII крышами. (Последователь
ность операЦIIЙ прн пользовании номоrраммой определяется буквами алфавита).
путем орошения их водоЙ, онрашивание наружных стен резер
ВУарОВ алюминиевой краСIiОЙ и т. д. Сопоставляя различные Mepo
приятия по борьбе с потерями, можно отметить следующее.
Дышащие баллоны JiI I1.рыmи являются весьма совершенными устроЙ
СтабllЛll.заЦllЯ lIефтей
191
,ствами для сокращения потерь летучих компонентов. Однако на их
сооружение расходуется MHoro металла п они сложны в изrотовлении.
В связи с этим один дышащий баллон сщвят на несколько
0,035
, 0,04-2
0,049
О,О5"В БО
о,ою
0,07С
0,077
0,09'
О, 705 50
0,119
, о,7ЧО
0,15fr. О,1ч
0,168 40
'82
<» ,19В
0,210 '" 0,21
0,238
.....
'" 0,257 f.J 0,28
0,280 \ ЗО
"'g 0,35 t:!
(} 0,308
:::J"::'
<:: 0,350 ,
!:! с:;
'Q 0,385 20
=t: 0,1,20
ц:, i:::
0,1155 t
::,'"
0,1,90 :t: 0,70
i'J !:::
0,560
10
. D,6ЗО
0,700 7,05
О, 770
"'{ D, 805 О
0,875
0,945
0,980
7,790 70
7,чоО
1,54(J
1,750
РИС. 88. HOMorpaMMa для определеппя давленпя насыеппыx
паров нефтп.
резервуаров, rлавным образом бензиновых. Система соединения их
с резервуаром показана на рис. 90.
Д ы ш а Щ и м и б а л л о н а м и называют резервуары ellI
костью до 10 000 JJt 3 : днища и н:рыши которых выполнены из rибкой
. . ) I Lll.
.... o Q)c; I j I I/K !I/ j,f l
, ::'6 o?"vo;.,. "'1 " , r----
'-5-:'''"" "v "L"" " "
'-1 <;.- -I л '" 'о /'" '\ '\
'''' / -' '\''\, ":>' i)" '''!
-.:..." I 1" I I
!б,5" О::'.... с;';",::'" " ...... 1 111"
11, '-"1-.......... ..... 1 7 l'
1Jo ..... / j.
2 8,50 ...... /1/ /11.
б-,5 D .......
." , 1, I
'" "'- f'. '\ ,'\ ''\, I '\
J'\. "- ''''- '\ , '\ !'\,. ""2 " о
"/,.
'" !', '\ '\ , '\ "\, :", б' <;:-0;:>,> o , 3
"\. "\, f"\. '\ .'\ '''\I s; q;,';"o "" '<".... '\
'. о.. vo> 'f,i "'..,t"<; ,;о о ,.........
'\, "\, "\,'\ '\ '-"о ".... "-t .-о"" ;tб' 1'\ ......
, r'\. "\, ..... ;,o}"'fX""-l "\, "'", ['\,. 'v"" 1'\ , .....
,&,,,," ;,о ."-'<'?,io '\, , '\
"\. "\, f"\. ".... 1.:' .:':>, s<"'" 1" <Y
"\,'1'..' ,;,о "", i;:> <s>' ,'\
"\. с? "?..><-" 1'\. ,","\, ',,> ''; о ,
"\. r--. :;"6:.... 1'\ '\ т.... 1', " '1:7"'6'.'\: "-
'\. '?.... l' '\' .'1'- о" , ,
:;; '\. 1'.. С' " ,!' ' ...... ' ....... ,
"О
'\. "\, 1"\,' '\ , , i, " ...... ," \.: '\,
v
'о ." 1"\, I}" '\ -"', '\.......
" 1'.. r..... ''\ ...... '\
"\, 1'- r..... 1'\ ...... '\
'- f"\., '\ -J...... ,-,", ......
L........L...J. ,
0,5 0,75 7
r J I
2 3 ч 5 7,5 JD
I I r I 1
20 30 ЧD50 75100
I , , &
200 ЗОО БОО 750 JDОО 2000
,
0,75 1 2
I I I I I I I I t I r I Нефть
3 4 5 7,5 JD 20 30 чО 50 75 JDО 200 300 500 750 JDОО 2000
Потери от i"1I1ЛЫХ ВЫХl1ниu , мо/соВ
определеиия потерь от малых дыхаиий иефтепродуктов и иефтеii из резервуаров со
стацпоиарllЫшr 1\рыша m.
PlIC. 89. НОlllоrраШ1а'ДJlЯ
Обезвоживание lt обессоливатше I/ефтей
193
стали толщиной 2 jJL.i1L. В перабочем состоянии н:рыша и Днпще сопри
IШСaIОТСЯ друr с друrом. В рабочеи состоянии баллон наполняется
п крыша приподнимается на высоту 2 3 .i1L. ДЛЯ уравновешивания
баллона преДУС IOтрены особые противовесы. В,замен дышащих бал
лонов 1I10rYT быть использованы обычные rазrольдеры.
Д ы ш а Щ и е I{ р Ы Ш и (рис. 91) ДОПУСI{aIОТ у еличение объема
хранилища на величину до 5% от перво ачальнои, что достаточно
для ЛИJшидаЦИП потерь от lIШ.lIЫХ дыхании при заполнеННOlII резер
вуаре. Изrотовляются они из rибп:ой стали толщиной 3 5 .i1L.i1L.
Нижнее положение I{РЫШИ оrраничивается опорными столбами.
Разрыв н:рыши при чрезмерном расширении rаза предотвращается
специальным предохрани
тельным н:лапаном, выпусн:а
ЮЩИllI нзбыточнып rаз в aT
мосферу.
!1 0/(011
;]czполнениl'
Опорожнение
а
, '''-;:
6 '''''''''r :;...:J1' '\
---:-:
Рлс. ао. Схема дышащш:: баШ1ОПUВ:
а баллон заполнен; б баJlJIОП опороншен.
Стрелни ПОIшзъша:ют Ш1ПравлеНl1е пота на паров
в течение днл прп ВDзрасташш температуры.
Рнс. 91. Схема дышаще.и НРЫШП:
1 штуцер длл манометра; 2 лаз;
3 предохраНJIтельныii Iшапан; 4
наивысшее поло}Н'спис нрыmи; 5 e:H
НаСТЬ ДЛfI паров; G опорuал 6IlЛна;
7 спускнал труба; 8 стропила;
9 нолопиы.
П л а в а IO щ' И е н: р ы ш и почти полностыо устраняют потери
от испарения при больших и малых дыханиях резервуаров. Плава
ющая :крыша представляет собой поЛый ДИСI{ из 2 3 .i1L.i1L листовой
стали. Радиальными переrородками она разделена на ряд rермети
ческих OTcer{OB, предупреждающих ее потопление в случае течи.
Плавающие :КрЫПIИ тяжелее обычных и обходятся дороrо. Кроме
Toro, они требуют постоянноrо ухода по спусн:у дождевой воды,
очисrnе от выпавшеrо cHera и предупреждению замерзания заТвора
при сильных морозах. Плавающие :КрЫПIИ во время rрозы не без
опасны в пожарном отношении.
Ориrинальным является применение ПОЛИВИНИЛХЛОрИДноrо н:овра,
плавающеrо в цилиндричеС1{ИХ резервуарах на поверхности нефти
или нефтепроду:кта. Ковер Представляет rибн:ую поливинилхлорид
ную плен:ку, :к :которой снизу при:креплены поплав:ки из Toro же
материала.. ОН поп:рывает всю свободную поверхность жИД:КОСТИ
за ис:кшочением :кольца шириной 2,5 CJIoL от стено:к, в :котором вмонти
рованы Z образные уплотнители. Ковер собирается из частей,
13 Занвз 1000
194
r л. V 11. П oaaOтOBI>U nефl1Ш 1> переработl>е
связанных между собой застеЖI\ой молнией. ДЛЯ СПУСIШ I\онденсиро
ванной ЖИДI\ОСТИ имеются специальные трубы. ПОЛИВИНИЛХЛОРИД
ные I{OBPbl снижают потери от испарения на 60 90%.
Стабилизация нефтей
Для сон ращения потерь от испарения и улучшения условий
транспортирования нефть подверrают стабилизации, '1'. е. удаленmо
НИ3I{омолеI\УЛЯРНЫХ yrлеподородоп (метана, этана и пропана),
а таI\же сероводорода на промыслах или на rоловных переI\ачипа
ющих станциях нефтепроводов.
На рис. 92 представлена одна из возможных схем деrазации
и стабилизации нефти на промыслах. Поступающая из СI\важины
rазо нефтяная смесь вследствие перепада давлений, создаваемоrо
реДУI\ЦИОННЫМИ I\лапанами 8 и 9, в rазосепараторах 2 и 3 разделяется
л
ш
PIIC. 92. ПРIШЦППlI
альная схема YCTa
ПОВЮ1 дЛЛ деrазащш
нефтп па ПРОllIыслах:
1 пышна; f:, 3, 6
l1! rазосепараторы; 4 I;O
ЛОНlIa С'fa6ИЛизатор; ,;
1ШПfIТIIЛЫIШ;; 7 КОЛ
прессор; 8, 9 peДYH
ционпые нлапnныI; 10
но IIденса ТОр ХОЛОДIIЛЬ
НИН.
ЛIIНIIИ: J сырап lIефть;
IJ JV rаз; V r,';1O
выН 6еIlЗiI1!; V J CTn
GlIльпап нефть.
7
F
кl
па жидкую (вода, нефть) и rазовую фазы. rазы nblCOI{OrO и среднеrо
давлений напраВJIЯЮТСЯ в соответствующие rазовые маrистрали,
а нефть в I{олонну ста6илизатор 4. В этом аппарате за счет подвода
тепла через I\ИIIЯТИЛЬНИК 5 из нефти выделяются n паровую фазу
растворенные в ней НИ::iI\омолеI\улярные уrлеводороды. rазо паровая
смесь выводится сверху I\ОЛОННЫ 4, I\онденсируется в. Iшнденса Tope
холодильнике 10, после чеrо нонденсат поступает в rазосепаратор 6,
rде разделяется на жидкую фазу rазовый бензин и rаз НИЗlшrо
дапления. Последний сжимается компрессором 7 и 'вместе с rазами
BblCOI\Oro и среднеrо давлений направляется на rазоперераба TЫBa
ющий завод. Освобожденная от растворенных rазов стабильная
нефть снизу I\ОЛОННЫ 4 поступает в резервуар, а оттума по нефте
проводу на нефтеперерабатывающий завод.
Схема промысловой стабилизационной установки, используемал
для нефте:ii с ПЫСОI\ИМ содержанием раСТБоренныхrазов, припедена
Стабилизация fLефтей
195
на рис. 93. По этоп схе;не нефть насосом 1 ПРOI.;ачивается чере:J т('пло
обменнин. 2 в водоrрязеОТСТОЙНИI{ 3, rде отстаивается от поды, п затем
направляется в ректификационную I\ОЛОННУ 4, работающую под
давление l от 2 до 5 ат. ПеретеЕая по тарелкам нолонны, нефть
освобождается от леrнпх фрarщий, ноторые, ПрОllДЯ вместе с rазю!Н
I\онденсатор холодильник 5, I\:ондепсируются п собираются в rазо
сепа рп торе 6. Здесь несконденсированные rазы отделяются от iЮЩ[{Оll
JI
Рпс. 93, Схема устапоВIШ для стабплпзацпп пефти:
1, 11, 17, 18 насосы; 2, 7 теплообыенншш; 3 водоотделитеJIЬ; 4 перпая рентифи
национная ноланна; 5, 15 НОllденсаторы хOJIOДИЛЪНШПI; 6 емность Gензина; 8 Dторап
рентифинацПОIIная ноланна; 9 печь; 10 rОРЯЧ1!ii насос; 12 НИlIЯТIIЛЬНИН С парОВЫ:lI
пространством; 13, 14 холодилънmш; 16 емвость орошепия,
Линnn: I сырая нефть; II сухоЙ rаз; III сщи;т;енныii rаз; IV стаGильная нефть;
V бензип .
фазы, состоящей rлавным образом пз бутана, пентана, reKcaHa п BЫC
ших. Первые направляются в rазовую маrистраль и далее на rазо
фракционирующую установку, а вторые через теплообменник 7
в стабилизационную I\ОЛОННУ 8 rазовоrо бензина. Колонна 8 работает
под давлением 8 12 ат. Лишенная НИЗI{ОIШПЯЩИХ фракций нефть
rорячим насосом 10 частично подается на циркуляцию в трубчатую
печь 9, а оставшаяся доля насосом 11 направляется через тепло
обмеННИR 2, ниnятильник 12, холодильник 14 в емкость стаби
лизированной нефти.
Леrкие бензиновые фракции, рентифицируясь в стабилизаторе 8,
освобождаются от избыточноrо I\Оличества пропан бутановых фрак
ций. Последние после I\Онденсации и охлаждения в конденсаторе 15
поступают в rазосепаратор 16, откуда часть конденсата насосом 18
подается на орошение, а изБЫТОI{ переводится в емность сжи
женноrо rаза или на rазоперерабатывающий завод на разделение.
13*
196
rл. VII. Под отовlOа пефти, 10 перераБО/llт-;е
Стабилизпрованный бензин ПРОХОДИТ через юшятцльшш 12, тепло
обменнИI{ 7 и холодильник 13, а далее либо напрашшется в еlVШОСТЬ
либо смешивается со стабилизированной нефтью и направляется
на нефтеиерераба тывающий завод. .
Ниже Прllведены в Iшчестве при:нера данные (в объеllШ. %) о co
ставе леп:ой нефти до и после стабилизации:
Метап
Этап
ПропШl
Бутаны
Пентаны
rш{саШ,1
rептап п пыше
До стаGп.rrII ПОСJlC CTilUI!-
ваЦlI1I ЛlIзации
0,6
2,3
2,7
2,3
36
7;0
81,5
Следы
20
4'2
7;4
8М
СОР'l'ИРОВ1\А. ПЕФ'l'ЕН
Кан: известно, раЗЛИЧIIые пефтп и выделенные из иих COOTBeT
ствующие фрarщии отлячаются друr от друrа ФИЗИI{о хпмичеСЮ]],IiI
и товарными свойствами. Так, бензиновые фрarщии иен:оторых
нефтей характеРИЗУIОТСЯ высокоп концентрацией ароматических,
нафтеновых или изопарафиновых уrлеводородов и поэтому имеют
высокие О!{тановые числа, тоrда IШК бензиновью фрarщии друrих
нефтей содержат в значительных количествах парафиновые уrле
водороды нормальноrо строения и имеют очень НН3Il:ие ОIпановые
числа.
Неиоторые нефти не содержат твердых парафиновых уrлеводоро
дов и из них MorYT быть получены арктические и зимние сорта дп
зельных ТОПJIИВ, а также НИ3Iшзастьшающие масла без :TaKoro слож
Horo процесса, IШII: депарафинизация, Iшторая является'Обязательной
при перераБОТIl:е парафинистых нефтей. Получение дизельных топлив
из сернистых и ВЫСОIl:осернистых нефтей связано с ВIшючением
в технолоrическую схему нефтеперерабатывающеrо завода процесса
обессеривания, например rИДРООЧИСТIШ; при перераБОТI{е бессер
нистых и малосернистых нефтей этоrо не требуется. Потребность
в различных сортах масел, получаемых из нефти, значительно
меньше, чем потребность в топливах, поэтому на производство масел
направляют только отборные, так называемые масляные нефти,
из IШТОРЫХ lIIOЖНО получать маС,ла высокоrо I,ачества, с большими
выходами и при менее сложной технолоrии производства, чеи пз дpy
rих ({немасляны:х» нефтей.
Смолистые Iшмпоненты неIШТОРЫХ нефтей отличаются УНИj):аль
НЫl\IИ свойствами, что позволяет ТОЛЫI:О из этих нефтей получа ть
СТРОIlтельпые и дорожные битумы искшочительно ВЫСОlшrо Iшчества.
)\/Iожно привести еще MHoro подобных примеров, однако и CKa
Сортпротт пеfртеЙ
Ш7
занноrо достаточно, чтобы сделать вывод о необходимости сорти
рОВI\И нефтей, при IШТОрОll ПСlшючается ВОЗ;vIожность неопраВ;rJ;ан
iloro смешешш нефтеii различноrо сорта.
Однако раздельные сбор, хранение и переIШЧIШ нефтей в пре
делах месторождения с большим числом нефтяных пластов сильно
осложняют нефтепромысловое хозяйство и требуют больших IШПИ
таловложеНИll на сооружение orpoMHoro резервуарноrо парка и СЛОiК
ной сети нефтепроводов, поэтому БЛИ3I\Ие по фИЗИIш химичеСI\ИII1
и товарным свойствам нефти на промыслах смешивают и направляют
на совместную переработку. Примером MorYT служить нефтеС 1есп
РомаШI\ИНСI{оrо месторождения ТатаРСI{ОЙ АССР, двойная Дoccopo
ыю,атская смесь 8мбеНСlшrо района, тройная балахано сабунчи
ромаПИНСI\ая Азербайджана и др. Положительпым примеРОllI
является переработка нефтес:меси из леrкой и тяжелой вознесеНСI{ИХ
нефтеii I'рознеНСI,orо района. При этом облеrчается переIШЧI\а тяже
лоrо сырья с ПРОllIЫСЛОВ на нофтезаводы без ущерба для I\ачества
получаемых переrонкой моторных топлив.
Тю\Им образом, по вопросу о сортирош{е нефтей :можно сделать
следующие выводы:
1) сортирошш пефтей долщно предшествовать rлуБОlше п Bce
сторонпее исследование товарных свойств сырья п получаемых
из иerо продур,топ;
2) смешивать целесообразно лишь таI{ие нефти, ноторые бли31Ш
по фПЗИЕо химпчеСIШМ свойствам;
3) недопустимо смешепие нефтей, при IШТОРО;vI теряются цсппые
свойства одноrо из I,омпонентов из за НИ3Iшrо Iшчества дрУI'оrо
I,ОIlшонента нефтесмеси;
4) сыешение нефтеii с различными Свойствами допусти;vIO лишь
в тех случаях, I,оrда оно приводит 1, облаrораживаншо смешанноrо
сырья и производству нефтепродуктов, удовлетворяющих НОрМ3.:\1
без повышеннл: затрат, применения дороrостоящих peareHToB и слож
ных теХНОЛОI'пчеСI>ИХ процессов и приемов очистн:и.
r л А В А V111
ПЕРВИЧНАЯ ПЕРЕ РАБОТКА НЕФТИ
МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ
l\.,ш поr;:азано ранее, нефть представляет собоЙ сложную смесь
парафиновых, нафтеновых и ароматичеСIШХ уrлеводородов, различ
ных по :tIlОЛ6I,УЛЯРНОМУ весу и теипературе юшения. Кроме Toro;
n нефти содержатся сернистые, I{ислородные и аЗ0тистые орrани
чеСI\пе соедпнения. Для производства Мllоrочисленных ПрОДУI\ТОП
ра3ЛlIчпоrо назначения и со специфпчеСI;:Иl\Ш свойствамп применяют
методы разделения нефтп на фрющии п rруппы уrлеводородов,
а тю,же изменепия ее химичеСI{оrо состава. Различают первичные
п вторичные методы переработки нефтп. н: первичным относят про
цессы разделения нефти на фракции, I\оrда ИСПОЛЬ3УЮТСЯ ее потен
циальные возможности по ассортименту, I{оличеству и I\ачеству
получаемых ПрОДУI\ТОВ п ПОЛУПРОДУI{ТОВ. Ко вторичным методам
относят процессы деСТРУI{ТИВНОЙ переработки нефти и ОЧПСТI\И нефте
ПрОДУ1\ТОВ. Процессы деструктпвной перераБОТI\И нефти предназна
чены для изменения ее химичеСI\Оrо состава путем термическоrо
и каталитичест{оrо воздействия. Прп помощи этих методов удается
получить нефтеПРОДУI\ТЫ заданноrо I\ачества и в больших колпче
ствах, прп прямой перtJrоняе нефти.
Так, I\аталитичеСI{ИМ I{реI\инrом получают дополнительные колп
чества BblCoI\OOI\TaHOBbIx бензинов, посредством I\аталитичеСI\оrо
риформинrа повышают OI{TaHOBOe число бензинов и получают apOMa
тичеСI\ие уrлеводороды (беНЗ0Л, толуол, I\СПЛОЛЫ п этилбеНЗ0Л).
rИДРООЧИСТI{а позволяет производить реат{тпвные и дизельные TO
плива с малым содержанием серы. Процесс пиролпза дает возмож-:
ность получить П3 нефти важнейшее сырье для нефтехимии: этилен,
пропилен, бутилены и моноцикличес_кие ароматические уrлеводо
роды, а таЮI{е сырье для производстnа ВЫСОI\ОI\ачестnенных сажи
и ЭЛGI{тродноrо нонса.
Процессы очистки нефтепродуктов основаны на освобождении их
от нежелательных ко'мпонентов с целью получения товарных нефте
продуктов BblcoKoro кач ства. К нежелатеJIЬНЫМ I\омпонентам отпо
сятся, например, при производстве реактивных и дизельных топлив
сернистые соединения, ароматичеСI{ие уrлеподороды и высокозасты
Методы перерпботтl nефти
199
nающие парафины нор:иальноrо строення, а при получении смазочных
:масел смолистые вещества, ПОЛПЦlшличеСI,ие ароматические уrле
водороды с IШРОТIШМ:И БОI,ОВЬШИ цепямн и сернистые соединения.
На современных нефтеперерабатывающих заводах основным пер
вичным процессом служит разделение нефти на фрarщии, Т. е. ее
перееон;ка. РаЗJIичают переrонку с однократным, мноrОI{раТНЫllI
и постепенным испарением.
В основе ПРОМЬЩIленных' процессов, осуществляемых на YCTa
нопках непрерывноrо действия, находится переrонка нефти с OДHO
и 1I!НОrОКратным испарением. При переrош{е с ОДНОI{ратным испаре
нием нефть наrревают до определенной темпера туры и отбирают все
фракции, перешедшие в паровую фазу. Переrошш нефти с MHoro
HpaTHblМ испарением, например с треХI{ратным, заключаетс.II в том,
что сначала нефть паrревают до температуры, позволяющей отоrнать
из нее фракцmо леrlшrо бензина. Затем отбензиненную смесь Harpe
вают до более ВЫСОIШЙ темпера туры и отrоняют фракции, вьшипа
ющие прим:ерно до 3500 С (т. е. фрarщии тяжелоrо бензина, реaI\ТИВ
Horo и дизельноrо топлив). В остатне от переrош{и получается мазут,
нз которorо в дальнейшем под вю{уу:мом отrоняют Фрar{цип
смазочных масел; в oCTaТI,e получается rудрон. Дрyrими словами,
нефть последовательно иаrревают ТрИ раза, IШЖДЫЙ раз отделяя
паровую фазу от ШИДIШ'Й. Образующиеся паровую и жидкую фазы
подверrают ректифиrшции в Iшлоннах. Тar{им образом, промышлен
нью процессы переrош{и нефти основаны на сочетании переrош\и
с OДHO и lIшorОI{ратным испарением и последующей реlпификациеiJ:
паров ой и жидкой фаз.
Переrош{у нефти с постепенным испарением в основном при:м:е
шпот в лабораторной праI,тике на переrонных аппаратах периоди
ческоrо действия и весьма НИЗI\ОЙ производительности. Различные
методы irереr?ш,и нефти в тarшх аппаратах рассмотрены в rл. III.
ПЕРЕfОШ\А НЕФТИ С ОДНОКРАТНЫМ,
;\ПЮfOII:РАТНЫМ Н ПОСТЕПЕННЫМ ИСПАРЕНИЕМ
При переrош{е с oaпoKpaтпbLlft ucпapeпuelft нефть наrревают в зме
евике IШlшrо либо подоrревателя до заранее заданной температуры.
По мере повьппения температуры образуется все больше паров,
которые находятся в равновесии с ,кидкой фазой, и при заданной
температуре парО ЖИДIшстная смесь покидает подоrреватель и посту
пает в адиабатичеСIЩЙ испаритель. Последний представляет собой
пустотелый цилиндр, в котором паровая фаза отделяется от жидIшй
и выводится сверху. Пары проходят конденсатор холодильнm{, rде
IюнденсирYIОТСЯ, а образовавшийся конденсат охлаждается и стекает
в приемник. Жидкая фаза выводится снизу испарителя, охлаждается
в холодильни:ке и направляется в_ соответствYIОЩИЙ приемнmс
200
rJ!. VIII. ПеРIJuч,пая переработ/;а llефпш
Тан:им образом, при neperoHH:e нефти с ОДНОI,ратным испарением
образующаяся паропая фаза находится n состоянии равновесия
с :ЖИДIШЙ фазоЙ и лишь при определенной температуре нх разделяют.
Естествснно, что температура naponoII и жидн:оп фаз n этом случае
одна и та :ш:е. ЧеТI\ОСТЬ разделения нсфти на фрющии при переrош,е
с ОДНОКраТНЫlVI испарением наихудшая по срапненшо с переrонкоЙ
с мноrОI{ратным и постепенным
испареНИС;\I.
О плохой чеТI,ОСТИ разделения
при ОДНОI,раТНО!vI испарении нефти
МОJ-IШО судить по следующему при
:меру. На рис. 94 представлена
300
700
t a А
R t a
r
C:J t
1:::
t
I
t o Lo
250
t:J 200
t:J
750
t
50
О
20
'tO 6'0 80
ВЫХ'ОО, %
100
о
Х'а
Х'
у
!/I '
РllС. 94.. КР1шые ИТIi: ДJlЯ продуJ{'fOn
переrоПIШ нефтяной фРaJЩIlII с ОДНО1{ра
Ш,IМ IIспарением:
1 исходная фРШЩIIЯ; 2, 4 н 6 ПРОДУНТЬ!
переl'ОНЮI, полученные в паровоЙ фазе при
доле oTroHa соответственно 0,800. 0,435 н
0,200; 3, 5 и 7 продунты переl'ОННП, поJТy
чеIIПые в >НПДlюii фазе прп доле oтrOHa COOT
ветствеппо 0,200, 0,1,35 п 0,800.
cl.
Состад tpаз
Рпс. 95. Изобарные Ерппые рапп()
весия бинарноЙj'; смеси yrJIenoAop(I
дов:
1 область ШИДIЮСТП;
паров.
11 область
кривая разrошш (ИТR) фрarщии 40 2850 С, а таЮI\G I,рипые раз
rош,и продуктов, полученных в результате переrонки этоп фракции
с однократным испарением и различной долей OTrOHa (0,200; 0,435
и 0,800). Верхняя серия кривых характеризует фрarщионный состав
равновесной жидкой фазы (остатка), полученной при переrош,е
с ОДНOI,ратным испарением; нижняя серия I,РИВЫХ характеризует
фракционный состав паровой фазы. Из рис. 94 видно, что темпера
турнью пределы ВЫI,иnания полученных прОДУI,ТОВ мало отличаются
друr от друrа. Так, OTrOH фрarщии 4.0 2850 С, иолученный при
neperoHKe с ОДНOI,ратным испарениеlVr (доля OTrOHa 0,800), и>\юет
пределы вьшиnания 40 2800 С, а тяжелая часть (остаток) 100
1lepe30nlia с одпОliратnЫ.ll" ,11Il030h"paтпbl.lt lL 7l0степеllllЫ,ll, llCпnpeпlle.ll, 201
2920 С., Следовательно, и в парах, и в J-I\ИДКОСТИ содержатся прю{ти
чесн:и все фРЮЩIIИ исходной смеси. ,
ПереrоНlШ с "ЩW20прат/-lЫJl испаре/-lиеJl состоит из двух или более
однон:ра тных процессов изменения фазовоrо состояиия нефти, т. е.
однократных испарений. При IШЖДОМ ИЗ них образовавшиеся пары
отделяются от ЖИДI{оrо оста TI\a, ПОСJIедиий подверrается дальней
ШС:'IУ HarpeBY и вновь образовавшиеся пары снова отделяются от
ЖIЩI{ОЙ фазы; таким образом нефть наrревается заданное число раз.
Если при каждом однократном испарении нефти происходит
беСI\онечно малое изменение ее фазовоrо состояния (т. е. образовав
шиеся пары иепрерывно отделяются от жидкоп фазы), а ЧИсло OДHO
I{ратных испарений беСI{онечно БОJlьшое, то тюшя переrоНlШ назы
вается переruНl{ОЙ с постепепllЫЛ испаjJе/-lие"l . Иноrда ее пазывают
простоЙ neperOНl{oii:.
Переl'ОНlШ смеси двух уrлеводородов с MHOrQI{pa тным или посте
пеННЫ I испареННCi\I при ОДНОЙ и ТОЙ же температуре обеспечивает
меньшую ДОJПО oTroHa, чем с ОДНОI\раТНЫ:l-I. Это можно видеть на
рис. 95, rде представлены изобарные I{ривые равповесия для бинар
ной смеси.
Пусть исходная смесь двух уrлеводородов А и В имеет темпе
ратуру t o , а I\онцентрация НИЗКОlшпящеrо компонента В равиа а.
Тоrда исходная смесь харантеризуется ТОЧНОЙ Lo. Если эту смесь
HarpeTb до температуры начаJlа Iшпения t 1 , то система будет xapaK
терпзоваться ТОЧI'\ОЙ L 1 . Из рис. 95 видно, что температура t 2
является те:wшературой l\онца кипения смеси при ОДНОI\ратном испа--:
рении и при этой температуре вся смесь находится в паров ой фазе.
При neperOНl{e с мпоrОI{ратным испарением сначала HarpeeM
СI!ССЬ дО температуры t; в результате образуется с:\ошсь. паров
и iЕПЦI\ОСТИ:
L==R+D
(05)
(96)
R == L (1 е)
I'i\C 1, 1,олпчество IICXOliHOii С;lШСП;
R 11 D соответствеппо н:олпчество ,1aIli1;Oll п П8.}Н)ВСJll фаз;
.е ,(ОЛЯ отrопа ПрII теl\шературе t.
ЕСJIИ пары отделить от жидкости и последнюю наrреть до
ратуры t 2 , то система будет характеризоваться ТОЧI\ОЙ L 2 и
чество жидкой фазы (R 2) составит:
R2==L(1 el) (1 e2)
Te;VIIIe
н:оли
(97
rlic е" ДОЛЯ ОТl'опа прп ВТОрПЧПШ1 паrреве ,ЮIД1,О1"О OCTaT1;a.
Тю\им образом, при температуре t 2 и однократном испарении
вся смесь переходит в паровую фазу, а при двухкратном испарении
часть сырья в количестве R 2 остается в жидком состоянии.
При переrОНl{е мноrОI\Оllшонентной системы, I'\ОТОрУЮ предста
вшпот собой нефть и ее фрющии, наблюдается та же Iшртина. Если
202
I'л. VIII. ПеРОllчпая перерпбот,.а н.ефтu.
для нефтяной фракции построить кривые разrОНКЕ с однократным
испарением (ОИ) и с чеТI\ОЙ РeI{тифшшциеfr (ИТR) , то видно, что
ПО I{РИВОЙ ОИ температура начала Iшпения выше, а нонца I\ипения
ниже, чем по иривой ИТR (рис. 96).
Из рис. 96 видно таЮI\е, что для данной нефти при доле oTroHa
е > 0,30 температура HarpeBa при ОДНОI{ратном испарении ниже, чем
при постепенноы испарении (Пр](I условии отбора ОДноrо и Toro же I{ОЛ'и
чества дистиллятов). Следовательно, при персrонке нефти с ОДIIонраТ
ВЫМ пспарепие:l! на паrрсв сырья расходуется меньше тепла, чем
500
sv
о .МО
't:1
ЗОО
t:J
200
t::::
100
Р НС. 96.
о 20 40 60 80
Выхо8 на HerjJmb; 8ес. %
Крпвые разI'ОШШ пефтп
итн: п ОН.
2
1
Ш
1
Рпс. 97. Прющиппальная схюш YCTa
ПОВI\И для переI'ОНIШ нефтп:
1 трубчатап печь; 2 рентифинацпоннал
нолоииа; 3 нонденсаТОР ХОЛОДИЛЫIlШ н xo
лодильншш; 4 теплообменнIПШ.
Лншш: 1 нефть; [[ верХШIii продунт;
1[[ '-.... боновые продунты; [У OCTaTOI' от
пе]1Сl'ОННИ НеФТИ; v орошеШIе; 1f[ ввод
тспла или испарПlOщеl'О arCHTa.
с постепенным. Важным пре
имуществом однократноrо испа
рения является тю{же и то,
что при максимально допусти
мой температуре HarpeBa нефти
350 3700 С (при более ВЫСОI{ОЙ температуре начинается разложение
уrлеводородов) больше ПРОДУI{ТОВ переходит в паровую фазу по
сравненшо с мноrОI{ратным или постепенным испарением. Для отбора
из нефти фрющий, вьшипаlOЩИХ выше 350 3700 С, применяlOТ-
вап:уум, водяной пар или совместно вю{уум и водяной пар.
Использование в промышленности принципа переrонки с OДHO
кратным llспарением в сочетании с ректифшшцией паровой и ЖИДI{ОЙ
фаз позволяет Достиrать ВЫСОI\ОЙ чеТI{ОСТИ разделения нефти на
фракции, непрерьmности процесса и экономичноrо расходования
топлива на HarpeB сырья.
ПРИНЦllпиальная схема установки для промышленной переrонии
нефти приведена на рис. 97 . Исходная нефть прОI\ачивается насосом
через теплообменюши 4, rденаrревается под действием тепла отходя
щих нефтяных фрarщий п поступает в оrневой ПОДоrреватель (труб
Перезопна в присутствии испаРЯЮll{езо пзепта
203
чатую печь) 1. В трубчатой печи нефть наrревается до заданной
температуры и входит в испарительную часть (питательную сен:цшо)
j1Ы{ТИфШШЦИОННОЙ I{ОJIОННЫ 2. В процессе HarpeBa часть нефти пере
ходит в паровую фазу, I{оторая при прохождении трубчатой печи
все время находится в состоянип равновесия с ЖИДн:остыо. ИДI{
толы{о нефть в ВИДе паРО ЖИДI;;ОСТНОЙ смеси выходит из печи и входит
в колонну (rде в результате снижеиия давлеппя дополнительно
испаряется часть сырья), паровая фаза отделяется от ЖПДкой п под
нимается вверх по I{олонне, а iЮIДIШН ,перетеlшет вниз. Паровая
фаза ПОДверrается реI;;тификации в верхией части нолонны, считал-
от !lI8CTa ввода сырья, ЖИДIШЯ фаза в IПшшей части.
В ректифш;;ационной ко rОllие размещены рer,тифш{ационныо
тарою,и, на которых осуществляется н:оптан:т ПОДНИl\Iающихся по
I{ОJlOIШС паров со стенающей жидкостыo (флеrмоЙ). Флеrма co
здаетсн в результате Toro, что часть BepxHero ПРОДУI{та возвращается
в ЖИДI,ОМ СОСТОНИИИ на верхнlOЮ тарелн:у и стеrшет на нижелелшщис,
обоrащая поднимающиеся пары НИЗIШН:ИПЯЩИЫП I{омпоиентами.
Для ректифюшции жидн:оii части сырья n ШJшнеЙ части РeI,ТИфИ
кационной I{ОЛОННЫ под НЮIШЮЮ тареш{у необходимо вводить тепло
или I{ar{Qй либо llспаршощий areHT. В результате леrIШЯ часть ниж
Hero продукта переходит в паровyrо фазу и тем самым создается
паровое орошение. Это орошеШIе, поднимаясь с самой НИ/Iшей Ta
решш и вступан в I{ОНТЦI{Т со стеюiющей ЖИДI{ОЙ фазой, обоrащает
последнюю ВЫСОI{ОНИПЯЩИJlJИ I{о:мпонентами.
В итоrе сверху I{ОЛОННЫ непрерывно отбирается НИЗI{онипящая
фрarщия, снизу ВЫСОНОIШПЯЩИЙ oCTaToI,.
ПЕРЕrОНRА НЕФТИ В ПРИСУТСТВИИ
ИСПАРЯЮЩЕrо МЕНТА
Нан упомина.ТIОСЬ выше, ОДIШМ из методов повышения нонцептра
ции ВЫСOI,ОI{ИПЯЩИХ номпоиеuтов в остап{е от переrош{и нефти
является ввод в нижшою часть 'реIi:ТИфИI{ациоипой нолониы испарл
ющеrо areHTa. В начестве Tar,oBoro мощно примепять водяной пар,
инертный rаз (азот, ДВУОlшr,ь уrлерода, нефтяноЙ rаз), пары бензина,
лиrроина или неросипа.
Наиболее широко в начестве испаряющеrо areHTa при переrош,е
нефти применяют водяной пар. В ero присутствии в реI{ТПфЮШЦИОН
ной I{олоние снижается парциальпое давление уrлеводородов, а сле
довательно, их температура I,ипепnн. В результате наиболее НИЗI{О
нипящие уrлеводороды, наХОДящиеся в ЖИДI,оii: фазе после OДlIO
HpaTHoro испарения, переходят в парообразное состояние и вместе
с водяным паром подпимаются вверх по колонне. Водяной пар про
ходит всю ректифшшциониyrо I\ОЛОИНУ и уходит С верхним ПРОДУК
том, понюная температуру в ней на 10 200 С. РеI{омендуется приме
пять переrретый водяной па р и вводить ero в I\OJIOHHY с температурой,
2(Н
I'л. Т(] J J. Псроuчпая nерерПОО1l7lт 1Iсфтп
равной температуре подапаеМОЕО сырья или нес.I{ОЛЫ{О выше.
Обычно отработанный после паровых насосоп и турбин водяноп пар
под даплением 2 3 ат переrревают n змеевин:ах трубчатоЙ печи
И вводят в ЕОЛОННУ С те!\шературоЙ 350 4500 С.
Не праН:ТИI{уетс.я прш.шнение насыщенноrо ПОДяноrо пара, тю,
l\a]{ еЕО температура И Давление взаимосвязаны, например при
температуре ПВОДа n I{ОJIОНПУ 3500 С еЕО давление равно 170 ат.
]{рО!\1е ТОЕО, с повышепием давления стоимость насыщенноrо водя
HOI'O пара pe3I{O возрастает, поэтому ПрИl\lенять еЕО не экономично.
Если ВВОДИТЬ в ЕОЛОНПУ насыщепный водяноЙ пар ПИ3I{оrо Давления,
например 10 ат и соответственно с температурой 1800 С, то часть
тепла идет на еЕО наЕрев. Влияние подяноrо пара 3aIшючается в сле
дующем:
интенсивно перемошнпается lПШЯЩНЯ ЖИДЕОСТЬ, что способстпует
испа реПlIIО НИ3I{QJ{ИПЯ-ЩНХ УI'Л еводородов:
создается большая поверхность испарения тем, что испарение
уrлеводородоп происходит BHYTpr> I\ШО1-н:ества пузыры,ов подяпоrо
пара.
Расход водяноrо пара зависит от I,ОЛIrчества отпариваемых ],OI\I
попентов, их природы и услопий ВНИ3У ЕОЛОННЫ. ДЛЯ хорошей
рен:тифю,ации ЖИДI{ОЙ фазы ВНИ3У н:олонны необходимо, чтобы при
мерно 25% ее переходило в парообразное состояшrе.
Замена водяноrо пара инертным ЕаЗ0М моrла бы привести н: боль
шой ЭЕОНОМИИ тепла, затрачиваемоrо на ПРОИ3ВОДСТПО подяноrо
пара, и Е Сниженшо расхода ВОДЫ, идущеЙ на еЕО I{опденсациIO.
Весьма рационально Пр lенять инертный rаз при переЕОНЕе cep
нистоrо сырья, ТЮ{ н:ан: сернистые соедпнения в присутствии влаrи
ВЫ3ЫВЮQТ интенсивную н:оррозию аппаратов. Одню{о инертный rаз
не получил применения при переrош{е нефти из за rрОl\Ю3ДНОСТИ
подоrрепателей rаза и нонденсаторов паро rаЗ0ВОЙ смеси (НИ3Еоrо
ноэффициента теплоотдачи) и трудности ПОJIнОЕО извлечения отrопя
еМОЕО нефтепродунта И3 Еа30ВОЕО потона.
Более удобно в начестnе испаршощеrо аЕента использовать леrние
нефтяные фрю{ции, тю{ нан это ИCIшючает применение ОТЕРЫТОЕО
водяноrо пара при переЕонне сернистоrо сырья, вануума и Ba1\:yYM
СОЗДающей аппаратуры. Тан, Прll..м:енение испарюощеrо аЕента no
зволило выделить из 38% HOEO остатка сернистой нефти под атм:осфер
ным давлением ценные масляные ДИСТИ:ЛЛЯТЫ в н:оличестпе 60%
на остатон:. Испаряющим аЕентом слу:жила фракция бензина 54
1600 С в весовом соотношении 1 : 1 1\: исходному сырью. Переrонну.
вели при 3450 С.
Чем ниже температура Iшпения испаршощеrо аЕента п больше
еЕО относительное н:оличество, тем ниже температура переrош{и.
Однан:о чем леrче испаряющий аЕент нефтепродунт, тем больше
еЕО теряется n процессе переrОIШИ. ПО::lТОМУ в Iшчестве испарЯющеrо
аЕента реномендуетсн применять JIИI'рошrО I\ероспно rа30IIЛевуIO
п ере80щ;а в aaliYY,lte
205
фрarщию. В прт.Iышлеииости примеияют различиые испаряющие
Rrеиты, но чаще всето водяной пар, н:оторый подают вниз
реIаификацнопных I,ОЛОНН, работающих при атмосферном давлении
п n вакууме.
ПЕРЕrОПКА НЕФТИ В ВАКУУМЕ
Кан: уже отыечалось, переТОНI;У нефти на промышленных YCTa
НОВIШХ Нlшрерывноrо деlICТВИЯ осущестплЯIОТ при температуре не
выше 3700 С, тю;: нан: при более ПЫСОI;:ОЙ температуре начинается
разложение 'Тлеводородов крекинr. В данном случае I;:рекинr
не;I\елаТОJlен, .тю;: IШК при этом образуются непредельные уrле
подороды, которые резко снижают Iшчество нефтепродуктоп.
В результате атмосферной пер61'ОПl{И нефти при 350 3700 С
остается мазут, для переrонни ноторото необходимо подобрать
условия, ИСlшючающпе возможность крer{инrа и способствующие
отбору II!аНСI:шальноrо I,оличестпа дистиллятов. Самым распростра
ненным методом выделения фракций из мазута ,япляется переrоПlШ
в ванууме. Вю;:уум понижает температуру нипения уrлеводородов
n те:м самым позволяет при 410 4200 С отобрать дистнлляты, име
ющие температуры Iшпения до 5000 С (п пересчете на атмосферное
давленне). Конечно, натрев мазута до 420" С сопровождается неиото
рым I{рerшнrОl\I уrлеподородов, но если получаемые ДИСТНЛШIТЫ
затем подверrаются пторичным методам перераБОТIШ, то присутствие
следов непредельных уrлеводородов не ОIщзьшает существенноrо
влияния. При получении масляпых дистиллятоп разложение их
сводят I;: IIШИИМУМУ, ПОПЬillIая расход подяноrо пара, снижая перепад
давления в вакуумной I;:олонне и т. д. Сущестпующими методами
уДается поддерживать остаточное давление в рerпифинационных
I{олоннах 20 60 JI J1t рт. ст. Наиболее резное снижение температуры
Iшпеиия ,уrлеводородов наблюдается при остаточном давлении
ниже 50 JIo J1 рт. ст. Следовательно, целесообразно применять самый
ВЫСОIШП вакуум, I\аКОЙ толы{о можно создать существующими
n настоящее премя методами.
Чтобы увеличить отбор дистиллятов из мазутов, в пакуумную
I{OJIOHHY подают переrретый водяной пар или переrоняют полученный
OCтaTOI{ (тудрон) с испаряющим атентом лиrроино неросиновой
францией.
А3ЕОТРОПНАЯ И ЭКСТРАКТИВНАЯ
РЕКТИФИКАЦИЯ
Выте рассмотрены методы переrОПl{инефти на отдельные фрar;:
ции, основанные на различии летучестей этих фрarщий. При исполь
З0ваниИ реНТИфИI\ации эти методы дают достаточно чеТI\ое разделе
ВПе, однано ОIшзывarотся неПриrоДНЫМИ, !{отда из нефтяных фрarЩИll
требуется выделить индивидуальные уrлеВОДОРОДЫ ВЫСОI\ОЙ чистоты
206
l'л. VIII. ПерВllЧIlUЯ lIерераБОll!п.а нефти
(96 99%), которые служат сырьем для нефтехимической промыmлен
ности. Таи, обычной переrОIШОЙ не удается выделить бензол из бен
зольной фрющии 62 850 С, ТОЛУОJI из толуольной фракции 85
1200 С и техничеСI{ИЙ н:силол (ионцентрат ксилолов) из I{СИЛОЛЬНОll
фракции 120 1450 С. Названные уrлеводороды не поддаются чет
}{ому выделеНШQ потому, что образуют близкокипящие и азеотроп
ные (постоянно нипящие) смеси с соответствующими уrлеводородами
друrих Iшассов (например, бензол, иыеющий температуру кипения
80,1 о С, образует азеотропную смесь с циклоrеНсаНОl\I, температура
кипения I{OTOpOro 80,750 С). .
Для выделения вышеназванных уrлеводородов требуются спе
циальные методы переrонки: азеотропная или ::шстрю{тивная ректи
фШ\аЦИЯ. Эти методы основаны на том, что при введении в систему
nocTopoHHero вещества увеличивается разница в летучести разделя
емых уrлеводородов, и тоrда при помощи ректификации удается
выделить индивидуалЬНЫЙ уrлеводород высокой чистоты.
. Показателем летучеети чистых yrлеводородов является давление
их насыщенных паров при данной температуре или температура
I\ипения при атмосферном давлении. Тю\им образом, чем больше
разница в температурах нипения уrлеводородов, тем леrче разделить
их обычной переrоНI{ОЙ. .одню{о если уrлеводороды отличаются:
по ХИ1fичеСI{ОМУ строеишо, то мощно использовать специальные
виды переrОНI\И, изменяющие летучесть ::!тих уrлеводородов. Лету
честь (иl) может быть определена I\aI\ отношение мольных долей
yrлеводорода в паровоп и ЖИДI{Оi.i фазах, т. е.
Уl
иl ==
Хl
(98)
r e Уl И Хl мольпые ДОЛП Уl'леводоро;:\а соответстпепно в парОDОЙ II lliПJ\I,Оi'I
фазах.
Леrкость разделения уrлеводородов переrОНI\ОЙ зависит от пх
относительной летучести. Относительная летучесть двух уrлеподо
родов (а) определяется соотноmение!lI их' летучестеi.i (и 1 и и 2 ), Т. е.
a== == Уll Х l == УI Х 2 (99)
. и2 У21 Х2 У2 Х l
Соrласно законам Рауля и Дальтона
Р 1 Х l
У1 == ----п
II
Р 2 Х 2
Y2==
( 100)
rде Р 1 П Р2 давленпе насыщеIIПЫХ IIapoB уrлеводородов}
Хl и Х 2 молыIеe ДОЛII уrлеводородов в ЖПДIШЙ фазе;
Jt общее давлеIIIIе в системе.
ОТСЮ)J;а
РI Х 1 Р2 Х 2 Р 1
а== I ==
ЛХl ЛХ2 Р 2
(101)
Ааеоznроппа.я п Эli,страНI1!Ulта.я реli,znпфUli,а1{I/Я
207
Тюшм образоr..I, относительная летучесть уrлеводородов в пдеаль
HOI\I растворе равняется отношению давлений насыщенных паров
чистых компонентов при температуре кипящей смеси, и чеI\I ближе
она к единице, тем сложнее разделить эти уrлеводороды переrонкой.
Тю{, требуется бесконечно большое число тарелок для разделения
рен:тифюшцией некоторых двух I{омпонентов (в смеси находится
95 мол. % более летучеrо II:омпонента и переrонка ведется при усло
вии полноrо орошения) с относительной летучестыо r:x == 1; 60 тарелок
при r:x == 1, '1; 32 при r:x == 1,2 и 22 теоретичеСIl:ие тареШl:И при
а == 1,3.
Есди в смесь уrлеводороДОВ ввести третье вещество, которое YBe
,ТIичит относительную летучесть компонентов, то число теорети
чеСII:ИХ тарелок, необходимое для разделения этих yrлеводородов,
резко снизится. Если добавляемый третий компонент. менее летуч,
чем исходные уrлеводороды, то ero вводят сверху I{ОЛОННЫ и выводят
снизу вместе с OCTaTI{OM. Такая ректифинация называется ЭI{СТРЮ{
тивной. При этом вводимое вещество называют растворителем, ввод
ero в систему приводит к повышению II:оэфф:ициентов относительной
летучести из за различной растворимости в нем компонентов смеси.
Растворитель для ЭI{СТРЮl:ТИВНОЙ РЫl:тификации должен иметь
достаточно ВЫСОII:ую температуру I\ипения, чтобы II:омпоненты, полу
ченные с растворителем в виде одной фазы, можно было леrко oтдe
ЛIIТЬ от Hero прп помощи переrонки. Он должен хорошо paCTBO
рять разделяемые компоненты, чтобы не требовалось чрезмерно
uольшоrо отношения растворитель: смесь и не образовывалось
двух жидких фаз (раССJrаивание) на тарелке. При ЭII:СТРЮПИВНОЙ
реI{тификации МОНОЦIIJшичеСI{ИХ ароматичеСI{ИХ yrлеводородов в Ka
честве растворителя прIIменяют фенол, II:резолы, фурфурол, анилин
п аЛIl:илфтаJlаты. '
Если добавляемое вещество более летуче, чем исходные компо
ненты, то ero вводят в ректификационную колонну вместе с сырьем
и выводят из нее вместе с парами BepxHero продукта. TaKyro рекrи
фикацию называют азеотропной. В этом случае вводимое вещество
образует азеотропную смесь с одним из компонентов сырья. Это
вещество называют уводителем.
Последний должен обеспечива ть образование постоянно Iшпящей
смеси (азеотропа) с одним или неснолькими компонентами разrоня
смой Смеси. У водитель образует азеотропнyrо смесь вследствие моле
I\УЛЯрных различий между компонентами смеси.
При азеотропной ректификации моноциклических ароматичеСIl:ИХ
уr,1lеводородов в качестве уводителей применяют метиловый и этило
вый спирты, метилэтилкетон (МЭН) и Друrие вещества, образующие
азеотропную смесь с парафино нафтеНОВЬLl\IИ yrлеводородами раз
делясмой смеси.
Уводитель должен иметь температуру нипения, близн:yrо к темпе
ра туре кипения отrоняемоrо вещества. Это позволяет получить
208
rл." 1'111. IIервU l tltая перерабопща пефпш
заметную разницу между температурой юшения азеотропа и друrих
номпонентов смеси. "Уводитель должен таюне леТRО выделяться
из азеотропной смеси. Весьма часто раздеJIение бывает более полным,
чем этоrо 1 ОЖRО ожидать на основании лишь температурной разницы.
Это объясняется большим отклонением системы от идеальной.
Парциальное и общее давления над неидеаль.ным растворои при
данной темпера туре отличаются от величин, вычисленных по закону
Рауля. Для оцеНIШ этоrо отклонения вводят поправочный I\ОЭффИ
циент, I\ОТОрЫЙ фактичеСКИ,является I\оэффициентом активности, т. е.
Рl ==УI Р I Х l
(102)
Коэффициент активности у является фУНIщией физшю химиче
ских свойств всех остальных номпонентов смеси и их I\онцентрациЙ.
Для некоторых смесей в присутствии разделяющеrо атента подлежа
щие ректифив:ации номпоненты из за их различной растворимости
по разному отклоняются от заIЮНОВ идеальных растворов, поэтому
их коэффициенты активности различны. "Установлено таЮI\е, что
l\оэффициент активности I\аждоrо Iюмпонента увеличивается по мере
увеличения I-\Онцентрации от О до 100%, однако для различных
номпонентов смеси в разной степени. ТаI\ИМ образом, для реальных
смесей относительная летучесть равна отношенmо давлений насыщен
ных паров и коэффициентов аI\ТИВНОСТИ:
УI Р l
a:=,
Y2 P z
(103)
Важное значение в осуществлении экстрю\тивной и азеотропной
ректифив:аций имеет подrоТовка сырья, I\oTopoe должно Бьшиnать
n весьма узких пределах, т. е. устаНОDI\е по перетонке с третьим
J,OMnOHeHToM должна предшествовать YCTaHoВI\a предварительноrо
разделения смеси посредством обь ной ректифинацпи.
Р А3ДЕЛ ТРЕТИИ
АППАРАТУРНОЕ И ТЕхнолоrИЧЕСRОЕ
ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРВИЧНОй
ПЕРЕРАБОТRИ НЕФТИ И rA3A
r л А В А IX
РЕКТИФ:ИНАЦИОННЫЕ колонны
RЛАССИФИIi:АЦПЯ
РеI{ТИфЮШЦИЯ простых и сложных Сl\1есей осуществляеТСJI в KO
лоннах периодичеспоео илп непрерывноео депстВIШ.
Колонны периодическоrо действия прнмеНJIЮТ на устаиоВIШХ
малой производительности при необходимости отбора большоrо
числа фракций и ВЫСОI{QП чеТRОСТП разделения. Составными частШ\ш
ОДНОП из таких YCTaHOBOI{ ЯВЛJIЮТСJI (рис. 98) переrониый I{уб 1,
реКТИфИRационнаJI нолонна 2, Iшнденсатор 3, ХОЛОДИЛЬНИI\: 5 и eM
кости. Исходное сырье заливают в I{уб на высоту, равную 2/3 ето
диаметра. Подоrрев ведут rлухим паром. В первый период работы
ректифинационной устаноВIШ отбирают наиболее летучий номпонент
смеси, например бензольную rOJIOBHY, затем I{QMnoHeHTbl с более
высокой температурой I{ипения (бензол, ТОЛУОЛ и т. д.). Наиболее
ВЫСОП:ОКИПJIщие помпоненты смеси остаются в кубе, образуя кубовый
oCTaToIC По ОIшнчании процесса реIi:ТИфИIШЦИИ этот oCTaTOI{ охла
ждают и ОТI\ачИвают. Куб вновь заПОЛНJIЮТ сыIьемM и реКТИфИRацию
возобновляют. Периодичностью процесса обусловлены больший pac
ход тепла, меньшаJI производительность труда и менее эффективное
использование оборудоваНИJI.
У станоВI{И с I{Qлоннами непрерывното действия лишены этих
недостатнов. Принципиальная схема ТaIШЙ установни для разделения
смеси пентанов представлена на рис. 99. Установка состоит из подо
rревателя сырьн 1, реI\ТИфИRационноп Ii:ОЛОННЫ 2, теплообмен
ников 3, Ii:онденсатора холодильнина 4 и Ii:ИПЯТИЛЬНИRа 5. Натретое
сырье ВВОДИТСJI в РЫi:ТИфЮШЦИОННУЮ Ii:ОЛОННУ, тде раздеЛJIеТСJI на
жидкую и napoByro фазы. В результате рентификации сверху
14 Заказ 1000
21()
r.л.. IХ. РеюпификациО/l.ltые 1"0.л.о/l./l.Ы
I,ОЛОННЫ отбирается изопентан как rоловной прОДУI,Т и снизу KO
лонны п пентан Ка1\ остаток.
В 3l1ВlIСИМОСТИ от числа получаемых продуЕтов при разделении
l\шоrОКОМIIонентных смесей разлдчают простые и СJLожпые ректифи
I\ационные I,ОЛОННЫ. В первых при РeI{ТИфИI\ации получают два
прОДУl\та, например бензин и полумазут. Вторые предназначены
Ш
2
J!
J
1 Л
Рис. 98. Схема установкп для перподпчеСI{ОЙ 'peI{
тифидации:
1 нуб; 2 рентифинациопнал ноланна; iJ нонденеатор-
ХОЛОДIlЛЫJШ;; 4 aItRУМУЛНТОР; /j холодильнпн; 6
наеое.
Линии: I еырье; Н пары; IH пары верхпеrо про-
ДУRта; IV верхний ПРОдyRт; V орошение; VI Rубо-
выН ocтaToR; уН вода; vHI водяной пар.
л
Рис. 99. Схема устаНОВ1Ш
ДЛЯ непрерывной реI{ТИ
фидации ДВУХКОll1понент
ной смеси:
1 подоrреватс.пь; 2 рС1;-
mфинационнал Rолонна; a
orеплооGменнин; 4 Rопден.
сатор-холодильнин; /j RИ-
nлтильнин.
Линпи: I еырье; Н изо-
пентан; Н I 1{-пентan.
для получения трех и более продуктов. Они представляют собой
последовательно соеди.ненные простые колонны, каждая из ,ноторых
разделяет поступающую в нее смесь на Два компонента.
В I\ажДОЙ простой I\олонне имеются отrонная и концентрационная
секции. Отrонная, или отпарная, секция расположена ниже 'ввода
. сырья. Тарелка, на I{ОТОРУЮ подается сырье для разделения, назы
вается тарелкой питания. Целевым продуктом отrонной сеI\ЦИИ
является жидкий остаток. Концентрационная, или. УI\репляющая,
секция расположена над тарелкой питания. Целевым продунтом
этой секции являются пары реI\тифив:ата. Для нормальной работы
ректификационной IШЛО НЫ обязательны подача орошения наверх
Iшнцентрационной СeIЩИИ колонны д ввод тепла (через l\ИnЯТИЛЬНИК)
или oCTporo водяноrо пара в отrонную сеI,ЦИIO.
[{лаССllФUliaЧllЯ
211
в зависимости от внутреннето устройства, обеспечивающеrо
l-,:онтакт между восходящими парами и нисходящей ЖПДI{ОСТЫО
(флеrмой), РeI{тификационные колонны делятся на наса{)очные, тa
рельчатые, роторные и др. В зависимости от давления они делятся
на ректификационные колонны высопозо давления, атJftDсферные
и вапуумные. Первые применяют в процессах стабилизации нефтей
и бензинов, rазофрю{ционирования на устаноВIШХ Н:РeI{инrа и rидро
rенизации. Атмосферные и вакуумные ректификационные I-':олонны
в основном применяют при переrонке нефтей, оста точных пефтепро
ДУI{ТОВ и дистиллятов. Харю{теристИIШ важнейших ЕОПСТРУIЩИЙ
I{ОЛОНН и тареЛОI{ приведена ниже.
Насадочные колонны
Для равномерното распределения паров и жидкости в таI\ИХ
колоннах в Iшчестве насадкп применяIOТ пустотелые шары с OTBep
стиями в стенках, трехтранные и .мнототранные призмы и пнрамиды,
седлообразные тела Берля, Инталлокса, I\Ольца Пf! ля, спиральные
керамические I{ольца Рашиrа из rлазурованной rлины высотоп,
рапной диаметру, и др. Для увеличения поверхности I\OHTaKTa внутри
колец иноrда делают переrородки. Преимущества кольцевой Ha
садки: :малый вес, большая поверхность I\Онтю{та, большая площадь
свободноrо сечения, ХIOIичеСIШЯ инертность, дешевизна.
Ниже приведена харю{теристmш I\олец Рашпrа из прессопашroii
уrольной пыли, применяемых в I{ачестве насаДI{И для рeI{ТНфИI\<l
ционных колонн:
Наружный диаметр, .1t.1t 6,0
Поверхность, lit 2 j lit 3 690
Свободный объем, % 55
12,5
370
74
25 37,5 50 75
185 122 93' 62
74 67 74
Насадку Уlшадывают на тареш\И, снабженные двумя OTBep
стиями двух, видов: малыми дЛЯ СТОIШ флеrмы и большшш: для
прохода паров. Для правильной работы насадочной колонны очень
важно равномерное распределение СТeI{ающей флеrмы по всему попе
речному сеченmо I\ОЛОННЫ. Этому блаrоприятствуют однородность
тела насаДI{И, маI{симально возможная CI{OPOCTb nосходящеrо потока
паров и строrая вертикальность I{ОЛОННЫ. Практика показала, что
достиrнутое вначале равномерное распределение флеrмы парушается
по мере ее СТeIШНИЯ, тю{ I{aK пар стремится оттеснить ЖИДI{ОСТЬ
к стенкам I{ОЛОННЫ и перемещаться через центр насаДКII. В связи
с этим слой насадки разбивают на неСI{ОЛЬКО маленьких c,ТIoeB BЫCO
той 1 1,5 Jft, разделяя их (рис. 100) свободным прос'rранством.
Интенсивность РeI\ТИфИ1\ации достиrается подбором насаДI\И Haд
лежащих размеров. Чем мельче насадочные I{ольца, тем лучше
контакт между парами и флеrмой, но тем выше rидраВЛIIЧеСI\Ое
сопротивление движенmо паров в колонне. При некотором предель
ном значении наrру3I{И насадочной колонны, т. е. при ВЫСОI\ОЙ
14*
212
rл. IX. РентифштЦUOIlIlые /;ОЛОIlIlЫ
с!,оростп паров или )-lШД!\ОСТИ, может наблюдаться «захлебывание)}
насаДЫI, !,ОI'да преЩJaщается стен:анпе j-ЮIД!,ОСТII и начинается ее
выброс пз I\ОЛОIШЫ.
АЛ Высоту н СJIОЯ насадки в н:олонне опреде
т лают по формуле:
J
2
н 71 эп
(104)
Ш rде 7. э высота, Э1ШПВnЛl'ПТШlЛ одной теореТIIчес
1Шll тnре.чнс (КПТ);
п требуе:l!ое ЧI!('ЛО тареЛОJ\.
1..
х
1
Рпс. 100. Схема пасадоч
пой IШJIOНIIЫ:
1 слоЙ Н:1садни; 2 пе-
рерастrpеделительпил Т:1рел-
на; 3 распределитель
жиднасти; 4 Iшправлшо
щиЙ нонус.
Лпппп: I сырье; II вы-
ход паров; III вход opo
шенил; П Т выход шид[{о
ro ПрОДунта.
б
/2
J
'8
1-
J
=fo
2
б
"
Рпс. '101. !!Тстройство 1ШЛIIаЧ1ШВОЙ тареЛIШ:
1 пластина; 2 сливноЙ станан; 3 нолпачон; 4
П:1рОВОЙ патруGо];; 5 прореаи нолпачна; 6 нольцевое
ПjJОСТРШ[СТВО; 7 подпорная переrородна; 8 стенна
ноланны.
Величина l э зависит от типа и размеров эле
ментов насаДШI, I'идрuдинамичеСI{QI'О режима
работы колонны и свойств разделяемой смеси.
ОСНОВНОЙ недостатон: насадочных колонн образование «MepT
вых>} зои в насадке, через н:оторые не проходят ни пары, ни флеI'ма,
что ухудшает н:онтакт между массообменивающими фазами и пони
жает эффективность разделения. Насадочные RОЛОННЫ небольшоI'О
диаметра (0,5 1 JJ ) е мелкой насадкой и при большой скорости
паров работают весьма эффеIi:тiшно.
Тарельчатые IЮЛОННЫ
Рассмотрим пр:инципиальное устройство и работу тарелн:и
с I,РУI'ЛЫМИ колпачками, схема н:оторой представлена на рис. 101.
Такая тарелка представляет собой пеРфОРИРО13анную пластину
1 с па труБIШМИ 4 и прикрывающими их колпаЧIШМИ 3 со ще
лями 5 (прорезями). По патрубкам, Ii:ольцевому пространству 6
[{лаССll фШИЧllЯ
. 213
II через щели пары ВВОДЯТСЯ ПОД' слой жидкости на тареш{е.
Постоянство уровня ЖИДI{ОСТИ обеспечивается ПОДПОрНЬL1\IlИ пере
1'0рОДкам:и 7. Избыток флеrмы по сливным СТЮ\анам 2 перетекает
на нижележащую тарелку.
Для нормальной работы Р81{ТИфИIШЦНОНПОi'I нолонны необходимы
теснейший :контю{т между нисходящим потоко!>.'! флеrмы и восходящим
потоком паров и надлежащий температурный режим. Первое условие
обеспечивается I1:0нструнцией НОJПIaЧI{ОВ п тарелон, второе OTBO
дОМ тепла наверху I{ОЛОННЫ, нонденсацией части паров и образова
нием ПОТОI{а орошения (флеrмы). ВосходящиЙ потон паров обеспе
чивается частичным испарением исходноrо сырья, а таюне )-НИДI{ОЙ
фазы внизу I{ОЛОННЫ под действием тепла отневото наrревателя,
Iшпятильника или острото водяноrо пара.
Необходимо таЮI{е, чтобы ЖИДI{ОСТЬ, СТ8!шющая с вышележащей
тарелни, не находил ась в равновесии с ВОСХОДЯЩИJliI ПОТОНОМ паров,
подни.,\!Iающихся с нижележащей тареЛIШ. ТОl'да, нонтантируя
с ЖИДНОСТЫО, имеюшей более НИЗI{УТО температуру, пары охладятся
п частичнО СI{онденсирутотся, образуя нонденсаr, более боrатый,
чем пары, ВЫСОIЮНИПЯЩИМИ номпонентами. В результате паровая
фаза обоrатится НИ3I{ОКИПЯЩИМИ l{омпонеНТЮ\IИ, а ЖИДIl:ая фаза
ВЫСОI{ОКИПЯЩИМИ. .
Р8!{ТИФПJ{UЦИОННУТО тареш{у, на ноторой устапавливается paBHO
BecIТe между ЖИДI{ОЙ и паровой фазами, ИJlilенутuт теоретичеcrwй
нли: идеальной. В нолоннах с реальньшц та релнами достичь paBHO
весното С06ТОянип между паровой и ЖИДI{ОЙ фазами на I\аЖДОЙ Ta
реш{е невозможно.
Колонны с ситчаТЫМII тареЛIШМИ. К их числу ОТНОСЯТСП рентифи
l\ационные колонны, снабженные тареш{ами с отверстиями 2 диа
метром 3 12 .i1 .i1 и расстоянием между отверстиями, в 3,5 4 раза
ббльшим их диаметра (рис. 102). Слой ЖИДI{ОСТИ 1 высотой 25
30 .i1 .i1L удерживается на тарелнах восходящим потоном паров, HOTO
рые проходят через отверстия 2 и барботируют через слой ЖИДIl:ОСТИ.
ИзБЫТОI{ флеrмы перетеIi:ает вниз по сливным стананам 3. Если слив
ные стананы ОТСУТСТВУТОТ, то щидность перетенает на нижележащуто
тареш\у через те же отверстия, через ноторые прОХОДПТ пары. Пло
щадь сечения всех отверстий (степень перфорации) ИIIоrда достиrает
40% от площади тарешш. При диаметре отверстий 6 .i1 .i1L их число
на 1 .i1 2 составляет 2480, при 3 .i1L.i1 9860. Длина НРОМКИ слива
флеrмы принимается равной 0,75 диаметра нолонны.
Перепад давления h T (в сантиметрах столба ЖИДI{ОСТИ) на тареш{е
определяют по формуле:
VYn
l!T== 019 2
. с Уж
тде V СIШрОСть паров в отверстпях тареЛIШ,
'\'п удельпый вес паров, Iir!.AL 3 ;
с IшэффтщпеНТj
Уж удельный вес ШПДI\ОСТИ, nr!.1L 3 .
(105)
.1L!cenj
214
rл. IX. РеlilппфU7>ац.llоппые 7>олоппы
Значения с в зависимости от щпiметра d отверстий прпнимаются
следующимu:
(1
356
0,71 0,79 0,82
с
Недостатко]\'! ситчатых I\ОЛОНН являются ВЫСOIше rпдравлическое
сопротивлепие п возможиое заЕупоривание отверстий сепш продук
тами коррозuп. Помпмо 3Toro, ситчатые ТареJШИ особо чувствп
тельны 1, I\олебаНИЯll1 peJ-н:и:ма в I,олонне: снижение сн:орости
паров может привести к спиженmо уровня флеrмы на тареЛ1\е вплоть
до ее <<осушения» И, таЮIМ образом, к нарушенmо н:оптаI,та между
ЖИДIШСТЬЮ п парами. При оптимальпом режиме ситчатые тареш{и
<===:t C=:::::::I <:::::::::::::! <==:::::::1
<==::::::> <::::::;;::> <=::;::::1 -=====о
<===:t
<====::о
<====::о
<=====s
C::::=:::::I
Lf <===:t
<===:t
<===:t
<===:t
<===:t
C::::=:::::I <:::::==J <===:t C::::=::::J
<===:t <::::::=::::::1 с::===> C::::=::::J
Рпс. 10:2. Устро:Пстпо с.птчатоiI
тареЛЮI:
1 "уровснь iНlIДНОСТИ на тарсл:nс;
2 о'rве]JСТШI тарелни; 3 СЛIш
зоН СТfl1\ап; -1 еТСП1\а ПОЛОПЕЫ.
РПС. 103. Се1ЩПЯ решетчатоii 'I',Ч)('"IIШ ПрО
вальпоrо тппа:
1 стальпо!i JШСТ; 2 ОТВСрСТl!е.
работают Эфф8I\ТИВНО. При ОД:ИНaI{ОВОМ расстояюiи ыешду тарелкамп
и равных СI,ОРОСТЯХ ПОТOI\а паров унос I,апелеI{ ЖИДIШСТИ в колоннах
с сптча тыми тарелнами. в 3 раза меньше, чем с IшлпаЧI\ОВЫIlIИ. СИтча
тые тареш{и ШИрОIШ используют в промышленности.
Для paBHoMepHoro распределения ПОТОI{'а паров по сечепmо KO
лоппы уровень ЖИДI\ОСТИ и тареш{а ДОJПкп:ы быть rорнзоптальпьшп.
С увеличеннем высоты СЛНВНОll переrОрОДI{И растет перепад давления
II несколыш повышается 1,. п. д. тареш,и. В вакуумных I\Олоннах
высота сливноЙ переrОрОДI{И составляет примерно 13 JI Jl , J3 атмосфер
ных 25 MJI , а в I{олонпах, работающих под дав.леннем, 38 JIo Jl .
fидравличеСЮIll затвор в Iшлоннах диамотром до 3,6 JI делается
высотой 25 JlLJI , а прн диаметре 7,2 JI и: более 38 JI j" .
Колонны С решетчатьа!И таретш:мп провальпоrо типа. ЭТИ: тарешш
являются разновидностыо ситчатых, в них нет сливных устройств.
Секция тареш{и представляет собой стальной лист 1 со щелями 2
прямоуrольной или ИНОll формы (рис. 103). Барботаж паровол фазы
через жидкость осуществляется по всему сеченmо кuлонпы. Пары
и ЖИДIШСТЬ, кю, правило, в ПРОТИВОТОI,е проходят через одни и те f:he
щели в тареш,ах. На тареш,ах удерживается слой ЖИДI\ОСТП, высота
Iштороrо определяется величиной подпора потока паров. ИзБЫТОI,
П.л.ассифzшация
215
ЖИДН:ОСТИ проваливается через щели на пижележащую тарелну.
С увеличением расхода паров на тарелне растет перепад давления
II удерживается слой жидности большей высоты.
Рентифипационная X\O
лонна диаметром 3,2 .itt с
25 провальными решетча
тыми тарелн:ами и 6 pac
предеЛIIтельными (для . BЫ
вода дистиллятов и подачи
ЦИрJ{УЛЯЦИQнноrо ороше
ния) была испытана, на
@Ь.
\F
о t/
а
o/l .
о 2
L
Рис. 104. Схема ВОЛПIrcтоii:
тарешш:
1 8леilIСПТ т"рсЛlШ (ВИД сверху);
2 СТСIНШ нолопны.
ЛIII!IШ: I поры; II )юrдЕОСТЬ.
Рпс. 105. Тппы 1ю:шаЧ1ЮВ:
а нруrлый; б mестиrраНlIыil; в пртlOуrоль
ный; е шелобчатыЙ.
Н_уйбышеПСJ\ОМ НП3. Тареш{и были выполнены из нержавеющей
стаЛII, ширина щелей 4 Jlt.itt, Длина 145 JlLJlL, площадь щелей 15 и 8%
для разных тареЛОJ{. Энсплуатация I\оЛОННЫ ПOIшзала, что налеrа
ние между температурами Iшнца н:ипения
бензина и начала нипения дизельной фран
ции бли3IШ Х{ нулю, средний Х{, п. д.
тареш{и 0,41 0,50, rидравличесное сопро
тивление 50 60 мм вод. ст.
Однано решетчатые тарелни чувстви
тельны н изменению технолоrичеСI{оrо pe
Жима. Поэтому их Р8I\Омендуется приме
нять в простых нолоннах с устойчипым
технолоrичесним режимом и с большоЙ
наrрузной по ЖИДJ\ОЙ фазе. Чтобы расши
рить диапазон изменения наrРУЗОJ{ и повысить прОИЗВОДИ'I'ельность
тарелон, их делают волнистыми (рис. 104). Слив ЖИДIШСТИ на них
происходит через отверстия в нижней части впадин шириной 3
7 JltJlt. Суммарная площадь отверстий на тарешшх составляет 15
30% от сечения нолонны. С увеличением наrру3I\И по жидности
высоту волн увеличивают с 18 38 до 38 64 JlL.itt. Волны на coceд
них тареШ\аХ расположены нрест ню{рест.
Колонны с Rолпачновыми тарешшlНИ наиболее распространены.
Работа таних тареЛОJ{ описана выше (см. стр. 213, рис. 101). Кол
пачни MorYT быть I\:рyrлые '(рис. 105, а) и.шестиrранные напсульные
J
;?:' 1
\;: \ilЛi J] "ц ,d@,-,.НЙ- 2
:..:::
: :lf:
Рис. 106. Схема тарелки
с S образпыми I{ОJшаЧI{а IИ:
1 НО:lпачон; 2 сливноii сТа..
Еан; tJ стснна HO '10lТHЫ.
216
r л. IХ. Ретпи,фUliаЦ1l07tпые 7iолоппы
(6), ПРЯМОУ1'ольные (в) и желобчатые туннельные (8). КРУ1'лые
стальные колпаЧI{И ВЬШУСIШЮТ ДИdl\<l8ТрОМ 80, 100 и 150 tJlL при
диаметре па ровых па трубн:ов соответственно 57, 70 и 95 Jlt t.
На рис. 106 приведена схема тарелки с s образными колпаЧIШIl1И 1.
Их штампуют из листовой стали с прорезями по одной из продольных
кромок. При сборн.е образуется ряд продольно расположенных
и чередующихся J-н:елобов и нолпачков. На тареш\е поддержипается
определенный слой фле1'ИЫ, а ее избыток перетеl\ает вниз через
сливиые стarшны. Прорези l\олпаЧI\ОВ ПО1'ружены в СЛОй ЖИД1\ОСТII
на тареШ\аХ, образуя 1'идраВШlчеСI\IIlr затвор. Пары, ДВИ1't1ясь снизу
'т
1
li ll '
" :;>! - (\.,О::: '" ::1;1,
1:.1;1 .: 1; ': ':1
11:11
Рис. '107. Схе ш
тареЛJ,П Веста:
1 ТУШIСJIЫIыii НОJl
пачOJ,; 2 I1СРфО"
.7 РПj}ованныii лист; 3
ПОД;J;ОII; 4 слпвноil
CTHl\aIl; 5 стснна
IЮ:roпнЫ.
1
.........:
вверх, распределяются прорезями на СТРУЙ1\И, барботирующие через
слой жидкости на lареш\е. В fипронефтемаш разработаны I{OH
СТРУ1ЩИИ тареЛОI\ с S образными элементами ОДНОСJIивные диа
метром 1 4 Jlt и двухсливные диаметром 3,6 8 "Н. Свободное сечеНllе
тареЛОI\ составляет 11 12%, рабочая площадь 01\0.110 80% от сечения
I,ОЛОIШЫ, а периметр слива 0,7 0,74 диаметра I\OJIOHHbl. I{OHCTPYK
ЦИJI S образных элементов ПОЗВОJlЯет демонтировать любую часть
та релки, не прибе1'ая к разбору дрУ1'оii. Стоимость этих тарелок
на 30% ниже, чем с КРУ1'лыми l{олпачками. Отсутствие жесТI-,ОЙ
связи с I\OpnycoM KOJlOHHLl, I{aK у IШПСУЛЬНЫХ колпаЧI{ОВ, малый вес,
большие удобства при монтаже и демонтаже деJIaЮТ такне та реш\и
удобными в эксплуатации.
КОЛОННЫ с тареЛI аJ}Ш Веста. В I\ОНСТРУКЦИИ этой тарелки, раз
работанной в Ан1'ЛИИ в 1940 1'., сочетаются элементы l олпачковой
и ситчатой тарелок, поэтому она способна работать в широн:ом диапа
зоне на1'РУЗОК по па ру и жидкости. Расстояние между тарелками
может быть 250 350 JlMt. ТареШ\а (рис. '107) состоит из штампован
Ho1'o поддона 3 с длинными щелями для прохода па ров. Щели прп
I pLlTbl туннельными I олпачками 1 без прорезей, виесто пих нижнпе
кромки соседних КОлпаЧI ОВ соединены между собой' перфорирован
ными листами 2, расположенными параллельно основанию тареЛJ\:И.
IC лассифuпация
217
ФJlеrма движется по перфорированном:у днищу над поддоно:м,
превращая эту часть тарелъ:и в ситчатую. Площадь перфорироваННОll
части достпrает 60% от общей площади 'l'арешш. Колонны с тарел
I{Ю\IИ Веста имеют 1\:. п. д. 0,8 и более производительны, чем колонны
с обычными I\:олпачI{овы.\Iии тареЛI\:ами. ОднаIШ при работе с заrряз
неННЬL\IП жидкостями тарелки Веста уступают колпаЧКОВЫ1l1.
Колонны с таIШМИ тарелками успешно при..1неняют на устаНОВI\:ах
по подrОТОВII:е сырья для Iшталитичесн:оrо l\:реIшнrа, абсорбционной
.. '...
:(".:':":
.......
.:......
1;.
t .'
;:С:;n J 2 lf
.::.{)...{:., );;; $5) )g;) ;)) ;})'.:'., -
....... . 1 З
J
Рис. 108. Схеыа каскадпой тареЛIШ:
1 S образные шелоба; 2 решетчатые
переl'ОрОДНИ; 3 сливной станан; 4
степ на IЮЛОННЫ.
Рис. 109. Схеыа тареЛIШ Бентури:
1 лопатии; 2 перфорированные переl'О
роДlШ; 3 сливноЙ станан; 4 стешш HO
лонны.
очистки raBOB этанолам:инами, ректифиrшции м:оноцикличеСIШХ apo
матических уrлеводородов и нафталина, выделения аммиака и бен
зола ив I\:OI{COBOrO raBa и др.
Колонны с IШСIШДНЬПШ тарелкамп. Эта тарелна, равработанная
Кохом в 1943 r. в США, представляет собой (рис. 108) ступенчатую
систему ивоrнутых S обравно желобов 1 с вертинальными переrороД
ками решеТIШМ:И 2. По этим желобам сты\:ает жидкость, совдавая
неСI\:оЛЬКО I{аСI{адов. На каждом желобе стекающую жидкость под
хватывает струя паров, поступающих с нижележащей тареш{и,
обравуя пенообразнуlO массу, которая, ударяясь о вертшшльные
переrородки, сепарируется и перетекает в очередной желоб, rде
процесс повторяется. Пройдя последний каскад, жидкость черев
сливной стакан 3 перетекает на нижележащую тарелку. Вертшшль
ные решетчатые переrОрОДIШ наверху ваrнуты, что улучшает сепа
рацшо Iшпелек жидкости.
Каскадные тарешш применяют в колоннах диаметром 1,2 3 JlL для
извлечения этана и дрyrих леrких yrлеводородов ив природноrо raBa.
Они обеспечивают удельнyrо ПРОИВВОДительность на 30 50 %
большую, чем колпачковые, их лerко монтировать и демонтировать.
Колонны с тареЛI\:амн Бентурн. Эти тарелки являются усовершен
ствованными каскадными тарешшми (рис. 109). Они состоят ив
218
rл. [}С. Репl1шфщ;ацltоппые полоппы
наюIOННЫХ параллелъных лопатокl, изменяющих направление потона
пара с вертикальноrо на rоризонтаJIЬНЫЙ. Направление движенпя
ЖИДRОСТИ на тарелке совпадает с направлением потон.а паров, что
позволяет использовать их нинетическую энерrию для перемещения
ЖИДRОСТИ в направленип слива и несколыш снизить rидравличесное
сопротивление. Для сепарации ЖИДRОСТИ на тарелках установлены
решетчатые переrОрОДRИ 2. На тарелках обеспечивается интенсивное
Iшнтактирование фаз, что повышает их I{. П. д.
J
J
' "'\I
'{
8 2
t
а 1
"' Т ..l"",,,
. \ .?
6
Рве. 110. Элемент тарешш с пла
СТIшчатым нлапапом:
а 3ю;рытыilI; (j ПOJIУОТНРЫТЬШ; е
01'!{РЫТЫМ; 1 L обраЗllыii нлапан; .,
щель; з оrрЮШЧllтель.
РИС. 111. Эле;\!eIIТ тарешш С ДПС1;ОПЬШ
1шапаном:
а отI;рыты;.. (j занрытьrм; 1 оrрапп-
ЧПТСЛ1J; 2 ДIIСНОВЫН I\.nGПGН.
I\олонны С тареш{ами Бентури хорошо себя заР8Iшшендовали
на установках по производству ацетона, спиртов, жирных нислот,
фенола. Допустимая скорость паров на этих тареШ\аХ больше, чем
на I{олпачковых, почти в 2 раза. Расстояния между таре.тшами {160
910 .i1l.1f..
Колонны С нлапаПНЫМll тареШШl\ПI. Тарелки с п.лдстuнчатЫJlШ
Rлапанами применяют с 1951 r. (рис. 110), их основным элементо).!
является L образный клапан 1 пластина шириной ОIШЛО 25 ,uJlL,
заI{рывающая щель 2 прямоуrольной формы размерами 12,5 х
х 120 .i1t,u. В нерабочем состоянии под действием собствr'шноrо веса
нлапан закрывает отверстие (рис. 110, а). Вращаясь в месте переrиба
пластины, нлапан приподнимается проходящЮiIИ парами (рис. 110, б).
При 70% проентriой наrрузки нлапан полностыо открывается
(рис. 110, в). Полное отнрытие I\лапана ФИI{сируется оrраничите
лем 3 в форме скобы.
Клапаны MorYT быть различными по весу; более леrкие раСПОJrа
rают ближе к сливу жидкости с тарелки, они открываютсл при Ma
лых сноростях движения пара; более тяжелые клапаны открываются
,[( лаССUф 1lJiU1 Ill. Я
219
при скорости примерно 20% от ПРО8!{ТНОll. ПарОI30ii поток на тареш,е
направлен rорпзонтально, что исключает оттеснение от нее ЖИДIШСТII,
наблюдаемое при вертикально направленном потоке паров. "Удельная
производительность тарелок с пластинчатыии нлапанами примерно
па 4.0% болъше, чем ЕолпаЧI{ОВЫХ, они отличаются lII8НЬШИМИ rидр(\
вличеСЮiМ сопротитlеннем и уносом iЮIДI\ОСТП. 9тн тарелкн хорошо
Рис. 112. Тарелки с ДПС1швьпm клапанамп.
работают в абсорберах и отпарных рентификационных I,олоннах.
Расстояние между тарелками 460 600 JtJlL, их не рекомендуется
применять длЯ разделения заrрязненных ЖИДIистей.
Тарелки с дисповЫJlLU клапанамп, разработанные Кохом, сталп
применяться в промышленности с 1953 т. и известны под названиеllI
«фЛ8Itcитрей». Основным элементом этой тареш{И (рис. 111) является
крyrлый клапан 2, установленный внутри оrраннчителя 1. Клапан
открывается лишь под действием ПОТОIШ паров. Наиболее леrкие
из дисковых клапанОв открываются при скорости паров 20 30%,
а самые тяжелые 70 % от проентной. Леrкие и тяжелые Iшапаны
равномерно распределены по тарешt8. Максимальная высота их
подъема 6,5 8 JltJlt, диаметр отвеРСТПII для прохода паров 8 35 JltJlt,
220
rл. IХ. Ретпщрun.аЦttоппые n.олоппы
диаметр Iшапана 50 JLJL, расстояние между цеНТРЮIИ отверстий 75
150.ММ.
На рис. 112 показаны Iшапанные тарелки в собранпом виде,
их устанавливаю'l' в Iшлоннах диаметром До 5, 7 _1 . В абсорберах
их и. п. д. достиrает 70 % il более, rидравЛичеСI\ое сопротивление
65 90 JlLJH вод. ст. Стоимость тареЛОJ\
примерно на '15% ниже, ЧОl\I I\Олпач
н:овых.
Колонны с ИПiкеIЩIЮПНЫШI тарел
КЮ\Ш Лэпrуэйта. Эти тарешш (рис. 113)
работают ПОД действием юшетичеСI\оii
'"
1
5
1
5
J
::> ::> I:J ::>
1 ::> :ь ::> ::>
I .
Рпс. Н3. Схюra ПlIfJ;еIЩП()IIНОi.i: тареЛЮI
Лэпrуэiiта:
1 основанис тарслни:; 2 СЛПl1поit О1'П1\1.111: ,1 -
прорсзь; 1 ПЛОСI\ОСТЬ Я:ЗЫЧI\П; 5 СТСНIШ I\о -(QIIIIыI.
.?
Рпс. '1 '14.. Схема роторпоii пO
лопны С враЩf\IощmmСfI Ta
реДШJ\Ш:
1 RОРПУС; 2 прппод; 3 врп
щпющапсп Tnj1C.1lHa; .J пеподвш"
пап TapCJIHU; 5 пал; (J ЛОДШНП
пни; 7 IНlrреватсльпыН ЗЫССВII1\.
энерrи:и пара, I\ОНТaI\тирующоrо с ЖИДl\ОСТЫО, J\оторая переме
щается по оснопанIПО тарешш 1 J\ сливноиу стан.ану 2. ДJШ про
хода паров на тареляе в шахматном порядке расположены про
рези 3 в фОр:\lе язычков с отоrнутой под уrJIOИ 200 ШIОС!\ОСТЫО 4.
Инжекциониые тареш\и можно прн.:,ншять в Iюлоннах Дпаметро:м
4 5 Jll; пх rидраплнческое сопротпвлеппе состаВJшот40 85 JI Jll вод. ст.
Роторные IЮЛОННЫ
ЭТИ IШЛОННЫ (рис. 114) примеНJIIОТ, например, для выделения
тяжелой воды. Производительность таной IШЛОННЫ 8 л/ч, флеrмовое
число 20, диаметр 150 MJ'}L, число тарелок 1250, высота '10 JL. Тарешш
представляют собой 1\онические щитн.и с уrлом наклона 400. He
подвижные тарешш 4 по периферии ПРИRреплены к I\ОрПУСУ HO
лонны 1, подвижные 3 прикреплены в центре к валу 5 и вместе с нвы
вращаются. Вращающиеся тареш\и чередуются снеподвижными.
Диаметр вала 25 .i'I .i'lt, частота ero вращения 240 об/.i'I1,uп. Чере:з
наждые '1,5 JL по высоте вал охватывается mаРИI{ОВЬThIП подшипн:и
Выбор mареЛОI>
221
ками 6, работающимп без с raЗЮI. Для удобства монтажа I":ШIонпа
собрана из царr. .
Флеrма СПУCI\ается сверху по неподвпжной тарелн:е 4 п у центра
переливается на нижележащую вращающуlОСЯ тарелку 3. Под вли
янием центробежной силы флеrма пере?\Ieщается по вращающейся
тарелке вверх до ее периферпи и в виде СПJIОШПОЙ l{ольцевой плеНI\И
переливается на иеПОДВИilШУЮ тарелн:у. Пары движутся над флеrмой
прОТИВОТОIi:О;Н. Расстояние шежду наждоп парой тареЛОI{ 8 .М.М, чем
и объясняется шалая высота КОJIОППЫ; li:. п. д. тарелOl": доходит
до 85%.
ВЫБОР ТАРЕЛОК для РЕКТИФИНАЦИОНПЫХ
RОЛОIIН .
На вопрос о том, li:aIi:НЯ из тарелок является наилучшей, пе может
быть однозначноrо ответа. В каждом Ii:опн:ретпом случае выбор типа
тарешш требует тщательпоrо обоспопания. РeIi:тифинационная Ii:O
лонна должна удовлетворительпо работать с учетом возможпоrо
колебания наrРУЮi:И по сырью и обеспечить заданпую четкость
поrоноразделения при минимуме ;жсплуатационных з?-трат и удель
ных I\апиталовложенип. .
В нефтеперерабатьшающей промышлепности колпаЧI{овые тарешш
получи:ли наибольшее распространение, об пх работе НaIi:оплепы
зпачи:тельные даппые, поэтошу они обычпо служат эталоном для
сравнения старелнами дрyrих I{ОПСТРУIЩИЙ. Сравнительпая xapaIi:
теристина различных тарелок приведена ни:же *1
ПРОII8ВОДIl- ОТНОС!!ТСЛЬ ПСРCJРД
тслыIстьь пап СТОIIМОСТ.ь Давлсн!!:!
Ii:олпаЧТШЩlJ1 '1,0 1,0 Средниii
S образпал 1,0 1,.1 0,4 0,6 »
Jtлanанпая (ДllClШIJал) '1,1 1,5 O,6 O,8 »
Решетчатая (провалыIн)) >1,5 0,4 0, 7 Нпзю!п
Сптчатал . 1,1 1,4 O,6 O,7 »
Эти данпые показывают, что колпачковые тарелки по ряду ПOl{а
зателей хуже друrих тарелок. Поэтому на шпоrих строящихся идей..,
ствующnx YCTaHOEli:aX тареШi:И новых типов вытесняют колпачковые.
Преимуществом решетчатых, ситчатых и н:лапанных тарелон:
являются H только шепьшая стоимость, но и ббльшая производи
тельпость, НИ31\Ие rидравличесн:ие сопротивления, меньший унос
I\апеЛ81{ ЖИДI\ОСТИ восходящим потоком паров и друrие важныо
факторы.
Опублин:ованпые в литературе даппые показывают, что относи
тельная стоимость изrотовления (без монтажа) 1 JIoL 2 поверхности
тарелок составляет: I\олпачковых 100%; тареЛОI\ с круrлым:и клапа
нами 70%; ситчатых, решетчатых и с S образными элешентаllШ 50%.
* Степеиь I{OIITaJ\Ta па всех тарешшх хорошая.
222
r,//,. /Х. Реl!.тUфlШalfUОllllые HO,//,O/UibL
Т а G л п ц а 33. ПOIшзателп работы ректпфшшцпонных тарелOI,
;З . , , '-1: ,
" "
.;8 ф 1" а: '8 " :6
o р, " ;;! B
3 '" !:,l €=! с::",
с::: о ф
"'" ::: д-- ::::;:
"" о " "'" :::'" о.:;
"''" '0 '" "'" ф" "''''."
"'" а "с:: е;;;- 1:1"1: ...;
",'" о: И Да ('0)0...,...0;:::
Т"РСJIIШ '" '" :ri :::,,0 .8
'":>< '0 ":::'"
'" '" . g дcci
'" Е;::« о д
"' '--'......1=; ::rtool g
",О '" '0 1'10 .Q'o 5.
0'- " j5,r5 '1'" o "о::""
'" " с::е "'''' о.д:= 1=J1=J:.i
"'5 [-::;: a: а:;;: "о: OI=;:Z::O C:.1=
00::> 0__ :::'" t I::I ..
::0 O '1'" '1'" 013 5
ia :1\1'1 о"" О'" ""о
O r:qg, t::[ t=il':! i::: 5:::: >-<'11::'"
{олпаЧl,овая 9,4 })о 66,4 ::\,1 '1,0 2,8 6,:; 30jiШJ
!i:слобчатал 11,0 8() 46,5 3,3 0,6 0,7 2 3 40 j 110
, обраЗПал 11,0 7 64,0 6,5 I,O I ,1 3 6 40/130
птчатал !. " ,',() (,,4,0 21,5 1,2 1,3 2,7 3,5 40j'JO
1,0
'ешетчатал (проваJIЬШШ) 17,0 91,:; J,1 1,8 2 2,.5 10/П5
ерфорпрованпал (волппетал) 24,5 91,5 O,9 1,;\ I/I 3,7 10/70
аСRадпал Бептурп . Цl 63,0 fJ,[j 2,0 2,2 2,0 2,5 10jfJO
'Iп;r;l'I\ЦПОШlПЛ ЛСПI'уэйта 7,0 I 67,0 11,0 1,J 'J,3 2,5 4,5 30/10
i
S
С
J
П
К
1
-:: В ;lпа;\iРШ:l'rеле.
*', В ЧIlС;;JII'fСЛС.
О
Б таuл. 33 приведены I,ОНСТРУl{ПШIIые данные II пеli:оторые IIОКа
;jl\ТСЛП рабuты различных реЕтифш.:ационных тареЛОli:.
!)rkl
С';:71
11 j :Б
f , ,r л ш
t
,= b
I J '
йеr4
L.. 1 G;;D (Ч 1
' t :"- C
1 ':'''I l '
:: .,t, _ .
[ :: t,11
,1, ' ' .
; A J-=
r {
-
71". ': ::' i\
.,. , ; t
v / П i/f
.. , Ilt R
, ,R, I
У I i
! RXR 1.. J
rl
;НАТЕРПАЛЬНЫlI БАЛАНС
РЕI ТПФИКАЦИОПНОЙ КОЛОННЫ
ПеРВЫJ\I этаIIОl\I теХНОЛОl'ичеСI,оrо расчета
является составление материаJIьноrо баланса
реКТИфИI\аЦИОННОЙ колонны. 11 рименитеJI ьно
], ПрОСТОЙ колонне (рис. 115) для YCTaHO
вившеrося режима уравнения материальноrо
баланса * следующие:
L==D+R
La==DxD+RX R
(106) .
(-107)
D
L
сх хя
xD xR
(1О8)
Р,\с. '1'15. Схеыа матерпальных П()ТО1\ОD н }{олонпе:
1 НОIIДСНСllТОР; 2 юmнтпльпи!{.
Лппип: 1 сырьс; II орошенис', 111 ренmфинат;
IУ остато!;; ,Т пары.,
* С Е О б л О А. 11., Т р е r у б О В а И. А.,
Е r О р О В Н. Н., Процессы п аппараты нефтепе
рерабатывающсil п нефтехимической ПрОJl.IЫmлсн
ностп, fостоптехпздат, 19.62.
ivIатериалыlйй и тепловой балапс
223
<,де L II а 1{олпчество сырья п копцеlIтраЦIIЯ в нем НИЗ1{оюmящеrо 1;ОМПО
нента (НКЩ;
D п X D 1шлпчесТDО ректифпката, выходящеrо сверху 1ШЛ, ОIIIIЫ II коппен
трацпя в нем НКК;
R и XR 1{ОЛIIЧесТDО остаТ1Ш, выходящеrо снизу 1{ОЛОПНЫ, II коппеlIтрацпя
в пем НИК.
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС РЕКТИФИКАЦИОННОЙ
КОЛОННЫ
РЮ\ТИфИI\ационные колонны тщательно изолируют, поэтому по
тери тепла в окружающую среду малы и ими при составлении тепло
Boro баланса можно пренебречь.
Для всей ректификационной колонны уравнение теiIЛовоrо ба
ланса следующее:
Leq +L (l e) q1I + QR Dq?D +Rq + QD (109)
rде L колпчесТDО сырья, поступающеrо в I{ОЛОЮlУ, 1>8;
е доля сырья, поступающеrо в napoBoll фазе при температуре Ёо;
q? эптальпия паров, ВХОДЯЩIL'С в 1{ОДОIIНУ прп телmературе t o , /шал/пе;
(1 е) доля ЖПД1{О:Й фазы;
qJl; эпталыIIяя ilШД1{ОСТП прп тслшературе t o , Iil>аЛ/liе;
Q R колпчество 'rепла, впосимоrо в 1Ш1ШТПЛЫIШ{, ю;:алj
Dq7D l{оличесТDО тепла, выDдшrorоo с пара ш ре1{тпФш{ата прп теМIIера
туре t D' liliал;
R q Iшлпчество тепла, выводшrorо с iIШДЮThI OCTaТI{OM прп тюшературе
R
t R , liliал;
Q D I,олпчество тепла, ОТВОДITh1оrо ороmеппем, /тал.
Уравнение позволяет по заданному Q D найти Q R И наоборот.
Если колонна работает без кипятильника, то QR == О.
Виды орошения
Отвод тепла сверху I1:0ЛОННЫ дЛЯ образования орошения осуще
ствляется одним из следующих методов: rорячим орошеиием (при
помощи парциальноrо конденсатора); испаряющимся ЦИрI\УЛЯЦИОН
ным (холодным) орошением; неиспаряющимся циркуляционным
орошением.
rорлчее орошение подается при помощи парциальноrо KOHдeHca
тора трубчатоrо или змееВИRовоrо, ero устанавливают над ректи
фИIШЦИОННОЙ I1:0ЛОННОЙ или внутри нее (рис. 116, а). Охлаждающим
areHToM служит вода или иной хладоаrент, реже сырье. Поступа
ющие в межтрубное пространство пары частично I1:0нденсируются
и возвращаются на верхнюю тарелку в виде l'uрячеrо орошения.
Количество образующеrОСfI rорячеrо орошения gr определяют из
уравнения:
QD
gr==-
РeJ{тпФшщта, Iil>аЛ/"8.
(110)
rде l теплота 1\опдеlIсаЦШ1
224
rл. IX. Реl>mUфUlI.ацuоnltые I!.олоltnы
И3 3D. трудности монтан;а II Р81lIонта парциальноrо н:ондепсатора
этот :метод создания орошения получил оrраниченное применение,
rлаВНЫll! обраЗ0М на устаною,ах небольшой пронзводитеЛЬНОСТIl
при рЮ{ТИфШ\аЦИИ неаrрессивноrо сырья.
, Холодное орошеппе орrанизуют по схеме рис. 116, б. Пары
выходят сверху колонны 1 и проходят через l{опденсатор холодиль
ню{ 2. Н.онденсат собирается в ellIКOCTb 3, ОТI{уда частично насосом
подается обратно в реI{тиФинаЦИОНIlУЮ I-\ОЛОННУ в l\ачестве холодноrо
орошения, а балансовое I{оличество реКТИфИI\ата отводится r-\аR
ч
н
J "] ]
r=Jtl[ D
' 8 '
6
!
I
Q
Рпс. 116. Впды орошеuшr:
а l'орпчес, создавае;lюе посреДСТВОiII ПЩЩШIJIЫlоrо НОIlденсатора; 6 пспарmощссса
цщшу.'ШЦIIОНIlОС (ХОЛОДlIое): 1 НОJЮШlа; 2 нонденсаТОj1 ХОЛОДШIЬНIII;; 3 еl\ШОСТЬ
веРХIlеl'О IТp0ДYHT<1 (емность орошенпп); 4 парциальныЙ нонденсатор; в неиспаrш-
ющсеСfI ЦIlj1НУЛfIЦIIОIlIlое: 1 нолоНIЫ; J теплообменщш; 5 холоцильшш.
rOToBbIll продукт. Н.оличестnо возвращаемоrо
орошения gx определяют по формуле:
QJJ
gx q?l) qj
тде qП t II qЖ эптальппя соответствепно паров р(штпфш;ата прп температуре
D ty
. выхода пз Н:ОЛОПIThI t D 1I холодноrо ороmенпя прп t x , I>II.ПЛ/II.i!.
в колонну холодпоrо
(111)
И3 форшулы видно, что I{ол-ичестпо ХОЛОДноrо орошения тем
меньше, чем НЮIШ температура ero поступления в колонну (tJ.
Обычно t x составляет 30 400 С.
ЦИрI\УЛЯЦIlонпое пеиспаршощсеся орошепие (рис. 116, в) с пер-
вой или со второй тареЛЮI проr{ачиnается через теплообмеННИI\ 4
и ХОЛОДИЛЬНИI{ 5 на верхнюю тарелку. Теплоnоспринимающей средой
в теплообменнике обычно является исходное сырье, I{OTOpOe таким
обраЗ0М подоrревается. Количество Цщжулирующеrо орошения glI
определяют по формуле:
gЦ ж
qt, .:...... q!
QD
(11:2)
I'!\P ч;l: II q эпталышя ЦIIРI,У:ШЦIIuппоrо орошеНlIЯ СООТlJеТСТlJеПlIO !lpII '[( :lI
пе}lнтура:;: выхода el'O II3 1,Оi!()ППЫ t l П па входе n I..:оЛО1ШУ t О'
т;пл/lI.с.
Тепловой балапс
225
ЦИРI;уляционное орошение иноrда I;:омбинируют с холодным
испаряющимся. R'ОJlичество последнеrо в тюшх СJIучаях оrраничи
пают и используют ето rлапным образом для более точной реrУJIИ
рОDlШ температуры наверху l{ОЛОННЫ. На Установнах прямоп
переrошш нефти с использованием СJIОЖНЫХ I{ОЛОНН ЦИРI;:уляционное
орошение орrанизуют в ДBYX Tpex промежуточных сечениях. Про
меа;:уточное циркуляционное орошение позволяет разrрузить ректи
ФИIШЦИОННУЮ I{ОЛОННУ в вышерасполоа;:енных сечениях, а также
УСИJlИТЬ предварительныЙ подоrрев сырья и снизить тепловую
натрую;:у печей.
Внедрение ЦИрI;:уляционноrо орошения позволило значительно
увеличить производитеJIЬНОСТЬ YCTaHoBol;: по переrош{е нефти. Для
ето осуществления необходимы более мощные насосы для переl{аЧI{И
БОJIьшеrо I;:оличества ШИДI{остей. ПерЮ\аЧI\а сопровождается He
сколько повышенным расходом энерrии, что, однан:о, с изБЫТI{ОМ
I,омпенсируется ЭI\ономиеi'r ТОПJIива и воды.
ПОДВОД тепла ВIШ3 колонны
В ПРОl\Iышленной прю,;тик-е ето осуществляют при помощи ПУЧI\.а
труб, вмонтированноrо непосредственно в I;:ОЛОННУ (рис. 117, а),
теплообмеННИI{а обычноrо или с паровым пространством
а
,
6
8
е
Рнс. Н 7. Способы подвода тепла ВIIIIЗ IЮЛОШIЬ1:
а ПУ'IiШ теплообменных труб, JзмоптпроваIшыx !J НШ10IIlIУ; 6 выпосноit веРТJша.%пыii
I-iIILlПТ1I:IЫI.IlН; в НIIППТlIJlЬПIll\ С ПП[}ОВЫ:М npOC'f[JHHCTBOl\l; 2 rорнчая струя.
(рис. 117, б, в) и:ли ЦИРI;:УЛИРYIощей через трубчатую печь rорячей
струи (рис. 117, з). Подводимое вниз I\ОЛОННЫ 'тепло испаряет часть
ЖИДI\ОСТИ, образуя необходимып для реI;:ТИфlшации ПОТOI{ паров,
и натревает остатOI{ до температуры более ВЫСОI;:ОП, чем на нижне:ii
тарелке отrонной сеIЩИИ.
Применение ПУЧI\.а труб внутри колонны возможно толы\о прп
налп'IИИ относительно небольшоп поверхности теШlообмена, HOp
розионнонеаrрессивной среды и чистоrо теплоносителя.
Наиболее распространенным способо-и подвода тепла являет
ся применение стандартных rоризоитальных или веРТИI\аЛЬНЫХ
15 3аказ 1000
226
r л. IX. РеI>IIШфUl>ац.UОItНblе.КDлоItНЫ
теплообменнин:ов и ]{ИПЯТИJIЬНШ{ОВ. В случае применения первых
(см. рис. 117, 6) необходимо, чтобы ЖИДIШСТЬ двиrалась в них СНИ:3У
вверх, предупреждая обраЗ0вани:е паровых пробо]{. При подводе
тепла И3 ]ШПЯПЩЬНИIШ с паровым пространствои (см. рис. 117, в)
ЖИДI{ОСТЬ СНИ3У ]\олонны поступает в юшятильнш{, проJ.IДя l\ОТОрЫЙ
через переrородку перетerшет в левую сеIЩИЮ аппарата и оттуда
выводится ]\aI{ I{онечный: продукт. При прохождении шежду трубками
теплообменншш ЖИДIШСТЬ частично испаряется, наrреваясь от темпе
ратуры на нижней тареш{е отrонной сеIЩИИ до температуры на BЫ
ходе И3 I{ИПЯТИЛЬНШШ. Образующи:еся в нем пары возвращаются
в реI{тификационную IШЛОННУ, под нижнюю тареЛI{У. Постояннып
уровень ЖИДI{ОСТИ за переrородкой КИПЯТIiльника поддерживается
реrулятором уровня.
При подводе тепла при помощи rорячей струи (см. рис. Н 7, 2)
жидкость С НИJIOIей тареш{и ПрOIшчивается через трубчатую печь,
rде ей сообщается необходимое !{оличество тепла Qя. И3 печи смесь
обраЗ0ваВIllИХСЯ паров и НaI'ретой ЖИДIi:ОСТИ возвращается в 1{ОЛОННУ.
Количество цирн:ули:рующей rорячей струи определяют по формуле:
QR
gцирк== qП qЖ
t { ц
(113)
rде q эптальшIЯ паРО ЖПДI;остпоii смесп на вых()Дс IIЗ печп, lтплfli ;
q ж ЭIIташ,ппя ЖПДIШСТП па входе в печь, liпплfп8.
{ ц
Кат{ видно И3 формулы, I{оличество ЦИРI\улирующеii: rорячеii
СТРУlI зависит от температуры на выходе И3 печи: чем выше tIJ.
и больше I\оличество обраЗ0вавшихся паров, тем меньше требуется
rорячей струи. Этот метод широн:о при:меняется на типовыХ трубчатых
установках первичной переrош{и нефти.
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ
КОЛОННЫ
Температурный режим является одним И3 основных параметров
процесса,' изменением I{OTOpOro реrулируется качество ПРОДУI{ТОВ
реКТИфИIШЦИИ. Важнеiiшими ТОЧI\аМИ нонтроля являются темпера
туры поступающеrо сырья и продуктов реI{ТИфШШЦИИ, ПОlшдаlOЩИХ
ректификационную н:олонну. При расчете рюпифш{ации бинарных
смесей темпера туру паров реКТИфШ\а та t D И жидкоrо оста TI{a t я
шожно определить по изобаРНЬLl\'1 температурным I{рИВЫ.lVl *.
При расчете ректифшшционных I\оЛОНН дЛЯ разделения пефте:ii
и нефтяных фратщи:й температурный режим опреде.тrяют при помощи
* с н: о б J1 О А. И., Т Р е r у б о в а И. А., Е r о р о в Н. Н., Процессы
паппараты нефтеперерабатывюощеii п пефтехшпiчесной промышленпостп,
I'ОСТ()Ilтехпздат, 1962.
Те.l(,ператУРIl ы й режп.1С
227
ЕрИВЫХ ОДНОЕратното испарения (ОИ). Чем леrче пеРeI оняемая
нефть, чем более ПОJIOrа I{ривая ОИ и чем меньше давление в испа
рителе и заданная доля оттона, тем ниже температура нефти на входе
в ЕОЛОННУ. Кан: ПОlшзала ПрЮПИIШ работы трубчатых установон,
переrоН1Ш нефти при атмосферном давлепии ведется при температу
рах на входе сырья в реll:ТИфиrшционную колонну 320 3600 С.
Переrонна мазутов ведется в вю{ууме и при температуре на выходе
из печи не выше 4400 С. Температура натрева мазута в печи лими
тируется ето возможным разложением и ухудшением Iшчества полу
чаемых масляных дистиллятов (вязкостИj температуры вспышки,
цвета и др.).
Температуру БОI{ОВЫХ поrонов определяют по нулевой ТОЧ1\е
на ОИ дЛЯ отбираемых дистиллятов с учетом их парциальноrо давле
ния. В зависимости от фрarщионноrо состава получаемых продунтов,
давления в реКТИфИlШЦИОННОll Еолонне и Ъ:Оличества вводимоrо
водяноrо пара температуры БОI\ОВЫХ поrонов из I{ОЛОННЫ примерно
следующие: лиrроиновоrо дистиллята 135 '1650 с, неросиновоrо
165 2250 с, дизеJIъноrо 21O 2650 с. В вануумны:х I\олоннах эти
температуры составляют: ДШI соляровоrо ДИСТИJIЛята 220 2650 с;
веретенното 245 2700 с, машинноrо 270 2900 с, леrн:оrо цилин
дровото 290 3200 с, тяжелоrо цилиндровоrо 320 3600 с.
Температура нефтяных паров зависит таюке от давления в I{O
JIOHHe и }Jасхода водяноrо пара. Ее определяют по 100% ноЙ точке
на RрИВОЙ ОИ с учетом парциальноrо давления смеси этих паров
с водяным паром. В отсутствие водяноrо пара при атмосферном давле
нии эта температура приБJIиженно равна температуре 75% оттона
по I{РИВОЙ ОИ дЛЯ данното ПРОДУI{та.
Температура остаТIШ дЛЯ НОЛОНН, работающих с вводом водяноrо
пара, примерно на 20 400 С ниже температуры в питатеJIЬНОЙ СeIЩИИ
нолонны.
Методы построения кривых О:И. R'ривая ОИ дЛЯ данной нефти
или нефтеПРОДУlпа может быть построена либо аналитическим MeTO
ДОМ, разработанным профессором А. М. Треrубовым * дЛЯ MHOTO
l{омпонептной смеси, JlИбо при помощи: эмпиричеС1\ИХ rрафиков,
предложенных рядом авторов.
, АналитичеСIШП метод дает более точные результаты, но требует
сра<внительно СЛOiIШЫХ и длительных расчетов. Он подробно описан
в учебных пособиях **. ЭмпиричеСЕие методы построения l{рИ
вой ОИ просты И удобны в расчетной прюпин:е, но менее точны,
особенно для нефтей и нефтяных остатнов. ОсновоЙ эмпиричеСl{ИХ
методов являются l'рафИIШ зависимости наI\лона КРИВЫХ ИТR' или
* т р е l' у б о в А. М., Теория переrошш п реI\тпфинацпп, rостоптех
IIздат, '1946.
*>1< Б а r а т у р о в С. А., Теорпя п расчет пере1'ОНlШ и рентифш;аЦШI,
rостоптехиздат, 1961.
15*
228
rл. IX. РетпllфШ;nЦllО/ll/ые 1iол.О/i/lbl
Энrлера (ASTM) от нанлона НРИВОЙ ОИ. Сюда ,относятся методы
Пирумова, Нельсона, Обрядчинова и Смидович и др.
Заслуженное распространение получил метод Обрядчинова и Сми
ДОВИЧ, базирующийся на применении rрафика, изображенноrо на
рис. 118. ПОРЯДОI, построения нривой ОИ следующий. Вычисляют
НaJШОН НРИВОЙ ИТR по уравненшо:
НаНJ/ОП ИТК== t70 tlo
70 10
rде 170 П tl0 соответствеппо 'l'еМПера
туры пыюшаПIIЯ 70 н 10% OTrOIla.
И находят температуру 50% OTrOHa.
По rрафю{у из ТОЧI,И, отвечаIOщеЙ
НaIШОНУ кривой ИТR, onycl\aIOT и
восстанавливают перпенДIШУЛЯР до
пересечения с' I,РИВЫМИ СООТlIетству
ющими температурам 50% OTrOHa
исследуемоrо нефтепроду.хта по
ИТR. Из точеI, пересечения с Ha
званными I,РИВЫМИ проводят rоризон
тали, l,оторые отсекают на оси op
динат величины oTroHa (в %) по
НРИВОЙ ИТR, соответствующие TeM
пературам начаilIа и I,онца одио
кратиоrо испареиия.
ПРIшер. Нюшоп l;рппоii ИТII: рапен
2,2. Те шература 50% отrопа по ИТI{ рап
па 3000 С. ПОСТРОIIТЬ ,рпвуlO ОН.
ё50"С .JOO'C
Реш е н II е. ИЗ ТОЧЮ1 А (си. рнс. 118),
отвечающей наНJlОНУ I;РПВОЙ ИТК (в ос па
1 % OTrOHa) II равной 2,2, ПрОВОДIIМ lIертп
юшь до перссечеНIIЯ с НрlIВЫМИ 150% ==
== 3000 вверхпеЙ п ншкпеii част их l'pa
фнн:а. Из точе1, пересечеппя В и С llрОВО
ДП.\1 rОРПЗ0нтаЛII. ОШI пересеЮ1.l0Т OCl, QP
дпнат и опредеJIЯЮТ начаJ1ЬИУЮ то'шу I\р1IВОЙ ОН 1Ш1, температуру 18,5%
отrопа по ИТК п Iшпечную ТОЧ1,У ОН 1,al, те.\шературу 68,5% OTrOHa по
:ИТI\'.. СоеДПИПВ этн две ТОЧЮ1, получают RрПВУЮ (прямую) ОИ.
700
':)
;:j
.
80
!;!
<::;
90
70
t!<.
60
':)
<2
it
с:,
!:::
с:;
t:;
50
чО
30
20
с:::,
10 .
Рпс. 118. rрафш{ ОБРЯДЧПI\ова
II Смпдовпч. 3начеппя теМllера
туры па НрIIВЫХ соответствуют
те шературам 50% OTrOlla lIефт
ПРОДУ1;rа.
Кривую ОИ для осташа от переrоики иефти (мазута, полуrу
дрона) мошио построить, если известиа I,рива?I ОИ дЛЯ нефти. В Ta
ких случаях наклон кривой ИТR остатка определяют кю, произведе
ние величины НaJшона нривой ИТR нефти (сырья) на долю остатка.
Температуру 50% OTrOHa находят суммированием температуры по
ИТR, отвечающей доле oTroHa низконипящей фРaJЩИИ, и произведе
НIIЯ величины уrла наRЛЩlа нривой ИТI{ остатна на 50. '
ПРПI\lер. Температура 60% OTrOHa по ИТII: равпа 3000 С. Нюшоп ЩJПвоii ИТК
пефтп равеп 4. Найти пarшон 1,РПВОЙ остап{а, составляющеrо 40% от пефтп,
II те шературу 50% ero отrопа.
Те.llператУРIl ы й режп.ll
229
Реш е п п е. НаХОДШI пашIOН 1\рпвоii ИТК для остаТ1\а. ОП ]1f\ВШ1 I[ Х
;< О,4 == 1,6. Тюшература 50% отrопа осташа 300 + 1,6 Х 50 == 3800 С.
По паЙдеННЫ 1 велпчшraм паходпм начальпую н I\онечную теАюераТУ]1У IiрИ
Boii ОН, а по шш 11 ВСЮ 1\]11ШУЮ ОИ остатка.
Для пересчета температур однократноrо испареНИЯRа давления,
отличные от атмосферноrо, исходят из допущения, что кривые ОИ
при разных давлениях параллельны и что ТОЧI{И пересечения кри
вых ои И ИТR соответствуют одному и тому ,же 'проценту oTroHa.
Построение сводится l{ тому, что по rрафику Кон:са или друrому
аналоrичному rрафин:у пересчитывают температуру, отвечающую
ТОЧ1{е пересечения кривых ИТR и ОИ, с а ThlOсфернOI'О давления
на заданное. Через найденную точну на перпендинуляре в ТОЧI,е
пересеченилн:ривых ИТR и ОИ проводят линию, параллельную
линии ОИ при атмосфеРНОrVl давлении.
, Для построения нривых ОИ нефтей и нефтяных фРaJЩИЙ по дап
вым франционной разrонн:и сырья без р8I\тифинации (ASTM, 8Hr
лера) можно использовать таюне метод Ван ВиlOШЯ. Сущность зтоrо
метода ЗaJ\Лючается в следующем. По данным фРaJЩИОННОЙ раз
rоНl{И исходноrо продунта определяют тю{ называемую неисправлен
ную температуру t ион OTI'OHa по I\РИВОЙ ОИ. ДЛЯ этой цели исполь
зуют следующее эмпиричесное уравнение:
t нои == J,0575tи:р 10 ('114)
тде t Kp температура отrопа по нрпвоii ФР[\{ЩlIошюii разrопюr, се.
Далее при помощи rрафина, представленноrо на рис. 119, опре
деляют температурную поправ ну н нривой ои И ИСПОЛЬЗУ10Т ее для
нахождения исправленных температур на нривой ои.
ПрОИЛЛIОСТрП]1уе 1 этот метод ЧIIслешIЬШ прпме]10М, П]1ИDедепиым в работе
Ван ВI:ПШЛЯ (таБJ1. 34).
Т а б л II Ц а 34. К построенщо КрПRоii ои по методу Ваll ВШШЛJl
Температура Неисправленная Температур Исправленная
нап
OTrOH, % ПО AS'fM, температура ПОПрRВН3., те шература
ос по ОИ, ОС ос по оп, ос
1 2 3 J, 5
п. 1\. 107 103 +54 157
10 161 160 +27 187
30 229 232 +6 238
50 283 289 21 268
70 334 343 46 297
90 393 406 62 344
1\. 1\. 435 450 73 377
Кю, llIIДНО нз столбца 2 табшщы, I\]1lIвая ОИ строится для фРaJЩПП 107
4350 С. В столбце 3 приведены неПСП]1авленные температуры по 1\]1IIllОЙ ОИ,
230
r л. IХ. Реl>тифUI>UЦUОnl/.ые I>олощtы
определяемые по уравненшо (114). Для последующшс построенш1: необходимо
зпать паJ\ЛОIIЫ J\p1moii ASTM па rчаСТ1ШХ o 30%; 10 70%; 70 90%;
в данном прш\reре ОIП! составляют:
ЩIЯ П!rтервала О 30%
t зо t o
паюIOП зо о
5'0
tJ
ЧО
t:1
20
g
D:: [J
9.. 20'
r
tз М
i}
t:. 5'O
" 80
О J 2 3
flQклан крибой ДоТМ,
ос на 1 % отеона
'РIIС. 119. rрафIШ Вап Вшшля для
определеюrя те mературноЙ ПОIIраВIШ
1, I\рrшой ОИ нефтеПРОДУ1;та, 1,О1'да IIЗ
вестен e1'o фРaIщпопныii состав по
ASTM.
для IIнтервала 1 О 70%
t70 t10
наRЛОН 70 10
для пнтервала 70 90% :
'90 t 70
паrшоп 90 70
229 107
30 0 4,07
40'0
IJ::
-":
,]'0'0
t:J
f:<..
2'00
tJ
е--
t:.
t
100
50
О ёО '105'060 80 100
OmeOff, %
Рис. '120. К построенIПО кривых
ОИ:
1 I{РПВан фрarЩИОШIоii разrонни; 2
НРIfВЯ.fI ОИ при атмосферном давлешш;
3 приваи ОИ ПрI! 50 .".,t рт. т.
334 161
70 10 ==-2,90
393 334
90 70
2,91
По пайденв:ыы:веЛПЧIIпам нанлона па 1'рафШ\е (рпс. 119) находят COOTBeT
ствующие те mературпыIe ПОIIравюr, нот()рые заIIОСЯТ в столбец 4 табшщы.
ПО ЭТ1Ш даППЫJ\I II ранее найдеЮThlМ значешIЯМ по RрIIВОЙ ОИ паходят исправ
леНЮ,1е зпаченпя, :I\OTopbIe заносят в столбец 5. По даННЬП1 столбцов 2.П 5
стронт J\ривые ASTM II ОИ (рпс. 120).
Пересчет J\ршзоii ОИ с атJiIOсфеРIIО1'О давленпя на ваиуум ведут п() I']Ja
фIШУ (рпс. 121). Для это1'О находпт температуру 50% OTI'OHa ПО НрИВО!1 ОИ
прп атмосферном давлеппп она в даппом случае составляет 2680 С. Допустпм,
что Н]JIШУЮ ОИ пеобходпмо ПОСТрОIlТЬ прп остаТОЧIIОJ\I давлеНШI 50 дп ртп. CТn.,
Те.lIператУРIIЫй реЖlцt
2:31
тоrда п() rрафпку (ем. рнс. '12'1) паходшr, что прп этом даlJлешш Т('ilПIера
тура 50% OTrOHa по ИРlIвоii он раппа Ш8 0 С. Разность температур coeTaH
ЛJIСТ l1! == 268 '168== '1000 С. Эту pa:JIIOCTJ, темпсратур Вап Dпюшь РL'1,OiIrсп
дуст сохраJШТЬ пlдлл ДРУПIХ ТОЧCJ, щтвоii ои.
;:-j
\j
::t:
'-::>
1:;"
<::J ",,"'800
<:>
Рис. 121. rрафик длл ё:;-:::
нересчета ItрПвых ои
на давление ппже aTMO \j 200
сфеРПО1'О. 188
4<00
"у'l, ,
eo(.
oo-
o(.lJ e ,,<f:" 200
01.1 '
o,(f't/-?
(Jc(f'
500
'4If-
100
О
100 200 268300 чОО 500
Температура 50 % отеона при ОН
u атмоссрерном dа8лении J ос
. Еслп фракцпонный состпп сырьл дан в впде Ирlшоii ИТК, то построепне
п J!ересчет крппой ОИ ведут по аналоrпчной методrше, по с прнмененпем
rрафrшов Вап Впюtлн, прrIJJСДСППЫХ на рпс. 122 п 123.
;)"
200
'>:j'"
t:1'"
J2- 700
@
11:
t:J О
'1;
t:.. 700
t:1
i}'::s
1::::.JS, 200
t:::, о 1
Наклон крцдой
90 70
50
0%
Рнс. 122. rрафшt
ВаlI ВПЮ\JIЯ ДJIЛ
определепnл TeM
пературиоii по
нравип н RрПlJоil:
оН иефтепродуюа,
Iшrда известен ero
фрaJЩПОПНЫЙСО
став по ИТК.
2 3 ч- Ч-,З5
нт;; {j IlНтер{jале 1O 7О%,
ос на 1% отеона
5.
Пользоваппе шш ПЛJlIострпруеil1 следyrОЩШI пршreром IIЗ работы Вап
ВП[\I\JIЛ (табл. 35).
В даНПО;\I прпмере пспользуется шпронал фрющпл, выIпающая по ИТК
в пределах 41 5100 С, а паrшон 1tрпвоil: ИТК в пптервале 10 70% ОТI'ОIШ
составляет: 404 И3
70 10
4,35
232
rл. IX. РеlillZЩРllliiЩllопltые IiОЛОllllЫ
т а u л п Ц а 35. ПОС1'роенпе БРПВЫХ .ОН по данным ЩJIIВоii HTI
Тсмnература, ос
{)TrOIJ f % ПТ1\ при ОП прп aTiI!OC ОП ПрII
атмосферном попрашш ФСl1НОМ давлеНIIII, 100 ,1[.11, рт.
Дi1Р.ТIСНIПf псправлеНПi1fI ст.,
IIСПIшвлеНПi1Н
1 2 ., 1, 5
н. Б. 41 H8 220 141
10 143 102 23Н 157
30 266 55 283 204
50 343 +3 341 262
70 404 +51 389 310
90 443 +93 431 352
}{. 1\. 510 +105 443 364
По l'lШфIШУ (рпс. '122) прп паКi]опе ЩJПВОll ИТК, раВIIОМ /j,35, находят
ТlШIIL'ратурные поправтr 1, Ерпвоii ОН прп атмосферном ДавлеlllIlI для ОТl'ОПОВ О,
10. :\(), 50, 70, 9О п 100%.
БОО
50'0
40'0 .
зч-з
* 3'00
20'0
I::r
r::
100
780
.
с.
. 500 \
f
f 400
е'
-(: '>
'1Jr-e 2'00
?Р
\\
-r 0
о'"
o.
\j'V
Р11С. 12:3. (rрафrrr':
Вап ВпНIШЛ ДШ'I
определеппя: TeM
пернтуры 50% OT
1'0113 но щшвоii:
ОИ.
'о
I
t
I
1338
100 200 300 Ч-Оо 50'0
Нецспраt}ленная температура 5'0% атеана
при 'ОН' ос
БОО
ПО:1учеIIlIые по TO [Y rРНфIШУ ;(alПIЬШ lljJlшедены n столбце :\ таб... :\5.
Далее по rрафш,у (рпс. 12:3) определяют пепсправлеНllУlO те шернтуру 50% OT
l'Olra ПО ЩJIшоii ОН прп зтмосфеjJпо r давлешПI.
Для: liaHHoro ПjJlше]Jа rрафIIчеСI{ое определеIПIе ЭТОll телшературы ПОЮI:запО
ПУIШТl1рI!оii Лlшпеii телшература 50% ОТI'OIШ IIO 1':P1IDOI1 H'1'li: состашшl'Т
Дав.1епllе и pac,roD (/одяпозо ппра
2:33
3-'1з°' С, а lIеПСЩJaвлеппая температура 50% ()тr()па П() нрпвоii оп :J38 c С.
Далее, ЩJIш.'!юс()вывая попраВЮ1, прпведенпые IJ столбце 3, получае r пспра
пленные те шературы iЩЯ разлпчпых т()чcr;: I,РПВОЙ ОН lljJП аТ 1осфеРlIшr даВ.'Iе
шш (ст()лбец -'1). TaI;, пачщrу ЩJlШ()U он C()()TBeTCTlJyeT те шература 338 +
+ ( 11 8) == 2200 С, а ()Тl'()IIУ 70% C()()TBeTCTlJyeT Te mejjaTypa 3:38 + ;')1 ==
== :Ш9 0 С Jf Т. д. .
Пересчет п постр()еппе ЩJIrвоii О Н i(J1Я: давленпii нпже атмосферпоr() ведут
Tar,: пересчптывают п() rЮМ()l'рамме UOP те rпературу 50% ()Тl'()на С ат:vroсфе]J
п()r() давлеппя: на ;Jадашюе, наПРIшер 100 .1l,ll рт. ст. В пашем С.:lучае ()на
равпа :2;')90 С. }{ этоii велнчшrе ПРImш()с()вывают п()праВIШ пз ст()лбца 3, п()лу
чеllIrые :щачешш занося:т в столбец 5, п()лучая: тю;:тr ()бразщr псправлешrые
те ше]J<\ТУРЫ ОП пр,r дашrеlПШ 100 ,1{..1! рт. ст.
ДАВЛЕНИЕ В КОЛОННЕ П РАСХОД
водяноrо ПАРА
Давлепие в н:олонне ПОД/1ержнвают ниже или выше аТJ\10сферноrо,
если необходимо соответственно понизить или повысить температуры
отбираемых из I{ОЛОННЫ ПРОДУI{ТОВ.
Тю;:, переrою;:у мазута осуществляют в ,I\олоннах при rлуБOJ\ОМ
BaI;:yY le (остаточном давлении от 10 15 до 50 70 JltJlt рт. ст.),
что позволяет про водить рш{тифюшцию при сравнительно HeBЫCO
I\ИХ темпера турах и избежа ть значительноrо термичеС1\оrо разлоше':'
ния ПрОДУI\ТОВ, ноторое было бы при атмосферном давлении
п темпера турах выше 5000 С.
. с друrой стороны, повышение Давления позволяет осуществляТI>
рш\тифин:ацию низкомолен:улярных уrлеводородов, например про
пана и бутанов, при температурах вверху I{ОЛОННЫ 45 550 С, н:оrда
I;:ондепсация паров обеспечивается водой, а не специальными хладо
аrентами, JШI\ при атмосферном давлении. Необходимо Jl]vIeTJJ В виду,
что повышение давления в I\Олопне позволяет повысить уде.;IЬНУЮ
производительность I\ОЛОННЫ по парам.
Таним образом, выбор давления для процесса реI\тифш\ации
rребует в наждом I\ою\ретном случае соответствующеrо обосно
вания.
Давление в различных сечениях данной I\ОЛОННЫ зависит ТaI\ще
от величины rидравличеСЮIХ сопротивлениii, ВОЗПИI\аЮЩПХ при
прохождении паров через тареш\и, т. е. от I\ОНСТРУIЩИИ тареЛОI-':,
rпдрапличеСI{оrо затвора и удельноrо расхода жидн:ости.
Из опыта работы следует, что в среднем перепад давления на одну
тареш\у составляет: в атмосферных J-,:олоннах 5 10, а в В(\]\УУ lИых
1,5 3 Jltj}t рт. ст.
Действие водяноrо пара аналоrично деi'rствию вю\уума, Ta1\ I\(\J{
по закону Дальтона ВОДЯНОЙ пар понижает парциальное даКlение
нефтяных паров п позволяет ЖИД1\ОМУ нефтеПРОДУI\ТУ испаряться
при БО;rIее НП3IЮi'r температуре. Расход водяноrо пара опреде,тIЯЮТ
по уравнению:
z
G;
(л Рн) .18
РНМ Н
(11;'))
23... rл.. IX. Ретl1UФUl.аljllОllliые 1>0/l,Ollllbl
j';(l' 11 С н I\OJшчеСТJJО ВОДяноrо пара п паров пефтеПРОДУI,та соответствеIIlIO,
1>2/Ч;
л: общее давленпе в I{ОЛОНlre, .!i.1t рт. ст.;
р" давленпе насыщеппых паров пефтеПРОДУ1I:та прп даппоii темпе
ратуре, .1t.1t рт. ст.;
М" моле1;УЛЯjJIIыii вес пефтеIIjJОДУI;та.
Расход водяноrо пара на атмосферных трубчатых устаНОIтах:
обычно составляет 1,2 З,5 вес. %; на ван:уумных 5 8 вес. %;"01'
переrоняемоrо сырья.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ
КОЛОННЫ
Число тарелок. Методы определения числа теоретических тарелон:
в l,олонне делятся на аналитичеСlше и rрафические. Аналитичесюre
методы дают более точные результаты, но трудоеМI\И, в современных
условиях использование этих l'I-iетодов dблеrчается применением ЭВМ.
l рафичеСI\ие методы. менее точны, но удобны и наrлядны, нз них
широкое применение ПОЛУ'IИл метод :МaI\ Rабе и Тпли *.
Требуемое число теоретичеСI,ИХ тареЛОI;: зависит от ряда П(lра
ыетрон, rлавным образом ,от: разности температур lшпения раздсля
еllIЫХ l\oMnoHeHToB смеси (величины I\оэффициента относительноЙ
летучести); ЧСТI\ости поrоноразделенин, т. е. 0'1' состава получаемых
pe1;:TT-iфш;:ата н остапш; флеrмовоrо числа, т. е. от н:ратности ороше
ннн J;: ре1;:ТИФЮШТУ. Чем меньше разность температур юшения раз
деляеl\IЫХ номпонентов смеси, Tel\I более пО'лоrа I\ривая равновесия
и тем больше требуется тареЛОI\. .
Связь между температурами l\ипения разделяемых I,Оl\шонентов
смеси n числом теоретичесн:их тарело!;: п тсор харarперизустся
rрафШ\Оl\I Бреrа и ЛlOиса ** (рис. 124), в основе I\OToporo .'1CiЮIТ
уравнение:
1'2+1'1
пTCOp k (1'2 1'1)
(116)
I'де
т 1 j[ Т" абсолютные те IПе]Jатуры юшешrл соотвеТСТlJепно ППЗI;ОЮIПЯ
щеl'О п ВЫСОЮJIшпящеrо I,ОШ10нептов, 01(;
k 1I:опстапта, чпслепно равнан :2,5 для 1IШ1I:спыалыrorо, 3 длн ОПТlI
мальпоrо п 4 длн Ы1IППМ<1JlI,IIОI'О Ч1IСJIa теореТlIчесюrх тарелOl(,
Для увеличения чеТI,ОСТИ поrоноразделения необходимо увели:
чнть число теоретических тареЛО1\, и наоборот. Труднее Bcero полу
ча ть ПрОДУli:ТЫ высо!\оlI чистоты.
ДОПУСIШЯ, что I\О'эФФициент относительноЙ летучести а в интер
вале ВОЗ lOжных температур в l,олонне О'стается ПрaJ\ТичеСI\И постоян
* т ]J е r у б о в А. М., Теорпн переrошш II ре1\ТПфШШЦIIП, rостоптех-
IIздат, 1946.
** К Р е л ь Э., PYII:OBOACTBO по лабораторпоii реI,ТПфШШЦIПI, ИздаТШIJIIlТ,
'1960.
Uпределепllе осповпы:r раз.lCеров
235
ным, ФеНСI{е для приближенноrо расчета числа теоретичесн:их
TapeJIOl\ при периодичесн:ой РЮ,ТИФИliaЦИИ предложил формулу:
Хе (lOO XB)
Х В (100 Xe)
19 а
1I]\IJШ==
(117)
1000
80 '10 20
108*
2
10 0.60.1,. 0,2 0,'000
2
, , , 1
/
f
7 "
//
/ /
/з
// /
/
/
"
БОО
чао
800
::,
400
i 200.
f.J 100
;:;,
80
:i-Ob
::J М
....1::>
!}!}
20
t:j
'-it:j 10
!:::
оь
'"
200
700
60
4.0
20
10
6
4
6
*
z
700. 60 40 20 10 6 * 2 1,0 0,6 0,'1 0,2 0,'
Разность тt:MТ7t:paтyp КЦТ7t:НЩf , ос
Рис. 124. rрафIШ Бреl'а п Люпса для: 'шстоты реl;ТИфИRата:
1""::' 99,9%; 2 99%; 3 90,%.
Мельпольдер и Хидинrтон представили уравнение Фенске .8 виде
номотраммы (рис. 125), по I\ОТОрОЙ можно определить искомые велИ
ЧИНЫ. Пользование HOMorpaMlIlOll сводится 1{ следующему.
На верхней 1'0ризонтаЛЬНОll оси находят значение начаJIьноii
нонцентрации I{Оllшонента в исходном прОДУI{те Х в , Из этоii ТОЧЮI
проводят вниз верпшальную лиюпо до пересечения с I\рИБОЙ 1{онеч
ной концентрации I{Оllшонента в получаемом прОДУI\Те Хе' ОТ ТОЧЮI
пересечения проводят rоризонталь до линии лоrарифма ЕОЭффИЦИ
ента а 1I затем опуснают перпендИI{УЛЯр на нижнюю ось, тде и Haxo
дят требуемое число теоретичесн:их тареЛОIС
Необходимое число теоретичесн:их TapeJIOI{ зависит таюне от
нратности орошения: чем больше I paTHocTb орошения I{ рЮ{ТИфИIшту,
236
rл. [Х. Реl>тnщjjuнаll1l0ultые /;ОЛОII1lЫ
тем :\Iеньше требуется тареЛОI\, и наоборот. Прп увеличении числа
тареЛОI-': Увеличивается высота РeJ\тиф:шшциониоii I\ОЛОННЫ, а СJlедо
BaTe:IbHO, ее стоимость, тоrда IШ1{ увеличеице IЮЛIlчества орошения
повышает ,н,сплуатационные затраты, связанные с расходом тепла
в ЕIшятильню{е и воды в Iюнденсаторе. Оптимальным является
Та!{ОС 1\О;'lичество орошенпя, при I{OTOPOM общие затраты м:ин:имаJrыI,'
что ИЛЛIOстрнруется rрафlЩОМ, изображенным на рис. 126. Оптп
l\Iальный режим помечен пуюпирноп лпниеп.
0,7
10
Х В , мал. %
0,2 0,3 О,Ч 0,5 ! 2 3
\'VJ ":, 1;> \'VJ 1'>
100
0,2
5
ч
з
2
с:
(j
cn
'0,1 ,
Рпс. '125. fрафПIi: МСJIЬПШlьда п Хuдппrтопа.
Днаметр IЮJЮНIIЫ, сечение шлемовых l;руб И патруБЬ:ОI! для
БОI,ОВЫХ noroHoB и остаТIШ определяют по допустимым CI-':ОрОСТЯl\I
ДВЮI,ения паров 11 Жl1ДI\остеп. Чем выше допустимая скорость паров
n I-':ОJlОIIНС, Tel\I меньше ее диаметр и расход металла. Одню\о с YBe
личениеllI СI\ОрОСТИ паров возрастает lIIехапичеСI{иlr унос Iшпелек
ЖИД1{ОСТИ' на вышележащую тареш{у, снижается эффer\Тивпость
реI\ТПфПI\ации (чешость поrоноразделения).
Велпчина уноса мельчапших Iшпелеr\ флеrмы, а следовательно,
допустимая CI{OPOCTl> паров в I\Олонне зависят от расстояния меащу
таре.;шамп, давления, способности разделяемых I{OMnOHeHToB I{ вспе
ниванию, веJIИЧИНЫ СИJI nOBepXHocTHoro натяженrш на rраннце
ЖИДI-':ОСТЬ пар. Для определения допустимой линейноп СН:ОРОСТИ TV
(в Jlt/cel» паров в свободном сечении IЮЛОНН предложен ряд ураuненпй
ОпределеНllе осноппы.Т раЗ.llероа 237
1I rрафlШОВ. В нефтеперерабатывающей промышленности большое'
распространение получила фОРМУJ1а Саудерса и Брауна:
w == 0,305 C V (118)
3600 Ря
тде С I\оэффпцпепт, учптыпа7
IOщпii фнзпчеСЮ1е CBOЙ
ства ЛШД1;ОСТН п пара
(поверхностное патя
а;ешrc) , а тан:же pac
СТОШIIIе мелщу Tapek
IЩ IIl;
Р 11 rж соотпетствеппо пл()т
ность пароп п ЖПД1\ОСТП
В рабочпх УСЛОЩIНХ
для данното сечешIЯ
I\ОJWШIЫ, 1i.2/.1L 3 .
f(оличс;ст(}о орошения
Рвс. 126. Определенпе оптпмаль
Horo I\оллчества орошеlIlIЯ:
1 оGщпе заТl1аТЫ; 2 э](сплуатацТIОН
lIые затраты; 3 IШЛПТtlJIЬНЫС затраты
(аlllортизаЦПОПIIые ОТ'ШСJIСШШ).
13'0'0
710'0
9'0'0
:t
7'0'0
8-
50'O
10'0
3'0'0 МО 5'00 6'00 70'0 8'0'0900
Расстояние ме:нс8у тарелкаМLI,мм
Рпс. 127. rрафш\ Нельсопа:
1 для решетчатых, наснадных l! пеРфОРIIРО
вапных тарелor; ЩJII ;lШl;СИilШJlЬНЫХ IIal'рузнах;
2 дл!! тех ше TapeJlOI; при нормаJlьиоi! паl'РУЭI;е;
" дл!! НОJшачновых тарслон (8' прп малых
наl']1узнах по ШI!ДНОСТП; 3" то ще прп боль
шпх ,Iаrрузнах); 4 по Брауну Саудсрсу;
5 дл!! ваНУУ;ШIЫХ НОJ10ИИ; 6 ДШI абсорGеl10В;
7 ДJIII пеИIIСТЫХ срсд.
Нельсон обобщил опыт работы реКТИфИJ\аЦИОННЫХ I{ОЛОI:IН и для
определения I{оэффициента С предложил rрафИI{, (рис. 127), учиты
вающий и I{ОНСТРУI{ЦИЮ тарелок. Обследования реI{ТИфИ1\ационных
I{QЛОНН на действующих атмосферно ва1\УУМНЫХ трубчатых YCTaHOB
IШХ, проведенные rрознии, ПOIшзали, что расчет допустимой CI;O
рости паров с ИСПОЛЬЗ0ванием rрафИ1\а Нельсона для определения
н'.оэффициента С хорошо соrласуется с пран'.пшой. CI{OPOCTb паров
в атмосферных iИJlоннах YCTaHOBOI{ АВТ сос'тавляет 0,46 0,84 ;ЛLlсе ,
а в Ва!{УУМНЫХ 2,5 3,5 ;ЛL/се при расстоянии между тареШ\аМИ
0,61 ;ЛL. В i{Олоннах, работающих под давлением, линейная С1\ОрОСТЬ
паров составляет 0,2 0,7 ;лt/се .
БолыlIеe расстояния мю'нду тарешшми делают их более доступ
ИЫМИ дЛЯ монтажа, чистки, ремонта и форсированной работы. Однаl{О
с увеличением этоrо расстояния увеличивается высота I{олошrы,
а следовательно, расход металла. В связи с ЭТИМ большое значенпе
238
rл. IX. Рептифипациоппые пОЛОllllЫ
имеют работы по созданию высон:оэффен'fИВНЫХ тарелон: с меньшим
расстоянием J\Iежду ними. R числу последних относятся тареШНI
клапанные, ситчатые и решетчаТ!,Ie. Последние хорошо работают при
повышенной ПРОИЗВОДIIтельнос'fИ инебольшом расстояшш между
ними. Расстояние это зависит тю,же от диаметра колонны: наимень
шее (до 250 Jlt.M) оно в I{олоннах диаметром до 0,8.м" 450 600 Jli.M
в нолоннах диамеТРОl\I до 6 Jlt И 600 700 JltJIt В н:олоннах диа
метром более 6 Jlt.
Снорость движения паров в шлемовых трубах принпмаетея paB
ноЙ 12 20 Jlt/ce для атмосферных I\OJIOHH и 30 60 J t/ce для BaH:yYM
ных. CI\OpOC'fb ЖИДIшrо ПОТОI\а на приеме насоса и в трубах для caMO
TeI\a составляет 0,2 O,8 Jlt!ce , а на HarHeTa теЛЬНОl't линии 1 3 :м/сеп.
Размеры сливных стан:анов тарелон: подбирают исходя из CI\OpOCTII
течения флеrмы 0,2 O,3 :м/сен, либо по периметру l слива, опре '
дышя ero по формуле (в .М): '
l V
6.'J.OOll' /2
(119)
тде 1/ объе [ стеlшющеii: ф.11eI'МЫ, .11:)/'1;
h высота УРОIJIIЯ il\ПДЪ:ОСТН lIaiI перешшпым YCTpoiiCTIJO [ (1,5 ;{,;j С.11).
Свободное сечение отверстий колпаЧI\ОВ принимается в пределах
12 15% о.'), сечения нолонны.
вспомоrАТЕЛЫIЫЕ узлы и ДЕТАЛИ
I{ОЛОННЫ
Распределение флеrмы по тарею\8М реI\Тификациоппой I\O.1JOHHbl
l\IOFhe'f быт!, ОДlIO , ДIlYX И четырехпоточным. Однопоточные схемы
применяют в J\олониах диаметром до 4 Jlt, двухпоточные в I\ОЛОН:"
нах диаметроl\o] 4 8 Jlt, а четырехпоточные в 1\олоннах диаметром
более 8 Jlt. В 1\омплеI\Т ДВУХПОТОЧНОlI тареш{и входят переливные
устройства с центральными и БОIШВЫМИ сливами, а у четырехпоточ
ной тареш\И с двумя и тремя сливами *. Схемы движения флеrмы
на OДHO (а) и двухпоточных (6) тареШ\аХ приведены на рис. 128.
Ввод сырья II водяноrо пара. Скорость паров или ПарО ЖИДI\ОСТ
ной смеси на входе в реI\ТИфИIШЦИОННУЮ колонну достиrает иноrда
100M/ceh'. Под действием этих потон:ов возшшает сильная эрозип
CTeHOI{ HOJlOHHbI. Для защиты от эрозии используют отбойные устроЙ
ства рефлекторы. Исходное сырье вводится танrенциальпо
(рис. 129, а) 1\: н:орпусу реI{тифинационноЙ колонны по перфориро .
ванным шraстинам шириной 0,6 0,7 Jft с отверстиями диаметром
4 6 JltJlt. Блаrодаря рефЛeI{торам часть паров и ЖИДI\ОСТИ отбрасы
ваетсп I{ центру 1\ОЛОННЫ, а остальные проходят через отверстия
в спираю] 1\ норпусу аппарата. Подобным образом струя разрываетсп,
* А л е " с а п др <> 11 И. А., Ры(тнфш;аЦIIОIIпые п абсорбЦlIОНllые аппа
раты, Изд. «ХШШЯ», 1971.
Вспо.110еателъпые узлы п деталп
239
разбрызrивается и распыляется на мельчайшие н:апли, создавал
большую поверхность испарения. В колоннах б6льшоrо диаметра
прибеrают I{ н:онструнциям типа рис. 129, б и в. Для лучшей сепара
ции жидности над рефлеI{ТОРОМ устанавливают дополнительные
t;::.; @2 @ @ 20'AjD'2
J 2 1 2 , 2
: 2 'О2,дШ'
\. ..)
а б
Рис. 128. Распределение флеrмы на тареЛI\ах:
а одпопоточпых; б двухпоточных; 1 устройство длп ввода шидности;
2 устроЙство длл вывода жиднасти.
отбойные устройства из rофрированной сетни или просечно вы
тяжных rофрированных листов.
Распределители ВОДяноrо пара выполняют в виде маточных труб,.
образующих паун, или коллектор (рис. 130), перфорированный
ОФ
а 6 6
Рпс. 129. Ввод сырья в н:олонпу.
Рпс. 130. МаточПIШ для ввода
водяпоrо пара.
снизу так, что живое сечение отверстий не превышаеr 25% от сечения
трубы. Через отверстия пузырьни водяноrо пара равномерно барбо
тируют через слой ЖИДкости.
Отбор 11 подвод жидкости осуществляется через сливной карман,
установленный ниже тарелки не менее чем на 300 JIMt (рис. 131).
При подаче ЖИДI{ОСТИ на веРХIIIОЮ тареш{у нонструнция ввода 1
должна обеспечивать rашение энерrии струи жидкости, для чеrо
напротив места ввода орошения на тарелке ставят отражательную
пластпнку.
2 O
T.l. JX. Peh-II/Ur{JUНОlf1l0I/.Ublе НОЛОI/.I/.Ы
Отбоiiные устройства. :Их назначение сократить унос J\апе
леI{ жидкости парами. Известно мнorо I\ОНСТРУI\ЦИЙ отбоiiных
устройств. Простейшей из них является насадна из I1:0лец. Большое
распространение получили отБОIШИIШ ударноrо типа, ПОJ\азанные
на рис. 132, собранные из yrOJIКOB и образующие сложный лабиринт
для прохода паров. На поворотах, ударяясь о стенки yro,'!J-\оп, Ш1
пеЛЫI:И ЖИДI\ОСТИ отделяются от паров и cTeI\aJOT внИз.
Монтируют их в rоризопталыIм,'
пеРТИI\аЛЬНОМ JI НaIШОПНОIlI ПОЛО)-J:\е
ниях. Хорошо работают сетчатые OT
БОIШЮШ из rофрировапноii пязальной
ПРОВОЛОI{И диаметром 0,2 O,3 J1t,lt,
с ячейками размером 4 5 ,11.М и rоф
рами высотой 8 10 JltJlt. Препмущеет
вом их является lан:же малый pac
ход металла и сравнительно НJIЗJШЯ
л
Рпс. 131. Отбор n подвод IIШД
носта в 1\о.тIО1ШУ:
I ВВОД орошеПШI; II ВЫВОД OOHO
Boro ПрОДунта.
> f
> >
Рпс. 132. Отбоппал тарешш НЗ Yl'O.тIHOB.
стоимость. Применяют их дЛЯ RОЛОНН дпаметром до 12 Jlt. На rазо
перерабатывающих заводах сетчатые отбойнюш для абсорберов
выполняют пю{еТОl\l из 140 сеток общей толщиной 150 Jlt,lt. Успешно
применшотся ТЮОБе отбойнИJ\И из стекловаты.
Теплоизоляция !{QЛОНН. Основным требованием, преДЪЯПШ:Ш IЬВI
н тепловой изоляции, является сонращение потерь теШIa и пред
охранение от ожоrов оБСJlуживающеrо персонала. Изоляция HaHO '
сится на аппарат в пластическом СОСТОЯНИИ или в виде фасонных
плит, матрацев. В I\ачестве изоляционных применяIOТ высокопори
стые материалы: пеностекло, стеIшовату, ШЛaI{ошерсть, асбест,
инфузорную землю и др. Н. ИЗОJIЯЦИОННьrм материалам отделочноrо
харю{тера относятся различпоrо ВИДа ШТУIШТУРJ{И по мета;rr,:ПIчеСI-\ОЙ
сетне, защИтные I{ОЖУХИ из листовой стали, ашоминия И друrих
материалов. От изоляционной оБШИВIШ требуется леrI{ОСТЬ, пеrорю
честь и прочность. Последнее достиrается предварительноii оБМОТI\оii
аппарата одной или несколькими проволочными сеТI{Ш\IИ, между
J{ОТОРЫl\IИ занладывают распорные I{QЛIща из перфорпрованноrо
СЛОЖllые /;QЛОllllbZ ycтOll0GOh' АIJТ
2lil
Iшшноrо )-нелеза. Нольца .СUЯRывают с НОРПУСОllI аппарата rаiiI,амп,
.nапами или штырями.
Теплоизоляция рентифинационноiI I,ОЛОННЫ осуществляется c.lJe
дующим образо:м. На норпусе аппарата и ето днище размещена ceТI\a
из ОЦИНI,ованноrо железа ТОЛЩИНОll 2,5.м.м. Поверх сеТЮI нанесен
первыЙ слоЙ пластическоЙ l\ШССЫ, в IШТОрОМ УI{реплены распорные
I\ольца. Н ЭТИМ I{ольцам принреплена еще одна сетка из оциш,ован
поЙ железноЙ проволони. Поверх пее нанесен второй слоЙ ш[астиче
СI{ОЙ l\ШССЫ и третья сеТIШ из ОЦИНl\ованноЙ ПрОВОЛОI\И, натянутая
вдоль и попере[{ I{орпуса рю,тификационноЙ IШЛОННЫ. На третиЙ ряд
сеТI\И нанесен слоЙ водонепропицаемоrо цемента толщиноЙ 6 .i1fJl .
Чтобы придать всеЙ теплоизоляции ВЫСОI{У10 пластичность, сделаны
тю, называемые температурные швы, заполненные шлаJ\оватой п об
лицованные IШЛЬЦЮ\IИ. Толщина теплоизоляцпонноrо слоя ЗaIШСпт
ОТ природы изоляционных материалов и Iши;vштнчесних УС:IОВИЙ
работы аппаратуры.
11 рименение фасонных плит и ма Трацев более проrресс:ипныlr
:метод изоляции. ИХ ФОРМУ10Т из пластмассы, сушат в печах, а затем
шщладывают на теШIOизолируемый объеI{Т в тотовом виде. Фасонные
ШIIIТЫ связывают между собоЙ цементными растворами. :Матрацами
нз шлаJ\оваты обматывают аппарат и занрепляют их стяашымн по
ясами. Поверх теплоизоляционных матрацев нюшадывают метал
личеС1,ие I\ОЖУХИ из ОЦИНI\Ованноrо железа или алюминия.
СЛОЖНЫЕ КОЛОННЫ УСТАНОВОК АВТ
Схемы реJ\ТlIфИJ\ации мноrОJ{омпонентных смесей. При фрю..; цио
иировании нефти и нефтяных oCTaTI\OB (мазутов) получают GО.1:ьшое
число дистиллятов. Таное разделение в одной простой нолонне He
возможно, ПОЭТОl\'lУ применЯ:ют l\шоrОI,ОЛОННУ10 систему. Чтобы уяс
нить ое работу, допустим, что нефть требуется разделить на пять
нефтеПРОДУI{ТОВ. Осуществить эту задачу можно по слеДУ10ЩПМ вари
антам.
По первому вариапту используют четыре простые ],ОЛОIШЫ
(рис. 133, а), соединяя их 'тю" что пары дистиллятов последоuа
тельно поступают из ОДНОlr I,ОЛОННЫ в друrую. Тотда наиболее
леrтшii ПРОДУI{Т бензин получится сверху четвеРТОII ],О.nонны,
а самый тяжелый мазут снизу первой. Остальные ДIIСТПЛЛЯТЫ
отбираютс я в ЖИДI{ОЙ фазе снизу второй, третьей II четвертоЙ I,O
лонн. Для орошения I\ОЛОНН требуется четыре насоса и четыре х()ло
дильнина. Помимо этоrо для IШЖДОЙ I\ОJIОННЫ треБУ10ТСЯ ::\Iета.'1ЛО
I\ОНСТРУI,ЦИИ с переходами, лестницами и площаДIШМИ.
По второму варианту (рис. 133, б) предусмотрены попре)-ШТСI\1У
четыре нолонны. Сверху IШЖДОЙ из них отбирают ДИСТИЛ.'Тяты,
а остаТI{И переrонни переводят последовательно из I\оЛОННЫ в I,O
лонну. Для осуществления этоrо варианта 1\IOЖНО создать тю\Ой
16 Заназ 1000
21i2
r.l1.. IХ. РеюnифZlliацuоltllые /;О.l1.0ltIlЫ
перепад давления между I{олоннами, чтобы обеспечить перетOI{
OCTaTI\OB. В ПРОТИВНОJ\.[ случае заrру3IШ наждоЙ полонны ДОЛJIша
осуществляться насосаыи. Помимо этоrо паждая нолонна должна
имеТI, поНденсаТор, холодильню{ и насосы для подачи орошения.
Рпс. 133. Схемы рю{тпфш;аЦIII1 MIIOl'01iO [
IIонентных смесей:
а первый вариант; б второЙ вариант; I
нефть; II бензин; III НСрОСШI; IV ДII
зельное ТОПЛlшо; V rаЗОllJIЬ; У! l\ШЗУТ.
а
6
Рпс. '134. Схема сложпой 1\ОЛОПНЫ:
1 тсплообilIСНПИН; 2 Нондспсатор
ХОЛОДIIЛЬНИR; iJ емность ОрОIIlСНИЯ;
4 рентифинацпоппап ноланна; 5
отпарнм ноланна.
Линии: I нефть; II беп3lШ;
III неросин; IV дизельное топ
Лlmо; V rазоЙль; УII водппоЙ
пар; l' I II rаз.
Наиболее летучий l{омпонеит бен
ЗИН отбирается из первой нолонны,
а тяжелый остатон из четвертоЙ.
Возможны и друrие варианты обвязни простых н:олонн. Из при
веденното следует, что мноrон:олонная система сложна и требует
большоrо числа насосов и мното металла. Подобную мноrонолонную
систему применяют при рентифинации rазов и получении индиви
Дуальных уrлеводородоп высоной чистоты. Для разделения нефти
или мазута обычно применяют одну сложнyrо полонну, выполнен
ную, например. по схеме на рис. 134. Фантичесни тание нолонны
состоят из неснолы{их простых I\QЛОНН, поставленных одна над
друrой, причем наждая из них дает два продуита рентифина т
и остатои. Преимуществами таних полонн являются помпантность
и возможность осуществить орошение для всех сепций с одной Bepx
ней точни. Одню\О в современных полоннах подачу и ОТВОД цириу
Лирующеrо орошения ведут в неСI{ОЛЬИИХ сечениях' по высоте
нолонны.
I
Сложпые 7>ол.оппы устаН,овО/i АВ Т
21i::l
Отпарные IЮЛОННЫ (СТРИППIшrи)
В этих нолоннах происходит отпарна леrШIХ фрю-щий водиным
паром. Подобным образом достиrают получении дистиллятов, oтвe
чающих требованиим rOCT по темпера турам ВСПЫllПШ, начала кипе
ния, вязности И друrИ1\l своЙ
ствам. КОНСТРУI{ТИВНО отпарные
IЮЛОННЫ мотут быть размещены
внутри реI{тифинационных HO
лонн (внутренние) либо в виде
самостоятельных Il:0ЛОНОН (BЫ
nосные).
Внутренние о тпарные HO
JIOHHbl (рис. 135) внлючают в
среднем две три I\олпаЧII:О
вые тарешш и одну rлухую
с rорловиной. По этоЙ TOp 1
ловине нефтиные пары перепо
дятся из нижней СeIЩИИ в Bepx
нюю. Подача водяноrо пара
()существлиется по маТОЧНИI\У,
устроенному над rлухоЙ тареJl
:кой. С этой же тареЛlШ отби
J
""'<!!... ::
ш
/2
1
I .9
-"
!!
/0
Рпс. 135. Бпутреппяя отпарная ce1i
ЦIIЯ:
1 rJIyxafI тарелна; 2 паровоi\ пат
рубан; 3 реНТИфИlШЦIIОllllая тарелна;
4 СЛIIВllОЙ стаиан; 5 желоб; fi ilШ
ХОВIIН; 7 штон; 8 с60рНlШ орошеНIIЯ;
9 i\Iаточнпн BOДfIlloro пара; 1и rllД
равличеСЮIiI затвор; 11 тарелна.
Линпи: I Gоновая франция; II apo
шешш; III ВОДЯllоil пар.
rz
ш
J
л
ш
J
117
Рнс. 136. Односю{
ЦIIонная отпарнал
1; ШI о IllШ:
I вход фраНЦИII;
II выход 'паров;
III выход фран
ЦIlИ; IУ BOДfIHoH
пар.
17
л
ш
1
117
л
Рпс. 137. МпOl'()
сеIщпопнал отпар
ная I,олонпа:
I вход фРШЩIIII;
II выход ФРШЩIШ;
III выход паров;
IУ водяноЙ пар.
рается боновая фрющия. ПереТОI\ флеrмы из сенцИИ IJ сеlЩИIО
осуществляется по rидравличесь:ому затвору 10. Количество пода
ваемой флеr1\lЫ реrулируется при помощи маХОВИI\а 6. При BHYT
ренних стриппинrах Il:олонна И1\lеет большую высоту.
16*
2Н
rл. IХ. Реl>lrЩфll/Иl{llО/lIlblе I,олоппы
Выпосные отпарные колонны бывают односеIЩИОНIIые (рис. 136)
и мноrосекционные (рис. 137). В обоих случаях бон:овоЙ noroH из
основной I\ОЛОННЫ перетеиает на верхнюю тареш{у соответствующей
отпарной. Двиrаясь вниз, дистиллят обрабатьшается водяным паром,
поступающим через маточнин, расположенный у днища аппарата.
Пары нефтяных фрющий и водяноrо пара возвращаются обратно
в основную I\ОЛОННу. В зависШ\юсти от требуемой четности noroHo
разделения выносные I\OJIOHHbl имсют от четырех до восьми тареЛОI\.
Высота основноп I\ОJIOННЫ В этом случае меньше.
8ти J ОЛОННЫ (рис. 138) применяют для реIiтифип:ации ВЫСОI\О
юшящих смесеЙ уrлеводородов в rJlуБОН:О!ll (свыше 700 JnJH рт. ст.)
DaI\YYMe и при ВЫСОI{ИХ (до 4300 С) температурах. При общей высоте
этих аииаратов 15 30.i1L диаметр их достиrает 12.i1L. ДЛЯ работы
с норрозионно пеаrрессивными нефтями
вю{уумные I\ОJIOННЫ изrотовляют из
уrлеродистоп стали. При перераБОТI\е
]у сернистоrо сырья вануумные I,ОЛОННЫ
выиолняют из биметалла, а внутрснниЙ
слой и тареш{и из леrированной
стали. В отrонно:П части диаметр I\:Ор
.nуса вануумных I\ОЛОНН в 1,5 2 раза
меньше, чем в I\онцентраЦИОНIIОЙ. 81'0
объясняется меньшим ciбъемоi-I BOCXO
дящеrо потона нефтяных паров и CTpeM
лением: уменьшить разложение rуд
рона, снизив время ero пребьшаНJIЯ в
зоне высоких темпера тур.
КОНСТРУIЩИЯ тареЛОI{ должна обес
печить их высокую эффю{тивность при
ваI\УУilшоii минимуме перепада давлениЙ. Тю{овыми
на современных нефтеперерабатьшаю
щих заводах являются тареЛКJI pc
шстчатые, Iшапанные, с:итчатые. Число
тарелон зависит от требуемоЙ чеТJ\ОСТII
поrоноразделения. Оно является мJ.Iнп
мальным (8 14) та;\i, rде :масляные
дистилляты используют HaI, сырье для
IшталитичеСI{оrо креЮIRrа, и :мансюлальным (38 42) Ta I, rде
дистилляты направляются' на производство масел.
Нельзн не отметить ТaI,же,. что при постоянных темпера туре
II расходе ВОДН,ноrо пара увеличение числа тареЛОIi: приводит к по
вышеНIIlО давления в питательноЙ сенции и I, снижению rлубины
отбора. В отrонноЙ секции вануумной I\ОЛОННЫ обычно установлено
l'
2,
л
V1I
РНС. 1:38. Схеыа
IiO.'IО Iшьr:
1 1'()IJПУС 2 I1С1\Тl1ФllI"J.ЦIIОПНЫС
тарС.;1НII; 3 отБОННlIН; .}, HOH
денсаТОIJ ХО:lOДИЛЬШШ; 5 OTCToH
I111Н; б ХОJlOДIlJlЬНИН.
ЛИНИИ: I мазут; I I вод/шой
пир; I I I IIСCl{ОНДСIIспровавшисся
rазы; IV води; V цирнуля
ЦlfОIшое орошение; y'I GОНОDОЙ
продунт; уН l'удрои.
Вакуумные I\ОЛОННЫ
F1
СложН,ые Iiолоппы ycmalloaol. АВТ
245
4 6 тарелоц. Остаточное давление в эвапорационном пространстве
современных I\ОЛОНН достиrает 15 17 .i1L.i1L р/n. ст., а на выходе паров
из :колонны 5 .i1L.i1L рт. ст.
Над вводом сырья в I\Олоннах устанавливают отбоЙные тарешш
из спрессованной проволочной сеТIШ. Тареш{а орошается флеrмоЙ,
что почти. полностыо устраняет npocI\OI\ н:апель [удрона через сетку
в н:онцентрационную часть I\ОЛОННЫ. ДЛЯ борьбы СО вспениваЮIeМ
вместе с сырьеJlI из печи вводят сили:кон (OI\Оло 0,75.i1Lе/л сырья).
Подобно атмосферным, вакуумные I\ОЛОННЫ снабжаю'тся внутреlI
ними, а чаще ВЬШОСНЫl\IИ отпаРНЬThIИ I\ОЛОННа!\IИ.
Блаrодаря переЧИСJIенным мероприятиям и применению I'луGо
I\Oro ва:куума получаемыЙ OCHOBHOii ПрОДУI\Т тяжелый ВЮ\УУll1
ныЙ rазойль. (с I\ОНЦОМ :кипения 5500 С) прозрачен, имеет низкую
HoI\cyeMocTb и ничтожное содержание металлоорrаничеСI\ИХ coeДII
нений ванадия, НИI\еля п железа.
В;ШУYl\Iсоздающал аппараТура
Сюда относятся ваиуум насосы, эжеI\ТОРЫ, барометрпчес!ше I\OH
денсаторы. Вю\уум насосы осуществляют отсос rазов, их сжатпе
и выхлоп. Различают вап:уум насосы сухие и MOI\pble, поршневые
н ротационные. Сухие предназначены для отсоса толы\о сухих rазов,
монрыо ДЛЯ ОТiШЧЮI rаза вместе с ЖИДI\ОСТЫО. Поршневые сухне
вю\уум насосы имеют производительность 160 200 , L3/.i1Lип и обее
печивают остаточное давление до 30 .i1L.i1L рт. ст. Ротационные Ba
!\уумные насосы снабжены рабочим н:олесом с неПОДВИЖНЫi\lИ лопа T
l\aI\ПI, вставленными э:ксцентрично в I\opnyce насоеа.
До определенноrо уровня насос заполняется водой или друrОII
ЖИДI\ОСТЫО, HeorHeonaCHOR и неразъедающей детали машин, TaI\,
чтобы I\ОНЦЫ лопатOI\ при вращении всеrДа находились в жид!\остн.
При быстром вращении l\олеса вода (ЖИДI\ОСТЬ) отбрасывается !\ CTeH
l\aI\I I(орпуса, образуя равномерное водяное I\ольцо.Между лопа T
l{аци и этим :кольцом в силу ЭIi:сцентричности l\олеса образуются
неодипа1\овые по объему ячеЙIШ . большие внизу, меньшие вверху.
Работу поршней вьшолняет вода. При перпоп половине оборота
вала ячейъ:и УВeJIичиваютея и через эти отперстия засаеывается rаз.
При второй половине оборота ячеЙЮI умепьшаютея, происходит
сжатие 11 выхлоп rазов через специальные отвереТIIН. fлубина Ba
:куума зависит от темпора туры рабочеii ЖИДI(()СТИ. Поэтому воду
подают с возможно более ПИ3I\ОЙ температуроЙ, друrие ЖИДI\ОСТИ
охлаащают в специальных ХОЛОДИЛЬНИIшх.
Ротационные ВЮ\УУ I насосы РeI\Омендуют щнщенять там, [де
всасываемый rаз не содержит сероводорода. ПренмущеСТВОlll ЭТIIХ
насосов являетея возможность их пепос редствепноrо еоединення
с ЭJIеI\ТрОМОТОрОМ, что делает устанош,у I\ОМПaI\ТНОЙ. Ротационные
ваI,уум насосы марIШ РJ\П\' производительностью 720 1800 J1L:J/ч
216
rл. IХ. Реюпифzшац1tоппые 7>олоппы
создают вакуум OI{оло 720 JlLM рт. ст., потребшш при этом мощ
пость 27 49 л. с.
Барометричесн:иЙ I{OHAeHCaTOp (рис. 139) снабжен трубой 3 дли
ной 12 Jlt. В нем осуществляется встречное движение потоков паров
и воды; водяные пары нонденсируются и вместе
с водоЙ через rидравличеСRИЙ затвор стеIШЮТ
в водоем или в Еанализацию. fидравличеСIi:Иi'I
за твор создается тем, что нонец трубы 3 Ha
ходится ниже уровня воды в н:олодце 4. Воздух
и несн:онденсировавшиеся rазы отсасываются
BaH:yYM HaCOCOM или пароструйным ЭЖeIПОрО!ll.
УстроЙство двухступенчатоrо пароструйноrо
ЭЖeI\тора ПОlшзано на рис. 'но. fаз из баро
метричес[,оrо н:онденсатора поступает в Н:Юlеру
всасывания 3, подхватывается струеЙ ВОДяноrо
пара, вытеI\aIощеl'О из сопла 2 под большим (до
10 ат) давлением. Смесь водяноrо пара и rазов,
преобразуя в диффузоре 4 СI\ОрОСТНУЮ энерrJIIО
сжатия, поступает через камеру сжатия в
промеЖУТОЧНЫII нонденсатор 5.
В зависимости от требуемоЙ rлубины Ba
куума пароструЙные эжеl\ТОРЫ имеют число
ступенеЙ от одной до- пяти. В соответствии
с заданноЙ производительностью монтируют
\ lу по два и более пароструйных эжеl\ТОРОВ в по
ТOI\е. Одноступенчатые ЭЖeIПОрЫ используют,
I\orAa rлубина BaI,yYMa не превьпnает
685 JltJlt рт. ст., двухступенчатые, нотда OCTa
точное даВJ!Сние должно nыть не более
50 JltM рт. ст., трехступенча тые 1I пределах
50 1, JltJlt рт. ст. НаI\онец, четырех и пяти
ступенчатые эжеи:торы применяют, I\orAa OCTa
точное давление должно исчисляться долями
миллиметра ртутното столба. В нефтеперера
батывающеЙ промышленности обычно приме
няют ДBYX и трехступенчатые эжеI\ТОРЫ.
Между ступенями монтируют I\онденсаторI,I
для I\онденсации рабочеrо пара предыдущеii:
ступени, а таюне для охлаждения OTcacы
ваемых rазов. В зависимости от свойств отсасываемых rазов и ca
питарных УСJIовиii: применяют I\онденсаторы смешения или поверх
постные I\онденсаторы. Вакуум в системе лимитируется темпера
турой воды, покидаю щей нонденсатор. ТеоретичеСIШ остаточное
давление равно давлению насыщенных паров воды, праI\ТичеСIШ
оно больше и зависит от потерь напора в трубопроводах и l\ондеи
саторах (рис. 141).
7
J
Рнс. 139. Схема баро
MeTpH'leCI\oro I\oaдeH
сатора:
1 норпус; 2 тарел
на; 3 барометричеснал
труОа; 4 нолодец; 5
rидравличесний затвор.
ЛlIюm: r пары и ['аэы
ИЗ вануумпой ноланны;
11 неснонденсирован
ные rазы разложеНIIЛ 11
воздух; III ХОJIOдuал
вода; IY стон воды в
ItпнаЛlfзаЦIIЮ.
л
Сложные h'О;/OIЩЫ УС/11Пllоао,;, АВТ
247
6 v
" 50
о
ЧО
Лl
<::J 30
Е:
<::J 20
е-
1::
t
а
10
О 20 чО ВО 8'0
Остаточное 8аtJленuе,fVIfVI рт.ст.
Рпс. -141. 3авпсшIOСтr, остаточноrо дaB
JIeJШЯ от те1шературы воды:
1 ТСОРСТIIчсснпе данные; 2 данные с учс
том rидравличеCI{Оl'О сопротивления трубо
проводав; 3 остаточное давлеЮIе навсрху
IiО.лонны с I;Qнденсатором; 4 то ше с тепло
оGilIеIШIIНОМ 11 нонденсатором.
Рпс. 140. Сх('ыа двухступенчатоrо
эшен:тора:
а первая ступень шнеIЩIIII; б вторая
ступень эшеНЦJ!JI; 1 паровая HopoGI,a;
2 сопло; 3 наilIера всасывают; 4
ДIIффУЗОР; 5 промешуТОЧIIы!i I;ондеlIса
тор; 6 распылитель.
ЛШIШI: 1 вход пара; 11 вход в сотIO;
IТТ вход воды; ТУ выход HOHAelIcaTa;
у вывод ВОДЯIIоrо пара JlТОРОН ступеIШ
::Э;НСНЦИИ.
Рпс. 142. Двухступенча
тый эжеl\ТОР с поверх
1I0СТПЫМ нонденсатороы:
1 патру60Н для ввода Па
j10B II rаэов; 2 патруGов
для ввода раGочеrо пара;
J псреход воздуха II MB
Toro пара JI нондеlIсатор.
J
z
248
1'..1. lX. РеЮnllфllliаZjl/оnnые 1i0ЛОnnЫ
При ВЫСОI{Оll температуре воды создать rлуБOIШЙ вш,уу,,[ He
возможно. В ТaJШХ УСпОВИЯХ прибеrают 1{ дополнительному HaTHeTa
тельному Э:iI\ентору (бустеру), устанавливаеJlIOМУ перед вводом водя
ных паров И rазов в барометричес!{ий I{онденсатор. TaI\Oii: ЭЖ8Iаор
создает дополните.'!ьныii ваЕУУМ до себя и повышенное дап
пеине после себя. При отсосе неаrрессивных rазов ПрЮIОНЯЮТ
ш
п
l
I
I
I
l
,
,
I
'ч I
I
="ir 5
','
I
I
I
,
Ш
76 ;
Рлс. 143. Схема В1шючеnnя RОIIдепса
тора и аа,е1ПОРОВ:
1 дополннте.чьныi\ эшентор; 2 баРОilIет
ричеСЮIЙ НОlIденсатор; 3 пер вал ступень
шненЦJIН; 4 втора л ступень эшеIЩIШ; :;
UТJетьл ступень шнеНЦIШ; 6 GаРОilIетричес
нан труба; 7 барОilIетрIIчесниЙ нолодец.
ЛИНЮI: 1 водлно1l пар н HeCHOlIдeHCIlpOBaB
Шllесл rазы из ваНУУilIНОЙ НОЛОIlНЫ; 1 1 BOДH
пой пар; 111 ХОJIOдная вода; IY l'аз II
пар в атмосферу.
0. ] 83
.
to'
t 0,72
t::J
0,б7
'tS
'<:s 0,50
о()
0,39
'::З
0,28
0,17
0.08
770
720 730 7*0 750 760
BaKY.!IM, 1'71'7 рт.ст.
Рпс. 144. Сравпптельпал оцешш
аже1ПОРОВ:
1, трехступепчатых; 2 ДВУХСТУIlен
чатых.
диффузор из чуrуна, а паровые
сопла из леrированноii стали.
Для коррозионно аrрессивных
сред пользуются ВыСОhоле
rпрованной сталью, rрафитом и стеI\ЛОМ.
На рис. 142 по:казана I\ОНСТРУ!ЩИЯ двухступенча тото ЭЖeJ-\тора
с промежуточным поверхностным нонденсатором, СОСТОЯЩИ:V1 из двух
СeI\ЦИЙ, неравных по поверхности l{онденсации. Охлаждающая
вода проходит вначале нижнюю СeIЩИЮ, а затем верхнюю. I\.ондепсат
используется для пптания паровых l\ОТЛОП.
На рис. 1/13 приведена система создания rлуБОI\оrо вануума
на нрупноЙ устаПОВI{е АВТ в Делавере (США) *, тде применепы
три последовательно связанных между собой двухступенчатых эжеI{
'" к а 3 ь :11 п п r. И., r по 3 е Ц 1,11 ii .п. А., к а с а т J, Il П В. А.,
С е м е II оп Б. С., НефтеПl'рерабаТЫlJаЮЩ1lе заводы США, rостоптехпздат,
19ь:.!, стр. 68.
Сложные 1>0ЛОlt1lЫ устаповOJ; АВТ
21,9
тора с Еонденсаторами поверхностпото типа. I-tОНД8нсат (OTcaCЫBa
емых паров) ОТI,ачивается MoH:jJыIM Baт{yYM HaCOCOM. ВaI,УУl\1созда
ющан система создает в эвапораЦlIонноlr зоне ь:олонны остаточное
давление 15 17 .щп р/п. ст., а наверху нолонны 5 .ilL.iIL рт. ст.
ВаI\УУ!lшая н:олонна диаметром 12 J1L и производптельностью
по мазуту 3 млн. т/вод оборудована двумя таН:И!llИ системами, рабо
тающими параллельно. Диффузоры эжетаоров первой ступени (бу
стеров) lшеют наибольший диаметр 'l,5.i1L и длину 12 .ilL. ПрпменеЮIe
поверхностных конденсаторов вместо нонденса торов смешения не
толыоo способствует созданию более ВЫСОI\ОI'О ваli:ууыа в "олонне,
но и избавляет завод от отромных Еоличеств затрязненных CTOl,OB,
особенно при перераБОТI{е сернистых и ВЫСОIi:осернпстых нефтеii.
Производительность ЭЖ8!{ТОРОВ исчисляется п:оличеСТВО!ll OTca
сываемых ими паров и тазов в 1 ч. Расход ВОДяното пара на отсос
тазов в эжеп:торах определяется их производительностью и тлубино:lr
ван:уума (числом ступеней эжен:ции). Сравнительная оценна ДBYX
и трехступенчатых эжеI{ТОРОВ плшострируется рис. 14.4.. Из rраФИl,а
видно, что при одном и том же ван:ууме производитедьность Tpex
ступенчатых эжен:торов выше, чем двухступенчатых.
Харап:теристика пароструйных трехступенчатых эжеJ{ТОРОВ I,OH
СТРУIЩИИ fипронефтемаш при оста точном давлении на входе
4.0 .ilL.1L рт. ст. и давлении водяноrо пара '10 тп приведена нюне:
п РОllЗВОДllтельпость, I> /'! 200 400 G O 1000
в том числе ПeJшнденспру
ющи..'Сся тазов, ';' /'t . . . 125 250 400 (300
Расход рабочеrо пара, Ii /ч. . 900 1800 3000 4000
Те шература охлашдающеii:
водЫ, О. С 24 25 25 25
Расход воды, .1t 3 /'t . . . 40 80 125 15r
Отсасываемая эжеI,торами из барометричеСI,оrо l,онденсатора
парО ВОЗДУШная смесь состоит..;из неконденсирующихся rазов тер!IIИ
ческоrо распада сырья, воздуха (засасываемото через неплотности
аппаратуры, выделившеrося в барометричеСIi:ОМ l,онденсаторе нз
охлаждающей воды и поступившеrо вместе с водяным пароы), пеф
тяных паров, сероводорода.
По данным fрозНИИ, Н:Оличество этих rазов зависит от !lшоrих
фю,торов, rлавным образом от типа сырья, температурното режима
и типа трубчатой печи. По этим данным количество неЕопденсиру ,
lOЩIIХСЯ уrлеводородных rазов составляет 0,005 0,42%, считая
на мазут, а l\Оличество инертных rазов соответственно O,001 O, 14 %.
в составе инертных rазов 70 90% приходится на воздух, подсасы
ваемыЙ через неплотности системы.
В табл. 36 приведена характеристИIШ реЕТИфЮШЦИОНПЫХ I\ОЛОНН
атмосферно ваЕУУ!l1НОЙ трубчатой устаноВIШ !I10щностыo 6 !llJIH. т/вод.
Т а б л и Д а 36. ХараItтерпстпка ректифпиаЦIIОННЫХ IШЛОIIН АВТ
.1i I
:S:" :<i <:
.... '"
о . о О.
" 0.1: 1<1 '" '"
" '" ь
----- 1::...
o 1:1
'" ,; О'" о:
.; '" "' о
РеНТИфИRаЦИОfIнаlI о :S: о о ..?j <:; 1<1 :.:;
ноланна ",О 1: о. <: a I!I "'. :<i о ТИП !I'арслон о
<j о> о"" <: <:
о. '" о '"
1:: "';:! '" :.:;
i» ,j 1<1" "'<о
1;; '" 1'; 1::.... о>
, ,.. 0.. 0:0> : O: В '"
о. о o ",,,, о" i::I о
'" '" о 0>",
5 о: о. '" 0.1:1 00 ... О ;!i о:
1'1" 00. 0:S: " о
[:j 8 o !:f" :q'" g' t1 :::t
j:::[ с'3 I::i '" ;>:i j:::[ 17
1'-<<: Р<:.:;
ПреДlJарптельпоrо
испареП11Я
lJepx '120 5,6 0,266 39,6 4,2 453 600 5000 Клапанные 2
нпз 240 5,8 0,327 53.4- 5,0 549 600 5000 Двухпоточ
ные
Атмосфер пая
верх '126 1,5 0,96 35,4 4,65 452 700 5000 ТО же 1
, тарелка K 24 260 1,62 0,745 47,3 5,3 533 700 7000 » 2
Вторичной перCl'ОНКП
.м1
верх 114 4,0 0,476 26,2 4,65 428 600 2800 »
ппз '192 4,2 0,297 54,3 4,75 535 600 2800 }) ')
LJ
.м2
верх 80 3,5 О,за;:] ;:]:i,2 4,2 44'1 600 3600 })
11113 130 3,9 O.;:]i)i) 51,0 4,65 538 600 3600 }) 6
М3
верх 128 1,2 1,03 37,0 4,65 485 600 2800 I-\:лзпаппые 2
ОДIIОПОТОЧ
ПЬЮ
пнз 178 1,6 0,562 41,8 4,55, IiG5 GOO 2800 То ,I;e 4
Отпарпая
;N 1, верх . 180 1,55 0,287 2й,4 3,8 388 600 2800 }) 1
М 2, верх 228 1,6 0,347 35,4 4,'1 423 600 2000 '}) 1
;N' 3, верх 296 1,G5 0,39 48,7 3,О !187 600 2000 Клапшшые
двухпоточ
пые
Стабплпзатор, верх 62 12,0 0,234 13,7 !f,O 512 600 2000 То же 2
ВаI\уу шая
'l'ареЛRП X 15' 18 140 63* 3,48 12,8 5,75 476 700 6400 Клапапные
в RомБIIIlа
ДИН с СIIТ
ча ТЫЫII
тареЛIШ .м 9 10 300 82* 2,59 32,1 4,75 415 900 9000 ТО же
тареЛIШ .м 5 6 368 94* 2,17 15,3 4,3 355 900 9000 »
о.
4
G
7
О
о
О
О
О
О
О
2
2
"'В 111.111 рт, ст.
Ноnтро.п.ъ за работоЙ 7>О.п.оnn
251
I\ОНТРОЛЬ ЗА РАБОТОй РЕКТИФИli:АЦИОННЫХ
КОЛОНН
Для стротото соблюдения режима и условий, обеспечивающих
нормальный ХОД процесса рен,тифИIШЦИИ, необходимо правильно
;жсплуатировать I\ОЛОННЫ. Ведущими фю\торами режима являются
теипература, давление, I\оличество ороmеюIЯ и расход водяноrо
пара или тепла (при наличии I\ИПЯТИЛЬНИI\ОВ) n отrонной части
I\ОЛОННЫ II В ее отпарных С8IЩИЯХ. ДЛЯ наблюдении за температурой,
давлением, I\оличестпом ЖИДI\остей и водяноrо пара служат HOH
трольно пз:меРJIтельные приборы, автоматичеСlше анализаторы
ъ:ачества, . размещенные в наиболее харю\Терных ТОЧIШХ рeI\ТИфИIШ
ционной I\ОЛОННЫ. ПОI{азания этих прибороп позволяют следить
за ходом реIпифинации, Iшчеством ИрОДУI\ТОП и своевременно YCTpa
нять возможные отклопения от требуемоrо режима.
Помимо 1\ОНТРОЛЬНО ИЗ!,lерительных приборов 'реI\ТИфИШЩИОН
ные I{ОЛОПНЫ снабжаются автоматичеСI\ИМИ реrуляторами парi1.метроВ
процесса (термореrуляторы, реrуляторы ПОТOIШ и друrие автоматы,
ЯШIЯющиеся неотъемлемой частью современных реI\ТИфЮШЦИОННЫХ
установOI{).
Важнейшпми для температурноrо режима являются места ввода
сырья, верх п низ рш\тифюшционной колонны, а 'l'аюне места отбора
иромежуточных фрющий, или БOI\ОВЫХ поrонов. "Управление ими
проследим на ноннретных примерах.
Пр1ШСр 1. Б реliТПфШШЦПОIПI0Й Iюлопие с выиосньшп отпаРНЫ 1!l се1ЩПЯМП
переrоняется до мазута леrIШЯ нефть. Требуетсн повысить в беIIзшre содержанпе
фрющпй, выюшающпх до 1000 С, т. е. облеrчпть фрarЩИОНШliЙ состав беизнна.
Решенnе задачп сводится I{ увеличеншо Iюличества подаваемото орошешIЯ,
а следовательно, I{ ПОНlIжепmо те шературы верха колонны при одновремеНПОJ\1
увелнченnи I{OJшчества водяноrо пара в отпарпую 1ЮЛОllНУ. В Итоrе отбор беII
зина УJ\1еIIЬШПТСЯ, а лиrропна увелпчится.
Прпмер 2. В тоЙ же Iюлопне требуется полyчnть 1\еросиноВЫЙ дистиллнт--
с понпженной тюrnературой Iюнца Iшпенпя. Чтобы реШIIТЬ эту задачу, необхо
дщ1О облеrчпть состав паров, поступающих в 1{ероспповую сеIЩnЮ колоПIIЬ!.
Для этоrо понпжают те шературу в сеlЩПII дпзельноrо топшmа, увеЛПЧllDан
1ЮЛПЧОСТВО подаваеыото в эту се1ЩШО орошеНIIЯ. Одповремепно УIJОЛПЧ1шarот
по.'(ачу воднпо!'о пара в отпарную I\ОЛОllНУ дизельной фрarщпи.
Из приведепных примеров видно, что I\ОНТрОЛЬ за работой реI{ТИ
фlIIШЦИОННЫХ I\ОJЮНН в основном сводится к оперированию важ
нейшш'l фактором процесса ректпфюшции темпера турным pe
жимом путем изменения I\оличества подаваемоrо ороmения.
Выбранный температурный режим для эаданноrо сырья и начеств
получаемых из нето Дистиллятов ,поддерживается постоянным aBTO
матичеСЮI при помощи термореrуляторов, реrуляторов расхода
и друrпх аппаратов контроля.
252
rд. JX. Рен,тпФzтаЦllонпъzе подо/шы
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
РЕКТИФИКАЦИОННЫХ IЮЛОНН
ДЛЯ правильноii: эн:сплуатации колонн необходимо соблюдать
следующее.
1. Открывать ЛIOIШ I{ОЛОННЫ можно только после ее пропаРI{Н
и промывки в стротом ПОрЯДI{е, начиная с верхнето. Перед OTKpЫ
тием нижнеrо ЛIOI{а необходимо пустить в нето пар или иметь Ha
тотове паровоii: шланr на случай заrорания кокса.
2. При обнаружении прОПУСI\ОВ в корпусе реIпификациопной
колонны, испарителя, теплообменника и друrих аппаратов пеобхо
димо немедленно дать пар I{ местам ПРОПУСIШ для предотвращении
воспламенении продун:та. При наличин условий, уrрожающих aBa
рИС!I, надо немеДJI8ННО ОТI\лючить аппарат или остановить YCTa
новн:у. Необходимо таюке своевременно устраШIТЬ все неплотностп
в трубопроводах и аппаратуре и не допускать перебоев n работе
вентиляции КЮ{ естественноЙ, тю\: и ИСI{усственнои.
3. При сБОрI{е и ремонте трубопроводов нужно наблюдать за тем,
чтобы в трубах не оставались посторонние предметы. Вся аппара
тура, арматура, измерительные приборы и трубопроводы после
останоВI\:И и ремонта должны быть подверrнуты испытанию на проч
ность И исправность деЙствия.
rЛАВА х
ТЕПЛООБl\ШННЫЕ АППАР А ТЫ
Теплообменные аппараты являются составной частью праI\ТП
чеCIi:И всех теХНОЛО1'ичеCI,ИХ установон: на нефтеперерабатьшающих
и нефтеХИl\!ичесних заводах. Их стоимость составляет в средпем 15%
от общеu стоимости оборудования теХНОЛО1'ичеСIШХ YCTaHoBOI{. Тепло
обменные аппараты используют для Ha1'peBa, испарения, нопдеи
сацип, охлаждения, Ii:рпсталл зации, плавленпя н затвердевания
участвующих в процессе ПрОДУI\ТОВ, а таю-ке нак парО1'енераторы
или Ii:отлы утилизаторы.
Среды, используемые для подвода или отвода тепла, назыпнются
соответственно теплоносителями и хладоа1'ентами. В начестве тспло
носителей Mo1'YT быть прпменены Ha1'peTble 1'азообразные, ЖИДIaIe
или твердые вещества. Дымовые 1'азы IШК 1'реющиЙ теПЛOI-IОСIIтеш>
обычно применяют непосредственно на установках, 1'де СШИ1'ается
топливо, тап НЮ, их трапспортирование на дальпие расстонния
затруднительно. rорячий воздух ИЮi: теплоноситель та юне при
меняется для мно1'ИХ нефтехимиЧ:еСIШХ процессов. Существеuньш
недоста TI,OJ\1 оБО1'рева дымовыми 1'азами и 1'орячим воздухом является
1'РОМОЗДli:ОСТЬ теплообменноЙ аппа ра туры из за свойственно1'О Иl\I
сравнительно НИ3Ii:О1'О 1\оэффициента теплопередачи.
Водяной пар НЮ, теплоноситель используется rлаВНЫJ\I образом
В насыщенном состоянии IШН BblCOli:01'O давления, тю, и отрабо
танный от паровых машин и насосов. Преимуществом насыщен
НО1'О водяно1'О пара является е1'О ВЫСОI,ая теплота нонденсации,
поэтому для передачи даже большо1'О I\оличества тепла требуется
сравнительно немно1'О теплоносителя. ВЫСOIше I\оэффициенты тепло
передачи при конденсации ВОДЯНО1'О пара позволяют иметь относи
тельно малые поверхности теплообмена. :Кроме 1'01'0, постоянство
темпера туры I,онденсации облеrчает ЭI\Сплуа тацию теплообменни
:КОВ. Недостатном водяно1'О пара является значительный рост давле
ния, связанный с повышением температуры насыщения, что О1'рапи
чивает e1'o применение нонечной температурой на1'рева вещества
200 2150 С. При более ВЫСОIi:ИХ температурах требуется ВЫСОl\ое
давление пара, и теплообменные аппараты становятся ;IеталлоеМЮ-IМИ
и ДОРО1'ими.
2511
r д. Х. Теll.лооб.llе/l./l.ые аппараты
В нефтеперерабатывающеЙ ПРОМЫIIIленности в I\ачестве тепло
носителеii ШИрОJ\О применяют ВЫСОJ{онатретые дистилляты И остаТI{.И
переrОJIЮJ, а таюне нефтяные пары. В ряде случаев используют'
высононнтретые сыпучие твердые тела, в том числе твердые 1\a'ra
лизаторы и I\OHC, а танже специальные жидние теплоносители: ди .
фенил, дифенилонсид, сишшоны И высоноперетретую (под давлениеJ\I
220 ат) воду. Все эти теплоносители позволяют вести натреп лишь
до 2500 С. Выше этой температуры передачу тепла осуществляют.
при помощи отневых натревателеЙ трубчатых печеп. Для натрепа
до высоних температур применяют инотда ЖИДI{ие сплавы с ВЫСОJ\ОЙ
температуроЙ нипения: сплав NaN0 2 (40%) + КNО з (53%) +
+ NаNО з (7%) с температурой ЮIllеJIИЯ 6800 С, сплав NaCl +
+ AICl;; + FeCl в моле1{УЛЯрном соотношении 1 : 1 : 1 с температу
рой пипения 8000 С.
КЛАССИФИКАЦИЯ
По способу деiiствия теплообменные аппараты подразделяют
на пoeepX1iOCrrpible и аппараты с;мешенuя. R первоii труппе относятся
теплообменные аппараты, в J{O'TopbIi теплообменивающиеся среды
разделены твердой стенной. B теплообмеННИI\ах смешения тепло
передачririроисходит без разделяющеi'r перетороДJ\И путем непосред
ственното нонтанта между теплообменивающимися средами. При
мером может служить нонденсатор смешепия (снруббер), заполнен
ный насаДI{О:Й. iКидкость CTeJ\aeT сверху Вниз, пары или таз
ДВНТaIОТСЯ противотоном н неЙ. На нефтеперерабатывающих заводах
преимущественно е применение получили поверхностные теШIOоб
меннИJШ. По I\ОНСТРУI{ТИВНОМУ оформлению они делятся на змееви
lНШЬ!.Е\",хипа «труба в трубе» и I{ожухотрубчатые снеподвижными
трубными решеТI{8.ми, с U обра3IIЬThiи трубнами и с плавающей
I'олоВI\ОЙ.
IТо. способу монтажа различают веРТИI\альные, торизонтальные
и напловные теплообменные аппараты. Вертинальные теплообмен
НИIПJ занимают меньше места, но они менее удобны при очистне.
На нефтеперерабатывающих заводах наибольшее распространение
получили торизонтальные теплообменпини.
Змеевиковые теплообменниIOl
Змеевиновые теплообменнИIШ были первыми аппаратами, при
меняемыми для ретенерации тепла мазутов и полyrудронов. Их
унладывали по дну подотревателя сырья. По трубам змеевина про
начивали торячий oCTaTOI\; охлаждаясь, он отдапал тепло сырью.
Вследствие возможности размещения небольшоЙ поверхности тепло
обмена, НИ3I\Ото I\Оэффициента теплопередачи менее 30 YiYidлj(;ЛL 2 Х
Х ч.ерад), ТрОIlIОЗДНОСТИ и опасности в пожарном отношении тание
Н.!lасспфlt/ицпя
?
;);)
теплообменные аппараты не получили распространения. Их при
меняют лишь для разоrрева ,пеI'н:озастывающих нефтеПРОДУIПОJЗ.
Теплоносителем обычно служит водяной пар.
Теплообменные aHHl:i.paTbI (труба в трубе»
ТaJше аппараты представляют собоЙ две трубы, н:онцентричеСIШ
расположенные одна в друrой, в них леrн:о обеспечивается ВЫСОIШЯ
СI{ОРОСТЬ движения теШIообменивающихся сред и поэтому ВЫСОIше
[до 250 /il'iал/(:л 2. ч. ерад) 1 I\оэффициенты теплопередачи.
i. """..
Рпс. '145. ТеIlЛообмеII
НIШ типа «труба n
трубе» RОПСТРУ1{ЦПП
l'пnропефтемаша:
1 вход теплоносите:ш;
11 выход теплоносите
лн; 111 вход HarpCBfl
емOl'О продунта; 1y BЫ
ход lIflrpCnaCMoro про
дунта.
,+JJl
!
1
......:;.-
[Л
I ...,.......
t
'Ш
Их применяют rлавным образом для реrенерации тепла BЫCOl{O
ВЯЗIШХ и леп{озастывающих rудропов и Ii:реIi:ШIr остаТIi:ОВ. rорячий
теплоноситель ЩЮI{ачивается но внутренней трубе, более доступной
для очистки от механичеСI{ИХ заrрязнений или от проБОI{ застьшшеrо
ПРОДУIi:та. Однотрубные теШlообмеиюши «труба в трубе» металло
еМIШ, rромоздки и сравнительно дороrи.
Сейчас теплообменники «труба в трубе» усовершенствованы:
сохранено I{онцентричеСI{ое расположение труб, но эти трубы co
браны в ПУЧОI{ с Iшмерами для перетона теплоносителя (рис. 145).
ТaJ{ОЙ аппарат I\ОМПaJпен и леI'I{О разбирается. Поверхность OДHO
сеIЩИОННОI'О теплообмешпша, отпесенная I{ паружному диаметру
внутренних труб 48 х' 4 :л :лt, составляет 50 :л 2, а при оребренип
230 :л 2. Вес аппарата, отнесенный к 1 :л 2 поверхности натрева,
составляет 146 кТ для rJIaДI{остенных труб и 29,2 кТ для оребрен
ных. Теплообменниr{и «труба в трубе» И3I'отовляют отдельными CeI{
циями и монтируют ДРУ!' над ДРУТОIlI.
Rожухотрубчатые теплообменниIШ
Rожухотрубчатые теШIообменники с нсподвижными трубными
решетками (рис. 146) применяю'f n тех случаях, котда температуры
трубноrо ПУЧIШ и I{орпуса аппарата отличаются не более чем на 500 С.
256
rл. х. Теl1лооб.l1еllllые аппараты
Изrотовляют их с поверхностью теплообмена H 350 .iI 2 дли работы
под давлением 2 25 ат. Трубные ПУЧЮI вьтОJIНЯЮТ из стальных
труБОI, диаметром 25 или 38 JЩ и длиной 3 6 .iI . Теплообменюши
этоrо типа ЭНОНОМИЧНЫ и Иlllеют MH
ниыальпое число соединений на про
I,лаДl\аХ. Вес аппарата, отнесенный
1\ 1 .iI 2 наружноЙ поверхности натрева,
составляет 38,8 к.r для rлаДЮIХ труб
и 22 к.r для оребренных. Недосташи
тат,их аппаратов: невозможность Mexa
riичеСIi:оii ОЧИСТIШ межтрубноrо прост
ранства, отсутствие устройств дЛЯ I\OM
пенсации разности температурпоrо yд
линения труб и норпуса. ПоследниЙ
недостаТОIi: можно устранить примене
. ниеllI Ii:омпенсатора на J:\ожухе, что,
ОДНЮi:О, усложняет КОНСТРУIЩИЮ и по
вышает стоимость аппарата.
ТеплообменпИJШ с U обра3НЫМII
трубами более экономичны с этой
точки зрения. Их применяют rлаВНЫllI '
обраЗОllI в процессах, осуществляемых
под высоким давлением. Тю,ой верти
I\аЛЬНЫЙ аппарат поназан на рис. 147.
ТрубныЙ ПУЧОI\ состоит из неподвижноЙ
t
II
J
t
Рпс. Н.6. Схема 1,ошухотрубчатоl'О теШIOобмеп
шша. шеСТI,оiI 1,ОНСТРУ1ЩП Н.
,
Рпс. 147.. ТеплообмеШIII1; с
U обраЗПЬШ!I трубlШЫП:
1 распредеЛlIтельнан r;О110бна;
2 трубнаrr решеТIШ; 3 u об
разные труБIШ пучr;а; 4 ОПi}ра;
5 поперечпан переrОРОДIШ.
трубной решеТI\И 2, U образных труБОIi: 3 и поперечных переrОрОДОI\ 5.
Трубный ПУЧО1\ леп,о может быть извлечен из I\орпуса теплообмен
нина дЛЯ ЧИСТI\И. Применение ПУЧI\а из U образных труб позволяет
уменьшить до минимума зазор между внешними трубами ПУЧI\а
и Ii:ОрпУСОМ. В результате повышается скорость движения теПЛОНОСII
теля, а следовательно, I\оэффициент теплоотдачи со стороны меж
[{ лассиф иn:ац.ия
257
трубноI'О пространства. Недоста ТI\aMH тю,ото теплообмеННИI\а
являются невозможность механичеСI\ОЙ очисТIШ внутренней поверх
ности труб, малая I'иБI\ОСТЬ в распределении nOToI\a ЖИДI\ОСТН по
трубы! прн мнотоходовых теплообмеННИI\ах. Применяется он для
работы с чистыми средами. ИЗI'отовляют теплообменнИIШ: с U образ
пымн трубами поверхностыо до 150 .i!t 2 для давлений до 50 шп и TeJ\I
пературы до 5000 с; расход металла 64 Тiз/.i! 2.
ТеплооомеННlII\И с плавающеii I'ОЛОВIюii. Особенностыо ТaIШХ
аппаратов является возможность епободноI'О осевото перемещения,
или плапания, одной нз трубных решето!\ в Ii:Opnyce аппарата
I 'J" '
. .
' = H\ /,,
.
-
":. -=.=...--::::... ..: . "
..' =: -=..:;:; =.....z . = : l
Рнс. 148. ДВУХХОД()ВОй теплообмепшш с плавающеii rОЛОВIШП:
1 раСПllСДСЛПТСЛЫН1Я l'ОЛ:ОВJш; 2 тру6НШI решетна; :J Н.:1аUПЮIЦШI rОЛUlllШ.
(рнс. 148). Этим обеспечивается I\Омпенсация температурных удли
нений Борпуса н труб ПУЧIШ. Разъемная I\ОНСТРУIЩИЯ аппарата
позволяет вынимать трубный ПУЧОI\ н чистить межтрубное про
странство от отложений. "Установленные в распределительной I\O
pOUI\e продольные переI'ОрОДIШ создают в аппарате дпа, три и боль
шее число ходов теплоносителя по трубам. Поперечные переI'ОрОДКИ
с вырезами и поворотами их по спирали повышают CI\OpOCTb ПОТОIШ
рабочеЙ среды в l\Iежтрубном пространстве, увеличивая I\ОЭффП
циент теплоотдачи. Типы, основные ПОI\азатели и размеры I\O)1\YXO
трубчатых теплообменнИI\ОВ поверхностью до 2000.ilt 2 станда ртизопаны.
Повышение поверхностн теплообмена ДОСТИI'ается увеличением ЧИСJlа
и ДЛИИЫ оребрениых труб с 6 до 9 .iI И сдвоеииеll! аппаратов. Харю\те
РИСТПI\а теплообмеиииков с плаВающей I'ОЛОВI\ой I\ОИСТРУIЩНИ I'ппро
нефте!lIaШ прнведены ниже:
Наруншыii дпаыетр Rорп"уса
теплообмеНRIIRа, .,t",
ДавлеШIе,
ат
поверхность
IШl'рева, ж'
325
478
529
630
720
900 *
16 40
16 40
15 25
25
16
16
21
53
35 70
50 100
130
41O 870
* ВыполпнеТСfl пз rлаДRИХ поребренных трубои ДЛ!Ilю!l ,
в и 9 ,.
17 Зar;аз 1000
258
rл. х. Теплооб;меппые аппараты
с увеличением поверхности натрева удельный расход металла
уменьшается с 60 до 26 7i3/:ЛL 2 дЛЯ rладких труб пучн:а п до
14 w'з/:лt 2 для оребренных. Потон: теплоносителя в межтрубном
пространстве теплообменнИI{ОВ одноходопый. Для работы в условиях
высокон:оррозионной среды детали трубноrо пучн:а и распредели
тельной короБIШ изrотовляют из леrированной стали.
ПодоrреватеЛIl с парОВЫ 1 пространством (кипятильники)
применяют для подвода тепла вниз рен:тифИIШЦИОННЫХ колонн,
в н:ачестве испарителей, например пропана, в процессе деасфали'и
зации и н:отлов утилизаторов для получения водяноrо пара. Кипя
ТИЛЬНИIШ пьтусн:ают с поверхностью натрева 50 500 :лt 2 . Как видно
117
tш
Рпс. 140. ПодоrрепатеЛЬ 1\IШЯТПЛЬНIШ J{ОПСТРУ1ЩПII l'ппропефтеиam:
I и II тсплоноситеJIЪ; III I! Л,' наrрсвас:шш ШИДIЮСТЪ; 1" _пары.
из рис. 149, этот аппарат предстаliJшет собой двухходовый с пла
вающей rоловн:ой (или u образнымH трубками) пучок теплообменных
труб, вмонтированных в куб с поперечной переrОрОДI{Оll. Подлежа
щая испарению ЖИДН:ОСТЬ поступает в аппарат СНIIЗУ И, двиrаясь
вверх между трубъ:ами, наrревается и частично испаряется, а затем
перетекает через переrОрОДI{У и через нижний штуцер выводится
из аппарата. Образующиеся пары отводятся через верхний штуцер.
Допустимое рабочее давление в корпусе аппарата в зависимости
от температурь! среды составляет 10 40 ат, в трубах ПУЧIШ 40
60 шn, причем чем выше температура, тем ниже допустимое давление.
Пародистиллятные теплообменники. В ЭТИХ аппаратах теШIО
передается от н:онденсирующихся нефтяных паров. Их, в частности,
используют в Iшчестве парциальных I\Онденсаторов (рис. 150) для
обра:зопания орошения и монтируют на реН:ТИфИI\ационных н:олоинах
в rОрИЗ0нтальном или вертикальном положениях. В rоризонтальных
парциалыiых I\Онденсаторах может иметь место неравномерное
термичесн:ое удлинение труБОI{ и в результате перекос трубной
доски, нарушение плотности развальцовн:и труб и образование течи.
Этих недостаТI{ОВ лишены Lвертикальные аппараты с разрезными
плавающими rоловн:ами.
Плассифиnация .
259
ПраI\тичесн:ие коэффициенты теплопередачи в пародистиллятных
теплоо6:менниках следующие: смесь нефтяных и водяных паров
вода 220 270; те же пары нефтепродукт 120 150 у;;каЛ/(Jrt 2 Х
Х ч .;зрад).
t Л
lfТJ
m
Рис. 150. Схема парциальноrо конденсатора:
I и II пары; III ИОНДЩlсат; IV и V хладоаrент.
:Конденсаторы и холодильНИlШ
Первые предназначены для I\онденсации паров, а вторые для
охлаждения прОДУI{ТОВ до заданной температуры. Эти аппараты
выполняют в виде змеевИI\ОВ изrладких или ребристых труб либо
в виде oднo и мноrоходовых кожу
хотрубчатых аппаратов.
ШЩJOI{ое распространение на
нефтеперераба тывающих заводах
получили поrружные KOHдeHcaTO
ры и ХОЛОДИЛЬНИI{и сеI{ционноrо
типа, реже оросительные холо
дильнИI{И, в последние rоды все
чаще при:меняютаппаратывоздуш
Horo охлаждения. Используют
таю-ке нонденсаторы смешения Рис.
(CI\рубберы) .
Поrружпые конденсаторы и
ХОЛОДИЛЬНИIШ выполняют В виде
сплошноrо змееВИI\а или коллеI{
тора с параллельно работающими
змеевиками, помещенными в ящик с проточной водой. У станавли
вают их либо на бетонной I{рыше HacocHoro здания, либо на бетонных
основаниях. 3меевИIШ ВЫПОJIНЯЮТ из ребристых или rладних труб.
17*
ш
Сerщионный 1{Онденсатор
холодильпш{:
1 норпус; 2 трубныЙ пучон.
Линии: I пары продунтu; II ионден
сат; III Холодпан вода; IV HarpeTaFI
вода.
260
rл. х. Теплооб.l!еппые аппараты
ЯщИl{И поrружных I\:онденсаторов холодильн:ИI{ОВ разделены пере
rОрОДIШМИ на сен,ции. В каждой сеIЩИИ размещен змеевю{
(рис. 1'51) для охлаждения данното дистиллята. Охлаждающая
вода поступает в ящик снизу и выводится сверху черен Iшрманы,
имеющиеся в IШЖДОЙ сеIЩИИ. Для уменьшения числа двойников
трубы змееВИl{а либо сваривают, либо соединяют при помощи флан
цев или муфт. В сеIЩИОННЫХ IшнденсатораХ ХОЛОДИЛЬНИll:ах трубы
развальцовывают в трубных решеТI\ах. R решеТIШМ прикрепляют
ВЫПУlшые II:РЫШI{И с переrОрОДIШМИ, создаюЩИМИ от 6 до 8 ходов
для I{онденса торов н от 8 до 12 для холодильников. СеIЩИИ в ЯЩИll:е
с водой обычно размещают в два этажа.
ДJIЯ работы в ь:оррозионно аrрессивной среде змееВИlI:И поrруж
ныж Il:онденсаторов холодильнИl{ОВ изrотовлЛIОТ из леrированной
стали или латуни. Значения I{оэффициента теплопередачи для разных
теплопередающих сред составляют: для паров леrких нефтеПРОДУI{
тов 75 100; для паров тяжелых нефтепродунтов 50 75; для подя
ных паров 245 295; для дистиллятов леrких фраIЩИЙ 75 125;
дЛЯ ВЯЗI\ИХ масляных фрarщий 50 75; для остатиов переrоНIШ
нефти 40 60 11;nаЛ/(JlL 2 .ч. ерад).
Достоинством поrрулrnых нонденса TOpOB ХОЛОДИЛЬНИII:ОВ являю тся
простота устропства и эксплуатации, надежность конструrщии,
большой запас воды, rарантирующий безаварийную работу YCTa
новки при временном преI\ращении подачи воды, и сравнительная
леrкость ОЧИСТIШ поверхности труб от наI{ИПИ и прочих заrрязнений.
Но они rРОМОЗДI{И и требy:rот для размещения больших площадей.
Тан:ие Il:онденсаторы холодильнИlШ имеют поверхность охлаждения
200, 618 и 800 JI 2, длину 7,8 JI , высоту 2,3 JlL, ширину 3,4; 6,0
и 7,8 Jlt и весят соответственно 21, 4'1,1 и 50,81'.
Оросительные IюнденсаТОРЫ ХОЛОДIlЛЬНШШ представляют собой
змеевики, орошаемые снаружи водой, подаваемой по желобам
(рис. 152). Попадая на стеюш rорячих труб, вода частично испа
ряется, блаrодаря чему расход воды примерно в 2 раза меньше,
чем в ХОЛОДИЛЬНИl{ах друrих типов. Еще БОЛЬШИll эффer{т дости
rается распылением воды по поверхности змее)3Иl{ОВ при помощи
распылителей. Оросительные холодильники, монтирy:rот из труб
длиной 6 9 Л . При блаrоприятных условиях (сухом IОIИмате, нали
чии ветра) коэффициент теплопередачи в тarшх аппаратах ДОСТиtает
500 1f,1f,аЛ/(JI 2. ч. ерад).
Оросительные холодильнИl{И выиолняют тюоке в виде шоrо
ярусных параллелеиипедов с расиределительной rоловкоп (рис. 153),
раз:мещенных rоризонтально или вертикально. Тarше аипараты
комиактны и отличаются: высоким коэффициентом теплоиередачи.
Особенностыо их Il:онструrщии является наличие жеСТIШll рамы для
каждоrо ПУЧI\а (яруса), неIшторая изоrнутость труБОII:, I{ocaH и особо
прочиая их вВальцоВIШ в трубные решеТI{И. Для более эффюпивной
вентиляции воздухом оросительные ХОЛОДИЛЬНИl{и оrраждают Ha
НлаССUфЩ;nljllЯ
261
I\ЛОННЫIlПI жалюзн. Более 'ннтенснвное испарение воды в rрадирнях
достиrается наrпетанпе!\l ипп отсосом воздуха одним ИЛИ нес]{о.тIЫ;:ИМИ
Рис. 152. Оросптельныii I\ОНД('НС(\ТОР ХОЛОДНЛЬНИК.
вентнляторамп. Ороснтельные 'ХОЛОДНЛЬНИRИ применяIOТ rлавным
образом на rазобензиновых заводах.
Конденсаторы-холодильники воздymноrо охлаждения. Дефицит
воды в связи с иитеисивным развитием промышлеииости, высоние
Рпс. 153. МНOl'ОЯРУСJШИ IШП-
депсатор ХОЛОДПЛЬПП1,.
напитальные затраты на систему водоснабжении и нанализации,
ВIшючая и водоочистные сооружения, большая площадь, rребуемая
для этих сооружений, а также значительные ::)нерrоза тра ты на пере
н:ачн:у воды I{aIl: при примоточном, тан и при оборотном водоснабже-
нии, вызвали все возрастающее применение в промышленности
аппаратов воздушноrо охлаждения. Эти аппараты по сравненюо
262
rл. х. теплооб tе1ыыыe аппараты
с ВОДЯНЫМИ Rонденсаторами и ХОЛОДИЛЬНИRами удобнее в q!{СПЛУ
атации (их внешняя поверхность не заrрязняется илистыми отложе
ниями и наRиllы,, ухудшающими теплопередачу), менее подвержены
RОррОЗИИ, меньше расходы на ремонт и очист!{у *. Конденса TOpЫ
холодильнИI{И воздушноrо охлаждения (рис. 154) оборудованы пло
СRИМИ трубными ПУЧRами, по ноторым проходит !\Онденсируемый
Рпс. 154. Схема I{Онден
сатора воздушноrо ох-
пажденIIЯ:
1 левал сеНЦIШ; 2 пра-
вал сеIЩИЯ; 3 металлоноп-
СТРУНЦШI; 4 диффузор;
5 увлroннителъ; 6 но'"
леса вентилятора; 7 нол-
лентор 1 вептилятора; 8
прпвод вентилятора; 9
нон.
или охлаждаемый пото!{ нефтеПРОДУRта. Через Э'lот ПУЧОR венти
ЛЯТором ПРОПУСRается воздух. Для !{омпенсации низ!\Оrо RОЭффИ
циента теплоотдачи со стороны воздуха применяют оребренные
трубы. В зависимости от СRОрости воздуха !\Оэффициент теплопере-
дачи I\олеблется в пределах 1O 50 ,,,аЛ/(;ЛL 2 . ч. r-рад). Для снижения
начальной температуры предусматривается ero увлажнение. На
УRрупненных технолоrичеСRИХ установнах используют сдвоенные
аrреrаты. Общий вид нонденсаторов воздушноrо охлаждения при-
веден на рис. 155.
В зависимости от темпера туры вводимоrо воздуха режим работы
одноrо из типов тю{их an;:rapaToB следующий.
ЧИСЛО работающих вентиляторов
Расход воздуха на один конденсатор,
ты.. :!I!з Iч, ,.....",.....
i
Температура ПОС1'ynюощеl'О воздуха, ос
25 20 10 О 10 20 20
222 1 212
200 200 200 200 100 150 75
· m ы е р 1{ О В И Ч В. М., Аппараты воздушноrо охлаждення для техпо-
лоrпческих установOl{ нефтеперерабатывающих n пефтехимпчеС1ШХ заВОДОIJ .
ЦИНТИХИМНефтемаm, 1967.
д еталu, теll.1,Поб,1/епн ЫХ аппаратов
263
Частота вращеНIIЛ вала элеJ{ТРОДВII
raтелл, об/.1шп 975 974 425 975 [,9" 975 425
1 ;)
Потребляемая мощпость ЭJJeJ{ТрОДВП
rателя, пвт 60 60 8 30 8 12 4
Р IIС. j.'55. l' ру IIIШ liO Iцеl!Сато р()п в оцу 1111](1 [О ох.тrа;r;денил.
rабариты этоrо атретата следующие: ширина 4,35 jjt, длина 8,5 jjt,
вес 24 Т; давление наrнетания вентилятора 30 nl'/J1t 2 , Давление в трубах
6 ат. В зимний период при особенно низких
температурах воздуха возможны полное отклю
чение мотора и работа аппарата при eCTeCT E.r....
венной конвекции воздуха.
Конденсаторы смеmения (скрубберы). Тепло-
Оuиен в этих аппаратах осуществляется посред
ством прямоrо н:онтакта I\Iежду ВОСХОДЯЩIIМ
ПОТОRОМ нефтяных паров п орошающеii пх БО
дой. Обычно их выполняют в впде llасадочных
и,;rи полочных I{ОЛОllН. НПiIШЯЯ их часть слv
жит водоотделителем (рис: 156). Конденсаторы
С Ieшения просты в эн:сплуатации и недороrи,
но требуют чистой воды, тю, RaI{ орrанпчеСRие
примеqи (нефтяные продунты, СИОлистыо B(,
щества) MorYT привести 1, окрашиванию I{OH
деIIсата целевоrо прОДУI,та.
ДЕТАЛИ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
РаССI\ЮТРИМ устройство таRИХ важнейших
деталей I{Ожухотрубчатых теплообменных аппа
ратов, I\aI{ переrородн:и, узлы 1,репления труБОR
n н:омпенсаторы теПЛОБоrораСlПирения (рис. 157).
ш
......",..,
Д7
Рис. 156. С1{руббер
холодпльшш Haca
дочноrо тnnа:
1 норпус; 2 пасадна.
.:Iшшп: I ввод паров
IJ rазов; II отвод ra
аов; I II отвод дистил
лпта; IУ отвод воды;
V ввод воды.
264
r л. х. Теплообlo!еп1-tы; аппараты
ПереrОрОДШI делают ХОрДОВЫМИ И радиальными для TpYOHoro
пространства и продольными, поперечными и ВИНТОВЬThШ для
:мюктруоноrо. Продольные переrородки (рис. 158) делят межтруGное
Рпс. '157. Детадп 'теплообменных аппаратов.
пространство на столы,о ходов, сн:олько их имеется в труБНОl\I.
В поперечных переrОрОДI\ах (рис. 159) имеются Iшльцевые зазоры,
через I,оторые пропущены трубы; неБО.iIьшая часть теплоносителя
А переl\1ещается через эти зазоры с по
'" вышенноii СI\Оростыо, что интенсифици
рует теплопередачу. Поперечные переrо
1 J. i"" I ' Q 8
0 bl
t
а
6
а
е
Рпс. 158. Продольные IIере
1'ОрОДЮ1:
а, б хордовыс; в, 2 радиаль-
ные.
Рпс. 159. ПопереЧITh1е переrОРО;lIШ, созда
ЮЩIIе ПОТО1\:
а, б зиrзпrооGРПЗllыit; в ВIIП1'ооuразныii.
рОДЕИ устанавливают тан:, что основно}! потоп двшкется зиrзаrо
образно или винтообразно. Чем ближе поставлены друr т, друrу
эти переrОрОДI'И, тем больше скорость потока и коэффициент тепло
передачи, но тем сложнее очищать за трубное 'пространство от ocaд
I{On и тем выше rидравлическое сопротивление потоку теплоносителя.
Детп.1и теl1.1О0б.llеllпы;с аппаратов
265
I\репленпе 11 размещеНlIе трубон. Для теплообыенню,ов ПРИllIеняют
толы,о цеЛЬНОТЯllутые труБIШ, I,оторые обычно развальцош>ой крепят
в трубных ретешах. На поверхности труБНОll решеТlШ труБIШ
а
tf
t3
0,9
0,3 О ч в 12 16 20
Число рядо[J
Рпс. -160. rрафш;: ЯИОВС1;:ОТО д:ш разлIIЧПЫХ СПОС()UОВ ра мещеIJI.!Л
труБOI{:
1 Iiрпваf! ДЛf! раэмещенил по спосоGу а; 2 то ;не по способу й; 3 ТО а,с по
способу 8.
располаrают по yrлаllI равностороннето треуrольн:ика, рОllIба :или
1\вадрата. Для лучшеп очисТIШ межтрубноrо пространства 01 отло
iRений удобнее располаrать трубки по уrлам IШадрата. В KOHдeHca
;r
: 8
8
--)= ".,
о ,п,
о
е
ж
Рис. -1 Б-1. Компенсаторы теплов()то расшuреuпл:
а r;1)}шеIlсаТО[J ДI!IlЩР; б rофрпрованныЙ I;ОЩУХ; 8 rapllloHb; 2 отБОрТОDlШ I<oa;yxa;
д са':IIJIIIПi; е"""':""" плапшощис rоловнп; J/C плапшощая rолопна С саЛЬНIIIiО:Ч.
торах предпочтительнее размещение трубок по уrлаы ромба с пово
рото:м линии центров нашдоrо ряда под уrЛОl\I ер к rорпзонту
(рис. 160). Блаrодарл :HO""IY нонденсат, стеная СТРУЙI\аМИ на нпже
ле;,кащпе труБIШ, омывает их лишь по 1/4 ОI;:РУЖИОСТН и I{оэффициент
266
r л.. Х. Теплообlo!еппые аппараты
теплоотдачи на остальных 3/4 ОН:РУilШОСТll остается таКИl\I же, как
и в трубках верхнето ряда. .
Сравнительная оценка трех способов расположения труБОI\ на
трубной ДОСI,е иллюстрируется rрафин:ом Яновсн:оrо (см. рис. 160),
дающим величину поправки В коэффициента теШIOотдачи дЛЯ KOH
денсаторов с rоризонтальным расположением труБОI\. Эта поправка
минимальна для труБОI\, размещенных по yrлам Iшадра та.
Н'Оl\шепсаторы тепловоrо расширения. В отсутствие подобных
устройств при повышенной разности температур трубон: и порпуса
ВОЗНИIшет деформация мест развальцоВI\И, нарушается rерметич
ность и образуется течь. На рис. 161 представлены различные I\OM
пенсирующие устройства. Лучшим способом считается применение
плавающих rОЛОВОI\В сочетании сотбортовкой I\ожуха: при этом
уменьшается живое сечение затрубноrо пространства, повышаются
скорость теплоносителя и коэффициент теплопередачи. В rудронных
теплообменниках МОJ-IШО применять плавающую rоловку n сочетании
с саЛЬНИН:ОВЬThI уплотнением.
РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
Расчет теплообменноrо аппарата ведут применительно R выбран
ной I\ОНСТРУКЦИИ и размерам теплообменнин:а, вьrnуснаемото про
мышленностью, ПОСI\ОЛЫ\У для определения I\оэффициента тепло
передаЧи необходимо располаrать ;IJ;анными о скоросrи движения
теплообменивающихся сред.
Первым этапом расчета является составление уравнения тепло
вото баланса:
Q==G1 (qt, qt,) ч==G 2 (qt. =--qt.)
(120)
Q КОЛIIчество
n.n.ал/ч,;
G 1 G 2 1{ОЛIIчество rреющеrо и HarpeBaeMoro теплоносителей, n.а/ч,;
qt, и qt 2 энталъппл rреющеrо потона СОответственно IIрИ начальной и конеч
ной температурах, n.n.ал/n.а;
q t. II qt. энтаJIЬШIЯ наrревающеrосл пОтOIШ при температурах соответственно
входа п выхода из аппарата, n.n.ал/n.а;
Ч коэфф!щиепт дспользовапия тепла (O,95 O,97).
Поверхность теплообмеННИRа F определяют по формуле:
p==
K'J: ep
rде К I\оэффицпент теплопередаЧII, n.n.ал/ (. !2 .ч,. арад);
Тер средпял разность температур (средний тейшературНЬ!й наиор), ас.
Коэффициент теплопередачи вычисляют по формулеl
rде
тешra, передавае:'Iоrо через поверхность теплообмена,
(121)
1
К==
+ Оет +
(;(;1 ЛеТ (;(;2
( 122)
Расчет теплообl<tеппы:r: пппара1l108
267
rlie Ост толщина стешш труБЩi, .1L;"
Л€Т теплопроводность металла трубок, ютл/(.1L.ч,.арад};
а 1 п а 2 I{оэффициенты теплоотдачп с ШUI\ДОЙ стороны с тешш, КRал/(.JL 2 .ч.ерад}.
Коэффициент теплоотдачи является фующией физичеСIШХ свойств
теплоносителей (плотности, теплоемкости, теплопроводности, ВЯ3
кости), скорости И направления потоков, материала, длины, диа
метра и состояния поверхности трубок. Коэффициенты теплоо;rдачи
тем больше, чем выше CKO
рость потока теплоноси
теля п меньше ето nЯ3
I{OCTb.
t, 7:
'
о о
' I,zp % . 1j t "
t,
t l
:2
t a
1:',
2;, .....
31. Z'2
7:,
а
е
Рпс. 162. Схемы теплообмена (t те шера-
тура rорячеrо теплоносителя; 1: TeMnepa
тура Холодпоrо теплоноснтеля):
а параллельный ТОН (прямотон); б ПРОТIIвотон;
в переI,рестныЙ тон; а смешанныii ТОН.
I , t ,
" ;, ,
"' а tf 1:,
Рпс. -163. KpIIВыe изменения
температур теплоносителя:
а прп параллельном тоне; б
при протпвотоне; t температура
l'орячеl'О теплоноситеЛf!; 'с темпе
ратурп холодноrо теПЛОНОСIIТСJlf!.
При конденсации смеси нефтяных и водяных паров I\Оэффициент
теплоотдачи можно подсчитать по правилу смешениЯ!
а== анлQнп+авлQвл
Qнл+Qвп
(123)
rlie а Iш п а вл коэффицпенты теплоотдачп соответственно ДJIЛ нефтяиых иве.
дяных паров, Rкал/(.1L .ч,'арад);
Qнл п Qвл I\олпчество тепла, выделяющеrося соответственно прп I;oIIlieH
саЦIIи нефтяных п водяных паров, ';RПЛ/ч,.
ДЛЯ расчетов мотут быть приняты следующие величины I\ОЭффИ
циентов теплоотдачи:
а нл == 700 1500 Rh'ал/ (.п 2 . ч. арад)
a BI1 ==5(ЮО 10 ()()О КRпл/(.1/2. ч. арпд).
Средняя разность температур. Возможные схемы теплообмена
представлены на рис. 162. На рис. 163 представлены кривые 'изме
нения температуры при параллельном токе и противотоке. И3 этоrо
рисунка видно, что при параллельном токе конечная температура
натреваемото потока 't 2 ниже 1\онечной темпера туры rреющеrо
теплоносителя t 2 , при противотоке конечная температура натрева Т2
может быть выше конечной темпера туры rреющеrо теплоносителя t 2 .
При одних и тех же температурных условиях (tl' T 1 , t 2 , Т 2 ) в случае
268
rл. х. Теllлооб.1LеU/lые аппараты
параллельпоrо тон:а и ПРОТИВОТOI\а последний обеспечивает большую
среднюю разность температур, а следовательно, меньшую поверх
ность теплообмена. Прп п:онструировании теплообменных аппаратов
стремятся обеспечить ПРОТИВОТОI\, что не всетда удается, поэтому
мноrие теплообменные аппараты СI\Онструированы по принципу
переп:рестноrо IШИ смешапноrо TOI\:a.
Среднюю разность темпера тур для ПРЯМОТOI\а ИЮI ПрОТИВОТОI\а
вычисляют по форыуле:
t:J
Cllopocmb поmОIlG
Рпс. 1Б4. I{plIlJbIe ДШI
выбора оптшraльпо.ii
CI{QpOCTII ПОТО1{QВ в
теплообменнпке:
1 амортизационпые
затраты; 2 8нсплуата
ционные затраты; 3
общие затраты.
/'"t" /',,tl{
"ер /'"
2"Ig
,а /'"t"
rде /'" t" II /'" [" ббльшая п мепьшая разпостп Te)I
перnтур мешду теплопосптелтш.
/',,[
Если м " 2, то среднюю разность теl\Iпе
J(
ра тур с поrрешностыо не более 4 % МОiIШО
вычислить I,aI{ среднеарифметичеСI\УЮ:
(124)
М,,+М,{
"ер 2
(125)
При теплообмене перенрестным или CMe
шанным TOI{OM среднюю разность температур
вычисляют по формуле:
"ер == е"ер. прот
(126)
rде "еР.llРОТ средняя разность температур, ВЫЧlIслеп
ная тю, же, 1,aI, для протпвотона;
е поправочный Ъ:ОЭффIЩиент (находптся
по специальным rрафю\ю\r "').
Потеря напора в теплообменных аппаратах. Выбор СI\ОрОСТИ по
TOI\a теплоносителя и допустимой потери I'Iапора в теплообменных
аппаратах связан с общей схемой процесса. В ретенераторах тепла
пародистиллятов ваI\УУl\ШЫХ I\ОЛОНН потери напора на паровых
ПОТОI\аХ исчисляются неС1\ОЛЫШМИ миллиметрами ртутното столба.
Для паровых ПОТОI,ОВ атмосферных I\оЛОНН и I\ОЛОНН, работающих
под давлением, потеря напора может достиrать значительно больших
величин. Расчет потери напора ведут по известньш уравнепиям
rидравлИI\Н, учитывая местные rидраШlичеСI{ие сопротивления, поз
НИI\ающие при прохождеНИII ПОТОI\а через прорези в переrОрОДI\ах,
между переrородп:аl\IП, прп обтеп:анин труб, на поворотах и т. д.
С увеJIПчением С1\ОрОСТИ ПОТОI\ОВ растет и коэффицпепт тепло
передачи, однако прп этом ПРИl\Iерно пропорционально Iшадl1аТУ
скорости растет потеря напора, а следовательно, и стоимость перр
I\ачеIС Оптимальные УС.'IОВIIЯ находят расчетом соответственно минп
'" СпраlJочшт ХПИПЕа, т. V, l:Iзд. «Хпмпл», 1966, стр. 547 550.
Выбор типа, теплооб.llеппlшов
269
JlIaJlьноii: суш,oIe - аМОРТIIзационных и эн:сплуатаЦИОIIНЫХ затрат по
l'рафин:у, приведонному на рис. 164.
ПРИМОllение вычислитеJIЬНЫХ машин, СОI\ращает ПРОДолжитель
пость расчетов и позволяет решать задачи по оптимизации пара
метров ПРООI{тирования. Стоииость топлооБJ\ЮННЫХ аппаратов зависит
от мноrих Фю{торов: величины ПОl}ерхности теплообмена, применяе
JllblX материалов, Н:ОНСТРУIЩИЙ, рабочей температуры, давлешIЯ
и т. д. Тан:, при повышении давления с 6 до 43 шп стоимость аппарата
возрастаот 'на 60 %, а с повышение I темпера туры с 300 до 480" С
в 2 раза. Наибольшую стоимость при даннойповерхпости тепло
обмена имеют теШlOобменнш{и с плавающей rолош-\ой, наимень
шую с j-I-\есТI{ИJ\Ш трубными решеТI-\аМИ.
ВЫБОР ТИПА ТЕШIOОВМЕIППШОВ
При выборе теплообменноrо аппарата необходимо учитьшать
следующее:
Н:ОНСТРУКЦИЯ дошина быть по возможности простой, позволяющей
затрачивать минимум времени наразБОРI{У и сборн:у аппарата при
ремонте и смене деталей;
должна быть обеспечена необходимая прочность и надежность
в работе;
металл, из н:оторото изrотовлен аппарат, должен противостоять
I{ОррОЗИИ.
Важным фаI{ТОРОМ при выборе является число ходов в тепло
обменном аппарате. В мнотоходовых теплообменниках достиrаются
более высокие коэффициенты теплопередачи, но они менее удобны
в эксплуатации. ТРУДНОСТII в данном случае связаны с разборкой,
ЧИСТl{оlr и сБОрI-\ОЙ этих аппаратов, а тю{же с rерметичностыо пере
rорОДОI-\. Опыт перерабоТI{И сернистых нефтеii: * ПОI{азьшает, что при
частом вытаскивании пучков для очистн:и из теплообмеННШ{QВ
с l\ВУJ\1Я и большим числом потоков переrОрОДI\И леrко теряют форму,
что затрудняет демонтаж и монтаж пучн:ов. Поэтому предпочитают
применять теплообменпшпr одноходовые по I-\ОрПУСУ и двух ходовые
II трубном пространстве.
Теплообменнш\И «труба в трубе» применяют дли высон:овязн:их
и заrрязненных мазутов и тудронов. Хорошо противостоят cepo
водородной II хлористоводородно:Й I{ОРРО3ИИ в I{онденсаторах труБIШ,
И3 адмпралтеПСI{Qrо сплава (70 % Cu, 1 % Sn, 29 % Zn). Поrружные
I\опденсаторы из чуrунных труб в этих условиях работают менее
2 JleT, ПУЧI{овые же н:онденсаторы из этоrо сплава работают более_
5 лет. Решетки и ДРЫШI{И пучков В последнем случае были И3
'" к п с е л е в Т. А., Прю{тнка перера60ТIШ cepHIIcToii нефтп, l'ос-топтех
пздат, 19-19, стр. 164 179.
270
r л.. Х, Теплооб.1tепli.ые аппараты
нержавеющей стали. Для ::шономии леrированной стали n ла ТУНН
применяют решетки И3 биметалла.
Для работы в высокоаrрессивных средах (серной и СО,ТIяной !шслот,
треххлористоrо алюминия и др.) в процессах выпарки, н:онденсации
и охлаждения под давлением до 3 ат применяют rрафитопые/ теn:IO
обменнИIШ поверхностью 1,6 240 м 2 с прокладками И3 политетра
фторэтилена (тефлона). Тю{ие теплообменнини успешно эксплуати
руются в СССР на фабринах иснусственноrо волокна, а тю{же на
нефтехимических заводах. Применяют теплообменные аппараты Н3
yrлеrрафитовоrо ма териала антеrмита.
Для борьбы с !{Оррозией теплообменнИI{ОВ внутреннюю или Ha
ружнуlO поВер,ХНОСТЬ металличес!шх труб и внутреннюю поверх
ность !{ожухов облицовывают стеклом: применяют плакирош{у,
сочетающую механичес!{yrо прочность одното металла с норрО3ИОН
ной СТОЙI{ОСТЬЮ друтото. Тю{, тош{ий слой нержавеющей ста:IП
прокаткой соединяют С"JIИСТОМ обычной уrлеРОДИСТОll стали. ПрИl\Iе
няют иноrда электролитичес!{ие или химичеСIПIe по!{рытия, образу
ющие противокоррозионную плеш{у на I{ОНСТРУI{ЦИОННЫХ MaTe
риалах. При случае неСQвместимости ПРОI\ачиваемой жидкости
с материалами труб использyrот биметаллические трубы, например
И3 НИI,елевоrо сплава с одной стороны и ашоминиевоrо с друrоЙ.
СТЕПЕНЬ PErEHEP АЦИИ ТЕПЛА
Оптимальный предел реrенерации тепла пародистиллятов, ди
с тиллятов И оста тков переrонки для подотрева сырья предопреде
ляется ЭI{ОНОМИКОЙ процесса. Чем больше реrенернруется тепла, тем
больше поверхность теплообмена и число ретенераторов, выше
rидравличес!{ие сопротивления, а следовательно, и расход энерrии
на их преодоление. Кроме тото, чем выше температура предвари
тельноrо подотрева- сырья, поступающеrо n отневые наrреватели
(печи), тем выше (в отсутствие воздухоподоrревателя) должна быть
температура отходящих дымовых таЗ0В и нюне I{. п. д. печей. Так,
в среднем повышению температуры натрева нефти на 10 С COOTBeTCT
вует повышение температуры отходящих дымовых таЗ0В на 60 С.
Сопоставление за тра т, обусловливаемых усилением реrенерацпи
тепла, со СТОИl\ЮСТЫО сэкономленноrо ТОПЛ1ша позволяет выбрать
экономичеСI{И целесообразную степень реrеперации тепла для дaH
ной технолоrичесной устаНОВ1\И.
Распределение тепловой иаrрузни между реrенераторами тепла
и ХОЛОДИЛЬНИI\аМИ зависитот мноrих факторов и примерно COCTaB
ляет 1 : 2 для светлых нефтеПРОДУI{ТОВ и 2 : 1 для масляных дистил
лятов и остатков переrопки нефти.
Эh,спЛ!lатаЧllЯ теплооБJl!еппых аппаратов
271
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ
АППАРАТОВ
Для сокращения потерь тепла в окружающую среду теплообмен
НИIШ ИЗ0ЛИРУЮТ. Один И3 вариантов терМОИЗ0ЛЯЦИИ теплообменноrо
аппарата следYIОЩИЙ: цилиндрическая часть аппарата ИЗ0лирована
маСТИЧНЫJ\о[ материаJIO:V1, ОШТУIштурена слоем асбоцемента и обли
цопана ТОНЮI1'1 листом алюминия. fолоВIШ аппарата несут собствен
ную теШIOИ30JfЯЦИЮ, I\оторая связана с изоляцией цилиндрической
части соединительнымп I{QЛЬЦЮ\Щ. ДЛЯ облеrчения демонтажа аппа
paTD. перед ЧИСТI{QЙ труб теплоизолирующий пожух выполняют
Н3 двух ПОЛОВИНО1\ И IIIOHTIlPYIOT внахлеСТI{У.
Эфф81{ТИВНОСТЬ работы теплообменнIПШ зависит от степени
чистоты поверхности теплообмена.
ОтложеНIIЯ в теплообменных аппаратах MorYT быть двух видов:
твердые OIшлина, наюшь, ПРОДУI{ТЫ 1\Орр03ИИ металла, I{QI{C
п др.; пористые рыхлый кот{с, тина, rрязь, КОI{совая пыль, сажа
И др. Эти отложения снижают коэффициент теплопередачи и, ПaIi
следствие, температуру Harpena сырья на выходе И3 теплообменнИIШ.
Чтобы поддержать коэффициент теплопередачи на должном уровне,
заrрязненный ПУЧОI{ теплообменных труб периодически очищают от
отложений. Обычно для однотипных теплообменников используют
запаСНОlI пуч о Т\: теплообменных труб, заменяя им заrрязненный
Влшнпrе заrрязнешili ПОlJерХIIОСТП труб па 1шэффпцпепт теплопереда'lII
МОШIIО пропллюстрпровать ЩJlшерЮ1.
ПрПnlер. В теплооб 1епншш «труба в трубе,) теплооб reнные стальные трубы
со стешшмн ТОЛЩПIIОП бет == 2,5 JI!.1! п 1шэффпцпентом теплопроводностп ЛеТ ==
== 10 т,ал/ (.1! . Ч . ер ад) покрылпсь слоем I,01;ca ТОЛЩИНОЙ 2 .11.-1!, Л К ==
== 0,15 ';'';'ПЛ/(.1!.ч,.арад) п слоем QJШЛПНЫ ТОЛЩИНОЙ 1 .1!.1!, Л ОК ==
== :2 ,;,,;,пл/ (.1!'ч, . арсд). Требуется сравшfТЬ 1шэффпцпенты теплопередачп для
чнстоii п заrрнзнешюп поперхпостей прп условпп, что 1шэффициенты теПJIО
отдачп состап,;]яIOТ: для мазута 272 1tn'ПЛ/(.1!'!.' ч. арад) п для цилиндровоrо ДH
СТШIJIята 886 ю,ал/ (JI!2. ч. ар ад) .
Реш е п п е. Козффпцпепты теплопередачп для обоих случаев определяют
по фОРМУJ]е:
[(== 1
+ бет + + бок +
а: ыаз Лет ЛК Л ОК а: Ц.д
Для чпстоii поверхпостп 1ШЭффПЦlIепт теплопередачп равен:
Кч
1
1/272+0,0025/40+1/886 ===204 ,;,,;,а.л/(Jlt 2 .ч.ерад)
Для заrрязпепноii ПОlJерхпостп:
J{ == . 1 .53,5 ,;,,;,а.лj(:lt2. ч. ерад)
l' 1/272+ 0,0025/40 + 0,002/0,15 +0,001/2+ 1/886
Кю; ВIЦIlО, n резудьтате заI'рязпешIЯ 1;оэффпцпент теплопередачи СШ1ЗИЛСЛ
почт!! n 4 раза.
272
Тл. Х. Теплооб.1Iеll/!ые аппараты
Некоторые из этих отложений леrI{О отделяются при продуш.;е
паром, друrие при ПРОМЫВI{е водой, третьи ТОЛЬRО механичесн:и;н
путем. ПРЮ';ТИI{уется применение ХIOlичеСI{ИХ peareHToB (минераль
ных IШСJIОТ). ОЧИСТRУ теплообменных аппаратов ведут спедующим
образом.
При механичеСI{ОЙ ОЧИСТI{е аппарат раСI\рывают, ПУЧRИ труб
вынимают из I{ожуха. Отложения в мештрубном пространстве отGи
вают притупленными зубилами и JJСЮ мелочь удаляют скреБIШЫй
или металличеСRИМИ щеТI\аМИ. Внутреннюю часть труБOI{ очищают
шаРОШI,:ами или длинными стальным:и прутьям:и. При ЧИСТI,е поrруж
ных I{ондонсаторов и холодильюшов спускают воДу, а тину II rрязь
выбрасывают из ЯЩИRа. Нarшпь часто прочно удерjщшается на
поверхности IIIеталла и трудно поддается даже lIIеханичеСIШЙ ОЧйСТI{е.
Заслуживает внимания ТЮ{ называемый абразивный метод ОЧИСТJ\И
Iшжухотрубчатых теплообменнИI{ОВ. Метод состоит в удалении pыx
лых осаДIШВ из труб теплообменнИI{ОВ ПРОМЫВI{ой их водной взвесыо
песка. '
Число теплообменных аппаратов па современных укрупненных
и I{ОllIБИНИI10ванных технолоrичеСRИХ YCTaHoВI\ax и нефтеперераба
тывающих заводах в целом исчисляется деСЯТI\аМИ и сотнями. :Напри
мер, па АВТ со вторичной переrонной мощностыо 3 шлн. т/аод их
число Достиrает 132 с общей поверхностью 22,5 тыс. JlL 2 , а на АВТ
:мощностью 6 илн. т/аод 67 ШТУI{ с поверхностью 54 тыс. J1L 2 .
r л А В А ХI
ТРУБЧАТЫЕ ПЕЧИ
I\ЛАССНФИI\АЦИЯ
Трубчатые печи являются ведущей rруппой отневых Harp BaTe
лей на большинстве теХНОJlоrичеСIШХ установ.OI, нефтеперераба TЫ
вающих' и нефтехимичеСIШХ заводов. Впервые они предложены
РУССRИми инженерами В. r. ШУХОВЬП\I и С. п. rаВРИЛОВЬTh1 п прежде
всето нашли прим:енение на промыслах для деэмульrированин
нефтей. В тоды первой мировой войны трубчатые печи сталп' приме
нять на нефтепереrонных заводах, заменяя ими маЛОПРОИ3ВО)Iптель
ные цилиндричеСI{ие I{убы с НИ3IШМИ Е. П. д. Первые трубчатые
печи были I\OCTpOBoro типа с восходящим ПОТOI\ом ДЫIlIOВЫХ rазов.
В этих печах верхние ряды труб змееВIIIШ были недоrрущены в тепло
вом отношении, тотда IШI{ нижнде ряды переrружены JJ часто пр()
rорали; I\. п. д. этих печей ТaI,ще был НИЗОI\.
На смену печам ностровото типа пришли печи I\онвеI,ционные,
n I\OTOpblX змеевИI\ труб отделен от памеры сrорашIЯ перева:rьноii
стеной. При ЭI{сплуатации: ТaI{ИХ печей были установлены сущестп('н
ные недоста ТIШ: ВЫСОIШЯ, темпера тура дымовых таЗ0В над перевал b
ноН: стеш\ой, оплавление и деформи:рование IШрПИЧНОП Е:raДЮI,
протар труб верхни:х рядов змеевшш. Для снижения температуры
в топочной Iшмере ПРИI\'[еняли реЦИрI\УЛЯЦИЮ дымовых rазов и ocy
ществляли rорение тошiи:ва 'с повышенным I\оэффици:еНТО;\I JIзбып;а
воздуха. Одню\о повышенный расход воздуха сннжал 1\. п. Д. печсii
и не ум:еньшал проrар труб.
И толы{о ЭЩJaнированием топочной намеры и увелпчением ее
o ъeMa были созданы нормальные условия для работы ЗlllсеВИI\а.
Были созданы трубчатые печи радиантноrо типа. В ранних HOH
СТРУIЩИЯХ таRИ:Х печей трубы потолочноrо ЭJ\рана защищали от
CIIJIJэHOrO воздействия пламени манжетами из оrнеСТОЙЕоrо :ма TC
lшала. rофрированпыми чуrунными маШI\етами на I\ОПВ8J\1:I;ионных
трубах повышали поверхность натрева в I\ОнвеIЩИОННОЙ ЕЮllере
печи. В результате ЭI\ранирования ПОТОЛIШ печи усилилась пере
дача тепла радиаци:еп, снизилась темпера тура Дымовых таЗ0В над
перевалом и: отпала неоБХОДIIМОСТЬ' в защи:тных манжетах и рецпр
Rуляции ДЫМ:ОВЫХ таЗ0В. Для МaI\СИllшльноrо ИСПОЛЬЗ0вания тепла
18 3аназ 1000
271(
Тл. XI. Тру6,tатые пеЧll
радиации стали: сооружать печи: с БОli:ОВLIМИ, а позже и с подовыми
ЭI\ранами.
На нефтеперерабатьшающих и особенно на rазоперерабатыпающнх
заводах нашли ПРИII-Iенение вертикаJlьные цилиндричеСIше печи
с трубаШI, расположеннымп по поверхности: цилиндра (рис. '165).
Этим Дости:rаетсн равномерная тепловая HarpY3Ra' труб. Тюше
J
t;.
/
I
I
/
: .. .
l4 .
1
Ш
.............
1
Л
Л
'+
t I 1
РIIС. 1(i5. ВеРТlI'ШJIЫlaЯ ЦПЛIПIД
}JIIЧССЮ1Н 11(''11,:
1 норпус; 2 трубы; 3 форсушт;
4 раДlIнрующнiI ({онус; 5 ДЫ;\ЮВПН
труба.
PIIC. Hj(j. Схема ДIJУХI\ЮIе}Jllоii пе'1II ()
вОСХОДЯЩШI ПОТOI,ОЫ ra30B:
1 раДШ1IIТНПП J{:1i\ICpn; 2 НОIIDСВЦlIOIIНПН иа
мсра; 3 ПОТОJI0ЧIIыil :JН(JПII; 4 GOHolloil энран;
5 ФОjJСУШШ.
ЛЩIIШ: J, J r сырье; J IJ дымовые rазы.
печи I":ОМПЮ":ТНЫ и транспортабельны, напряженность их топочноrо
пространства Достиrает 75000 1i1iаЛ/(J1L 3 .ч). Вверху orHeBoro Harpe
вателя подвешен нонус И:3 жароупорной стаJIИ, способствующей
р ШНО!.\Iерноыу narpeBY сырья по длине труб в результа те повышения
СI\ОрОСТ:И потон:а Дымовых ra30B в верхней Части печи. Наrреватель
ный 31\юевйI\ собран :И3 U образных трубных СeIЩИll. Для подъема
труб и ре:\lО11Т:ИЫХ работ служит тельфер, перемещающиiiся по MOHO
рельсу, прш\репленному I\ОЛЬЦОМ I{ Дымовой трубе. Печь обслу
ж:ивается ra30BbIMll rпреш..:ами в поде печи.
ВОСХОДЯЩllii nOTol": дымовых ra30B осуществляется таюне в печах
с rОрП30Н'l'аЛЬНЫl\l раСПОЛОiI..:ением труб змеевю..:а (рис. '166). Про
Общая :тpaHтnep иcтnиHa
275
дунты сrорания, пр(')йдя СIШО3Ь потолочныii ЭI.;ран 3, поступают
в I\онвеI\ЦИОННУЮ памеру 2, расположенную над трубами потолоч
Horo ЭI{рана. Последние переирыты оrнеупорными плитами COOTBeT
ствующей формы, что обеспечивает равномерное распрсделение
;g;ымовых ra30B у радиантных труб.
t А
I
:" Gэ?фGэФэ;
эОФэ-
эо-.ЭФGЭЭ Ф ' 2
, ')-G'Ф-е
. эф.Фф v
" ФФФЭ
. ОэФоФэЭэ"
;. Э.f!J-Эф "
-ф-ф э.о
ф
е
е
О0
:
:Ф
e
(;,
'е
еф
оф
еф
е,
, 10100", r
J
З,
. е,
'.
' : ; o' :' . '.O . r. ' a:
!
РПС. 1Ы. Схеми. I!еЧlI С UUЪ()'\IJJU lra
ст][льным пламенем:
1 форсунна; 2 вертинальнал стеш;n; 3
БОНОDоii rщрап; 4 ПОТОJIочныii rH pnlI; ,'j
нонвеНЦlIОIшап намера.
Рнс. 1 ()8. Схема пеЧII uе('ПЛЮlщшuru
rорешrя:
1 трубы радпаП:РIоii НШ\IеjlЫ; 2. трубы
НОllПСRЦllонноii l\D.l\1epbl; з Gесплаl\1Сll
вые ШllIельнъlC rореЛIШ; 4 дъr;нoBan труОа.
Разновидностыо печей с восходящи:м нотоном ra30B является
трубчатая печь с объемно настильным пламенем (рис. 167). И3 Ha
I\ЛОННЫХ фОрСУНОI{ 1 Фю{ел направляют на раСПОJlOженную посре
дине печи веРТИI{альную стеш\у 2 из шароупорноrо материала.
По этой стеш\е фанел IШI{ бы стелется, что способствует равномерному
излученИIО тепловой энерrии на трубы БОI\ОВЫХ 3 и потолочных 4
энранов. Двиrаясь вверх, топочные rазы отдают тепло трубам I\OH
веIЩИОННОЙ намеры 5 и направляются да.лее в ДЫМОВУЮ трубу.
Более совершенными и ЭI\оНОМИЧНЫllIИ являются трубчатые печи
с излучающими стеНI\ами И3 беспламенных панельных rope.1l0I\ и. ДBYX
сторонним облучением труб змееВИI.;а (рис. 168). Одна И3 таЮIХ печеЙ
I\ОНСТРУШ ИН rIшронефтемаш представлена на рис. 169; она работает
на rазообразном топлпве, ноторое сжиrается в rореш\ах (рис. 170),
выполнеИllЫХ в виде I\ерамичеСI\ИХ ПРИ3М 7 (ПРИ3МЫ являются OДHO
временно сборными элементами стен печи). При сжиrании rаза
18*
276
rл. XJ. Трубчатые пе'lll
n туннелях I{ерамичеСI{ие ПЛИТI{и НaI\аливаются и интенсивно излу
чают тепло на поверхность радиаитных труб, расположенных в шах
матном ПОрЯДI\е на расстоянии 600 1000 .iltJlt от ПЛИТОI\. :Монтируя
панеЛЬИLIе rореш\и иа протпвоположных сторонах печи, можно
'облуча ть трубы с двух сторон. Поэтому ТaIше печи названы печаllIИ
двухстороннеrо облучения.
РIIС. 169. Печп с IIзлучающшш степюш из беспла;уreнпых
панельпых rорелOI{,
в от;шчпе от ранее опнсанных печей, работающих на ЖИДI{ОМ
топливе, пеЧII с излучаЮЩIThIИ стеш.taми помимо ВЫСОI{ИХ теплотехни
ЧОСIШХ ПOIшзателей обладают меНЬШThvIИ rабаритами, требуют меньше
металла и оrнеупорноrо I\ирпича. Их ВЬШУСIШЮТ теШIОВОЙ мощностыо
6 20 млн. ппалjч. 3меевИIШ собирают И3 труб диаметром 102
152 JltJlt, длиной 6 24 ,л,t. Печи оборудуют rореЛIШМИ, отличающимися
размерами ЭЖ8!пора, сопла, а также числом туннелей (100 и 169
соответственно). Н.оличество металла на 1 млн. ппалjч для печей
с излучаЮЩThvlИ стешшми I\Олеблется от 11,6 до 8,1 тп против 16,8 тп
для двухскатных печей.
Общая .тпратпеРllСl11щт
277
На рис. 171 приведена схема трубчатой печи беспламеннorо
rорения с железобетонными стенами RОНСТРУI\:ЦИИ rипронефтемаш.
Она выполнена И3 сборных ребристых панелеЙ толщиной 150 Jl JI .
Между ребрами панелей заложены теПЛОИЗ0ляционная RлаДна И3
Диатомовоrо нирпича и минеральная вата слоем толщиной, обеспечи
вающей температуру наружной поперхности стен прп:нерно 4.5 а С.
ДЛЯ монтапш БЛОI\ОВ беСПЛaJненных
rореЛОR в боновых стеюшх преду
смотрены проемы. "Устойчивость
перевальных степ обеспечивается
Рпс. 170. Беспламепиая паиельная ro
решш:
1 стальная труба; 2 эшеитор; 3 сопло;
4 реrУJIЯТОР воздуха; 5 И30ЛfIЦIIOIIIШЯ про
слоiiна; 6 норпус; 7 нераilIпчеснпе приз;\!Ы.
2
4-
Рис. 171. Схема трубчатой печи
беспламенпоrо rорения с шелезо
бетонными стенамп:
1 железоGетонные Gлони; 2 rазо
выЙ НОJIЛCl;ТОР; 3 воздушныЙ напал;
4 блOlШ rорелон; 5 труоы радиапт
ноН намеры; 6 нопвенциопнtlН на1\1ера.
трубными решеТIШМИ. Наrревательный 3rvюевИl{ длиной 10,3 Jlt
и диаметром 152 JI .M и стеНRами толщиной 8 JlML занимает под, пере
вальньте стены, свод и lшнвеI\ЦИОННyrо намеру. Тепловая мощность
печи 15 :млн. 7i7iа.л/ч, теплонапряженность радиантпых труб
50000 7i7iа.л/(JlL 2 .ч).
Подвесни потолочных труб Rрепят непосредственно I{ ребрам,
решеТI{П радиантных труб 3aI\реплены на фундаменте. Под печи.
охлаждается воздухом, проходящИl'rI ПО воздушным I\аналам в беТОII
ных БЛОI\ах. l1рименение жароупорноrо бетона ИСI\лючает необхо
ДИIlIOСТЬ сооружения I\apI\aca, RлаДIШ и I{ронштейнов для ПОДвеСЮI
l{ирпичей свода. Стоимость печи значительно ниже, чем обычнuй
печи беспламенноrо rорения.
В промышенностии ПрЮlеняется ТЮOI\е мноrосеRционная печь
двухсторопнеrо облучения, безретурбентная с rОРИЗ0нтальным 3Mee
ВИI\ОМ Т}Jуб и нижнеЙ I\онвеIЩИОННОЙ I{ЮI'Iерой (рис. 172) IЮНСТРУRЦШI
278
r.л.. Х/. Трубчатые печu
института «rипронефтезаВОДblJ), вошедшая в ЭI{сплуатаци:ю с 1966 т.
Отличительной особенностыо этой печи является применение HOM
бинированных rаЗ0 ЖИДНОСТНЫХ длиннопламенных форсунон:, CMOH
тированных на противополож
ных сторонах печи по четыре
'в ряду. Тепловая мощность
печей составляет 25 90 IIШН.
1i'1iа.лjч и зависит от числа
сенций. Печи оборудованы
B03ДYXO 1I па ропереrрева Te
лями, ПОВЬШIaЮЩИlVIИ 1,. п. д.
На рис. 173 изображена
ДВУХIшмерная трубчатая печь
с нанлонными сводами 1I1OЩ
ностыо 16 млн. 1i1iа.лjч. Она co
стоит И3 двухтопочных камер и
одноЙ общей нонвеНЦl:IОННОЙ иа
меры с нижним отводом ДЫMO
вых таЗ0В. ЭI{ранированием
перевальных стен, устаноВI{ОЙ
ЭI,ранов над НОНВeI{ЦИОННОЙ H:a
ОIшами, дополнительным ЭI\ранирова
мощность печи доведена до зо
Рис. 172. Схеыа мпоrО1шмерпоi:'I печи
двухсторонпеrо облучепия 1ШПСТРУ1ЩШ1
«flШ ронефтезаводы»:
1 радиаНТПaFI намера; 2 нонвеНЦI!ОIIпап
намера; 3 ФОРСУПЮI.
мерой и над форсуночными
нием сводов печи тепловая
32 млн. ппа.лjч.
Рпс. '173. ДВУХlш шрпая печь СПaJШОППЫМП свод ш:
1 радиантпаfI намера; 2 I;онвеНЦIlонпап I-т;\Jера; 3 форсуюш; '1 IIОТОJIOЧIIыit 3I;paH;
5 боров. ,
Ориrинальной мноrон:амерной печью является печь с вертИIШЛЬ
ными трубами Н:ОНСТРУНЦИИ Ленrипроrаз (рис. 174). Промежуточ
н:bIМи стеннами печь разделена на четыре IШl\Iеры: три радиантные
ш
l 000
, 000
000
000'
000
000
000
/ 000
000 '.
r 000'
" 000
; 0,\0
/
/
2
J /
j I
,.. .< . ,.., '/ ///
000 000/0 T 0/ о
000,,000 о '/ о/о
щ; gg g
ooot'g I g ,,
000,000 о o .o
95,0000/0 I ojo
000 о 'О/О
00i5 000 ,О o/ k 'o
000 000" ./"
О " о о о о ///' о
O ..../.
'//////// '.- '/
\/
!
л
а
170 I! I!
r л J
2, Ll
/
/,... / r
1
LJff
Рпс. 174. Схема мпоrоню!е]шоii печп
с веРТlшальпымн трубами ЕОlIСТРУIЩШ!
Ленrиnроrаз:
а ВПД сверху; б вид ПО A A; 1 JЮII
ПСНЦИDllНал НШ\lсра;i2 радиантпал I\а!\1СРП;
3 форсуыl..
ЛИIIlШ: 1 вход сырьп; 1 1 выход сырьп;
111 выход ДЫilIOВЫХ rазоВ.
Рпс. 175. Схема МПО1"О1,ЮIC]Jноii печп
двухстороппеrо облучеПlШ:
1 радuантнап \lамера; r 2 IЮПНС1ЩИОJIIШП
намера; 8 ФОI1СУННII; ,1 дымовап труба.
:,.'/
/'
o/g--
О / О
g'(
/;g
о О
О О
О / О
/ O
...о
о
О/-
О
О
О
0/.
;
О
О
/
I
. ] j 1 [,
r :::.:: :? :/ > : Л;: « /
6
1\
I
/;
. // / '/" /',
I
1
jJ
Lf
1
o
aCI
t;I
\)
J
""; I .
[[: .
.
\
2
Рпс. 176. Схюш печи
с ПЫJJeВПДНЫ ! топ:..
ливом:
1 mаIlОвап мельпица;
2 ПОТD.'IOЧIIыii [)нран.
JlШIIIИ: 1 вход нефти;
II выход нефти; II1
вход воднноrо пара; 1V
ВЫХОД ВОДНIIоrо пара;
V выход ДЫМОВЫХ ra
зов; VI уда;IСIIIIС золы.
,.,.
280
rл. х 1. Тр убч,атые пеЧll
и одну IшнвеIЩПОННy:IО. Ды:новые rазы пз радпантных Iшыер по
сборному наналу поступают в трехходовую I{аиеру I,онвеI{ЦИП,
а оттуда в дымовy:IО трубу. Змеевик печи состоит из 72 радиантных
и 102 I\ОнвеIЩИОННЫХ труб, расположенных вертш,ально на EpOH
штейнах, укрепленных на верХНПХ металличеСIШХ башшх.
Для аналоrичных целей в США применяют J'vШШОI;Ыlерные пеЧIl
двухстороннето облучения (рис. 175). Это печи из rруппы настиль
ных, Форсую,и в них располо:шены n поде П.:IП на ПОТОЛI{е печп Печи
IШМПaJ;ТНЫ и рассчитаны на температуру в топочноЙ Iшмере прпыерво
8150 С.
Обзор отневых наrревателеЙ закончим трубчатоЙ печью, рабо
тающеЙ на пьтлевиДНОМ топливе нефтяном I{OI;Ce (рис. 176). Б HO
веЙШих констрУЮJ;ИЯХ печей в топнах одновремсппо с I;OJ{COM СfIШ
rаются мазут и сухоп rаз. Подобные печи успешно ЭЕсплуатируютсн
на мощной (7 млн. mjeoa) атиосферно вar;УУl\IноfI трубчатой YCTa
новке в штате Делавер (США); в них с:шиrается до 220 mjCym1ill
пылевидrIоrо нокса. Перед подачей в ТОIIIШ двух параЛJlельно рабо
тающих печеu общей тешIOВОЙ мощностыо 90 мли. 1i1iа.лjч I{OHC исти
рают до частиц размером 200 иеш (0,074 JI 1i). Обе печи и:меют общую
дымовy:IО трубу высотой 105 JI , что позволяет рассеивать ДЫllIOвые
rазы.
ТЕМПЕРАТУРНЫИ РEJЮIМ
rореПIlС топшша. Для обеспечения полноrо сrорания топлива
необходиJ'vIO подвести н нему строто определенное I,Шlичестпо B03
духа, точнее кислорода воздуха.
Ниже приведены данные о теоретичеСI{ОМ расходе I{ислорода
и воздуха при rорении уrлеподородных rазов, а таюне о l,оличестве
образу:ющихся при ЭТОl\l ПрОДy:Iпов сrорания:
нолпчестпо, Нолпчестпо продунтов Сl'оr,аНШI,
.1l 3 / .м 3 rази 1t3/J.t3 rаза
Уrлеводород oi: "'" I
со
О '" g :о
"" :-:
О ;>. =:::J:Ч :r:
о; "i: 00:;> 0:::0 '"' "
<? ;>.0; :ОС"" '-<
'"
О 13::;' а:: о:;>
'" O:: '" '"
l\I етан 2,0 9,52 1,00 2,00 7,52 '10,52
Этап 3,5 16,6(j 2,00 3,00 13,Hj 18,16
Пропан 5,0 23,80 3,00 4,00 18,80 25,80
Бутan (j,5 30,94 4,00 5,00 24,44 33,44
ЭТПJJеп 3,0 14,28 I 2,00 2,00 '11,28 15,28
П рОШlJJеп 4,5 22,42 3,00 3,00 16.92 22,92
Бутплен 6,0 28,56 4,00 4,00 20;68 28,(j8
Te.1lI1epnтypпbLU реЖll.1t
281
Данпые о теоретичеСI\ОМ расходе Iшслорода и воздуха при rope
нип основных элементов топлива следующие (в 1Ъзj1Ъ3):
ТеореТllчсснпii Rолпчсство продун
расход топ сrорашrя *
8JJCMeHT ТОПЛJша нислорода!
вщду а ДПУОЮ!СIl I а:JOта
уrлерода
Yr:JcpoJI; 2,67 11,52 3,67 8,85
ОЮ!Сh уrлерода 0,57 2,46 1,.57 1,89
Сера 1,000 4,32 3,32
ВОДОРОД 8,000 34,513 213,56
* ВОДIJIlоrо пара 9 ,1</n:<, се]JIIИСТОl'О апrидрпда '1</11'.
ПраБтичеСI{И расход воздуха L п (в n8jnз) неСIИЛЫ;О больше Teope
ти.ческоrо Lo и определяется по формуле:
L п aL o (127)
I'i(C а 1(О::JффПЦIIепт пзБЫТIЩ llоздуха (J, '! + 1,4).
Н:оличество дымовых rазов G (в 1iзj1Ъ3), образующихся при пора
нни 1 п8 топлива, составляет:
G 1+aLo+ W Ф (128)
l'lIe Т.V ф расход ФОРСУПОЧIIOI'О пара, "2/1i2.
ЭнтальшlЛ ПРОДYl,тов сrорашlЛ топлива. Эитальпию Q дымовых
rазов определяют нан: сумму энтальпиii н:омпоиентов, пх составля
ющих (в 1Ъ1Ъалj1i8 или 1i1Ъалj}, 3):
Q l; Gct,
(129)
!'де G llес()пое (ПШ1 объе)[J[ое) 1,ОJIJIчество 1,омпопеlIТОIJ !'аЗОDоii r I('СП, /12 (.1/3);
С весовая (п:ш объемная) теплоеМ1,ОСТЬ !(ол!Попептов прп те)!Прратуре
rазов t, ""ал/ (1i2' 2рад) шт ""ал/ (.1t 3 . 2рад).
На рис. 177 приведеиы кривые эитальпии Дымовых rазов при
различиых коэффициеитах избытна воздуха для мазута (а) и Бре
н:инr rаза (6).
Те шературный режпм трубчатых печей. Важнейшими то'шами
I{ОИТРОЛЯ являются темпера туры: иа входе и выходе сырья из змее
вин:а печи; иа входе и выходе водяиоrо пара из паропереrревателя;
на входе дымовых rазов в боров печи; у радиаитиых труб; иад пере
вальиой стенкой.
Температура входа иефти в печь зависит от степеии реrеиерации
тепла иа устаиовне и составляет 170 2200 С. Чем выше темпера тура
иефти, поступающей в печь, тем выше должна быть температура
отходящих дымовых rазов, следовательио, больше тепла теряется
282
rл. XI. Трубч,атые печ,и
, в дымовую трубу с продуктами сrорания топлива, т. е. уменьшается
1\. п. д. печи. Сказанное иллюстрируется следующими даннымн:
Темrщратура ОТХОЦfIЩИX ДЬThЮ"
БЫХ rаЗОБ, C . . . 205 215 245 270 300 330
I-I:оэффициент ПОJIезпоrо дей
СТВИЯ печn, % ...... 80,0 79,3 77,7 76,0 74,4 72,8
При высокой температуре сырья, поступающеrо в печь, темпера
тура отходящих дымовых rазов может быть снижена, а I . п. д. печи
повышен использованием тепла дымовых rазов на подоrрев воздуха,
поступающеrо на rорение топлива. Кроме тото, при этом повышается
температура в топочной 1\амере, более эффективно СТорает топлнво
и более интенсивно передается тепло раЦИацией.
ОДНaIШ подоrрев воздуха требует дополнительных за тра т на
YCTaHoBI,y воздуходувки и воздухоподоrревателя и дополнительноrо
расхода электроэнерrии. При сооружении воздухоподоrревателя
необходимо учитывать возможность коррозии поверхностей ДЫ:MO
выми rазами при низкой начальной температуре воздуха. Темпера
тура стенки воздухоподоrревателя может быть ниже ТОЧI И росы,
тотда водяной пар, частично конденсируясь, поrлощает из дьшовых
rазов сернистый анrидрид, образуя при этом аrрессивную сернистую
кислоту.
Т е м пер а т у р а в ы х о Д а сыр ь я II З П е ч и зависит
от фракционноrо состава сырья, давления на выходе из печи и доли
оттона. Постоянство этой температуры поддерживается TepMO
реrулятором, связанньш с подачей топлива: при повышении темпе
ратуры количество подаваемоrо в тош у топлива автоматичеСI И сни .
жается, при понижении температуры ПрИТОI топлива увеличивается.
При переrонке нефти темпер'атура на выходе из печи составляет
.320 3500 С, а для мазутов MO 4500 С. При заданной доле оттона
температура сырья на выходе из печи тем выше, чем меньше в нем
леrI ИХ фрarщий и ВЫШD давление. Введение водяноrо пара в радиант
ные трубы печи позволяет понизить температуру на выходе из печи.
Т е м пер а т у р а у пар о пер е r р е в а т е л я. В ряде
случаев в IшнвеI<ЦИОННОЙ секции печи монтируется змеевин для пере
трева водяноrо пара, подаваеJ\юrо в реКТИфИRационные колонны для
отпарки леrI\ОI ИПЯЩИХ фракций. Паропереrреватель размещают там,
тде темпера тура дьшовых rазов составляет 450 5500 С, т. е. в средней
или нижней секции I\ОнвеIЩИОННОЙ I амеры. Темпера тура перетре
тото пара составляет 350 4000 С.
Т е м пер а т у р а r а з о в, п о к и Д а 10 Щ И Х к о нв е к
Ц и о н н у ю к а м е р у и направляемых в дымовую трубу, зави
сит от температуры поступающеrо в печь сырья и превышает ее на
100 1500 С. Однако котда температура сырья по технолоrичеСIШМ
причинам высока (печь для переrоНI И мазута, печи Iшталитическоrо
риформинrа и др.), дыиовые rазы охлаждают, используя их тепло
Тепловой баланс
283
в паропереrревателе, воздухоподоrревателе или змеевике для подо
трева нонденсатноп воды и получения водяноrо пара.
Температура дымовых rазов над переваль
н о й с т е н !{ о Й _ особенно ваj-Iша. Высокойrемпературе rазов на
перевале соответствует высокая теплонапряженность поверхности
радиантных труб, температура их стенок и большая верояТllОСТЬ
I{о!{сообразования. Отлаrаясь на внутренней поверхности труб, !\ОНС
затрудняет теплопередачу, что приводит !{ дальнейшему повышению
температуры с тено!{ и }{ их проrару.
-у величение снорости движения натреваемото сырья в трубах
печи повышает эффентивность отвода тепла, снижает температуру
стено!{ труб и позволяет, ТaI{ИМ обраsом, работать с более высокими
теплонапряженностыо радиантных 1'руб и температурой дымовых
rазов на перевале.
Чем выше темпера тура натреваемото сырья в радиантных трубах
и больше ето снлонность 1{ !{онсообразованию, тем меньше должна
быть теплонапряженность, а следовательно, ниже температура
дымовых rазов над перевалом. Для данной печи увеличение поверх
ности радиантных труб ведет н снижению температуры дымовых
rазов над перевалом и теплонапряженности радиантных труб.
3аrрязнение внутренней поверхности труб ко!\Совыми или дрyrими
отложениями может привести !{ повышению температуры дымовых
rазов над перевалом и н проrару первых рядов труб в нонвенцион
ной камере печи. Температура над перевалом ТIЦательно контроли
руется и обычно не превышает 850 9000 с.
ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС
:КОЭффИЦIfент полезноrо де:iiствил трубчатоii печи определяют
из тепловоrо баланса печи.
Помимо теплоты сrорания топлива Q в топочную намеру BHO
сится тепло топлива QT' тепло воздуха qB и тепло Форсуночноrо
(на распыление топлива) пара qф. Приход тепла можно выразить,
следующим уравнением (в -п-пал/-пz):
QПРlIХ== Q;+qт+qв+qф
(130)
Последние три слаrаемых в уравнении невелИRИ по сравнению
с первым:, и IOIИ можно пренебречь. При подоrреве воздуха qB пред
ставляет собой значительную величину, и ею пренебречь нельзя.
ВыдеЛЯЮIЦееся при сrорании топлива тепло Q расходуется на
полезно используемое - qпол и на потери. R полезно используемому
относится тепло, расходуемое на натрев и испарение сырья, на пер8---
трев водяноrо пара (при наличии паропереrревателя), на реaIЩИIO
(при химичес!{ом процессе): R потерям относятся тепло, уносимое
:28q
rл. XI. Трубчатые ne'ш
с ухоДЯЩИМИ дымовыми rазами qyx И тепло qпот, теряемое 'пладн:ой
печи:и ретурбентамив OI{ружающую среду. СледоватеJlЬНО (в /f,/iДЛ//f,2):
Qpacx == qпол + qyx + qпот (131 )
4
Обозначив I{оэффициент
Qpacx === Q , имеем:
полезноrо действия печи п
п прпняв
qпол 100== Q qух qпот
1']п Q Q
100
(132)
Потери тепла в атмосферу клаДI{ОЙ печи и ретурбентами зависят
от поверхности печи, толщины и ма'lериала IшаДIШ и свода. Они
составляют 6 10 %. Потери тепла стеюшми топочной намеры оцени
ваются величиной 2 6 %, а в I{онвеRционноЁ: камере в пределах
3 !1%. Потери тепла дымовыми rазами зависят от I\оэффпциента
избытка воздуха и температуры rазов. уходящих в дымовую трубу.
Определить их можно по рис. 177 (а и 6), учитывая, что температура
дымовых rазов при естественной тяrе должна быть не нише 2500 С и
на 100 1500 С выше температуры сырья, поступающеrо в печь.
Использованием тепла отходящих дымовых rазов на подоrрев воздуха
с применением иснусственной тяrи можно значительно снизить по
тери тепла qyx И иметь трубчатую печь с н. п. д. 0,83 0,88.
Тепловая паrруЗJ\а пеЧIl. Полезная тепловая наrРУЗI{а пе'lей Qc
при HarpeBe и испарении сырья определяется формулой (в /f,пал/ч):
Qc==G [eq?+(1 e) q qiI ] (133)
rде G I;олпчество сырья, ,,2/ч,;
е ДОJlЛ отrопа, т. е. ДОЛЯ сырья-, пспарнвтеrося в печп;
q7. n q ;шташ,ппя парОБОll п ЖПДI\ОЙ фаз СЫРЬЯ прп тештературе па пыходе
ero нз печа, "наЛ/Н2;
qf эптальшш iIШД1шrо СЫРЬЯ прп тюrnературе на входе в печь, 1;"аЛ/,,8.
При наличии паропереrревателя расход тепла на переrрев водя
Horo пара Qвп определяется уравнением (в ппал/ч):
Qвп==D [:сl+с вп (t4 tз)1 (134)
rJIe D :колпчество переrреJJае1l10rо водяпоrо пара, ,,8/ч,;
х влаашость пасыщенноrо водяпоrо пара, долп едпппцы;
l теплота пспареппя поды прп давлеппп пара, 1.;"ал/п2;
С вп удельпая теШlое шость водяпоrо пара, ннаЛ/(/;2' 2рад);
14 п 13 температуры ВОДЛПОI'О пара соответствепно па выходе п входе в паро
переrреватель, ос.
Для печей, имеющих воздухоподоrреватель, расход тепла на
HarpeB воздуха Qвозд определяют по уравнени:ю (в ппал/ч):
Q возд == BV оас возд (t 6 t 5 )
rJIe В расход ТОПЛПIза, /;в/ч;
У О теоротпчеС1шii расход B03J\yxa, .lL 3 /",8;
а 1;оэффпцпепт нзбыТIШ воздуха;
(135)
Тепловой балапс
285
СВОЗД теплое шость воздуха прп средпей температуре, ппал/(.ll 3 ' ер ад) ;
.t6 I! 15 температуры воздуха на lJыходе 11 входе в воздухоподоrреватеJlЬ, се.
500
01..= 7,0
2000
1500
о
Рпс. 177. Но)!оrрашrы
ДЛЯ опредеJlенпл эпталъ
ппп ПРОДУ1{ТОВ сrорашrл:
а мазута, ero Q
i О 000 1ШILЛI,;а; 6 Hpe
юшr l'аза. ero Q i 3 l,ltU
n';lLЛll1а.
t::s
1::
1000
QJ
1::
t
о
2000 чООО 6000 8000 10000
,]нталыюя, ккаЛ/К2
а
2000
оОО
2,5
1о00
'"
1000
'"
2-
2000 "000 6000 8000 10000 /2000.
Jнrпальпl.lЯ, ккалjn З
О
Расход топлива. СУММИРУЯ расход тепла на HarpeB и испарение
СЫРЬЯ, neperpeB ВОДЯlIоrо пара, получим общую полезную тепловую
наrРУЗI\У печи (в н,1ЪClл/ч):
Qпол='= Qc+ Qв,п
(136)
286
rл. XI. Труб'Шlпые печ,lt
Зная I,оэффициент полезноrо действия печи, получаем расход
топлива (в /1,й/ч):
B Qпол (137)
чпQ
По даННЫi\! ПРЮ{ТИIШ, на установнах АВТ н. п. д. атмосферных
печей составляет 0,61 0,83, вануу!\шых 0,60 0,81; расход топлива
соответственно 1,4 2,4 и 1,4 3,2%, считая иа сырье.
ОСlIOВIIЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПАР AMETpы
Максимально допуСТП!\IaН теплонапрлжеmIOСТЬ в отневых HaTpe
ва телях определяется видом сырья и технолоrией процесса. Лимити
рующим обычно является начало интенсивноrо RОRсообразования
в поrраничном слое. В общем виде, чем ниже температура HarpeBae
мото сырья и чем меньше ето склонность I{ образованmо I\Ol{Ca и вьппе
снорость потона n трубах змееВИI{а, тем более высоноЙ может быть
теплонапряженность поверхностп HarpeBa труб печей. Важнейшими
параметра:ми эффективной работы трубчатых печей является тепло
напряженность радиантпыХ n l\оПВ8I{ЦИОННЫХ труб.
Теплонапряшенность поверхности натрева радиантных труб xa
рar,теризует I\Оличество тепла, передавае:моrо в 1 ччерез 1 .ilL 2 поверх
ности радиантных труб. ВеЛИЧlша эта составляет 25 ooo
45000/1,liаЛ/(JfL 2 .ч) для атмосферных и 20 ооо зо 000 /1,/1,ал/(м 2 .ч)
для вануумных печей. В современных трубчатых печах с ДBYXCTO
ронним облучением труб змеевина теплонапряжеRНОСТЬ доходит до
50 и даже 60 65 т.ыс. /1,liаЛ/(.ilt 2 . ч).
Напряженность поверхности натрева нонвеRЦИОННЫХ труб зави
сит в основном от харю{тера труб (rладние, оребренные), а rлавное
от снорости движения дымовых 'rазов и составляет 10 ooo
15 000 h /1,ал!(м2.ч).
Передача тепла радиантны:м труБЮI. Отношение общеrо Rоличе
ства тепла, переданноrо радиантным трубам, но всему теплу, полезно
выделенноиу топливом, называют IШЭффИЦИ НТОМ прямой отдачи ,"",
равным:
Qp
t=== (138)
ВQ чт
j')\e Qp 1;ОЛIlчестпо тепла, передаШlOrо радпаПТIlЫМ трубам, IiIЩЛ!Ч;
в расход ТОПJIПва, liВ!Ч;
Q теплота сrорашш тОПЛIша, Нh'ПЛ!НВ;
Ч1' 1\. П. Д. ТОПЮ1 (0,94 + 0,98).
Определению прямоп отдачи посвящены мноrочисленные работы
совеТСRИХ и зарубежных ученых. Наилучшие результаты при расчете
ноэффициента прямой отдачи и ноличества тепла QJ!' полученноrо
радиаНТНЬTh1И трубами, дает аналитичеСI{иii метод Н. И. БеЛОRОНЯ *,
базиру:ющийся на совместном решении уравнений теШIOвоrо баланса
* Б е л О 1\ О П Ь Н. И., Нефт. пром., N2 1 и 3 (1941).
Осповпые тепловые пapa.lteтp ы
287
и теплопередачи. Этот метод подробно описан в ]шпrах С. В. Адель
сон *, А. И. Сн:обло ** II др., П Р. Т. Эмирджапова ***.
Передач н тепла RонвеIЩIIOIШЫМ трубам. В IШI\Ieре I\ОНВ8IЩИИ
трубчатых печей передача тешra трубам осуществляется: l\OHBeI{
цпеii: дымовыхтаЗ0В; радиацией трехатоыных rазов (С0 2 , 802 И Н 2 О);
радиацией с TeHOI{ IшаДЮI.
Н:оэффициснт теплоотдачп J\ОНВ8Iщиеii: записит rлавным образом
от сн:орости двюн:ения rазов и ыожет быть найден по rрафю{у' на
рнс. 178. fрафИI{ составлен для труб диа
метром 102 .i1 Jl . Для труб иных размероп
найденную ве.ТIИЧИНУ ъ:оэффициента тешrо
отдачи делят на попрапочпыiI ъ:оэффп
циен т:
ДIlНЩ'ТР труб, .11.11
1 [IJПрНВО!IIlЫЙ I\o:JффП
I\III'IIТ . . . . . . 0,795 0,915 1,001,150
С уuедичением сr{орости движения ra
:юв в ]{ОИВ8IЩИОННОЙ намере печи н:оэффи
циент теплоотдачи RОНВ81щией упеличи
вается, но одновременно увеличиваются
rидравличеСI{ие сопротивления ПОТОI{У
ra30B, а следовательно, и требуемая BЫ
сота дымовой трубы.
Передача тепла радиацией трехато шых
l.'аЗ0В зависит от темпера туры и эффеRТИВ
HOII толщиныr З0воrо слоя, I{оторая равна
произведениIO парциальноrо давления трехатомных ra30B на толщину,
l'a30Boro слоя. Коэффициент теплоотдачи радиациеЙ от трехатомных
ra30B а рад тем больше, чем ныше температура rазов и больше эффеR
тинная толщина ra30Boro слоя. Численные значения CG PiJA в зависи
мости от температуры и ТО.1lщины ra30Boro слоя определяют по таб
ШЩaJ\'l или rрафин:ам, приведенным в специальной литературе по
теплотехнин:е.
Тепло, передаваемое радпацией степок IшаДЮI конвеIЩИОННЫJ\1
трубам, зависит от соотношения между площадью БОI\оВЫХ стенок
I{aMepbI I{онвеIЩИИ и поверхностью труб, т. е. от числа труб в ряду, и
составляет 7 15% от суммы тепла, передаваемоrо трубам Rонвекци
ей а КОIIВ и радиацией от треха томных ra30B а рад , В итоrе I{оэффициент
52
70
102
15()
<t;-2B
I t:I
'" 27
i
11.1'" 25
23
t:I
ii3 27
::, .
g?i.79
tJ-t:I
tJ- 't:> 77
:.::: '" 15
J
ч 5 -б
Скорость, м/сек
Рнс. 178. rрафш{ ддн оп
ределеппя 1,О;Jффuцпента
теплоотдачп ЕОНВeJщнеii.
Цпфры шi. ЩJШJЫХ TeM
пературы дымовых I'азов
(в СС).
'" А Д е л ь с оп С. В., Технолоrпчеснпп расчет п 1ШПСТРУI{тпвпое
ОфОрМЛСШlе нефтезаводCIШХ печей, rостоптехпздат, 1952.
"'''' С 1\. О б л о А. Н., Т ре r у б о в а И. А., Е r о р о в Н. Н., Про
цессы паппараты нефтеперерабатьшающей п нефтехшmчеСlшii: ПрО П>1шленностп,
rостоптехнздат, 1962. .
*"'''' Э м п р Д 1-1'( а н о в Р. Т., Основы техполоrпческпх расчетов в пефте
перераБОТ1{е, Изд. «ХШШЮ>, 1965.
Детали трубчатых печ,еи
289
теплопередачи к конвеIЩИОННЫМ трубам определяют следующим
образом:
для четырех труб в ряду
J( 1,15 (а конв + а рад )
для шести труб в ряду
J( 1,1 (а/(ОIIВ + а рад )
для восьми труб в ряду
J( 1,07 (а коlIв + а рад )
ТЕхиолоrИЧЕСКИЕ ПОКА3АТЕЛИ
Технолоrичесние ПOI\азатели работы атмосферных (А) и BaHY
умных (В) секций трубчатых печей YCTaHOBOI{ АВТ преl!ставлены
в табл. 37.
ДЕТАЛИ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧЕй
Н. числу важнейших деталей относятся трубы, подвеСIШ, KpOH
штейны, решеТI{И и двойники (ретурбенты).
Трубы применяют цельнотянутые, ВЬШОЛШJнные из различных
сталей: для HarpeBa норрозионно неаrрессивноrо сырья до 4500 С
под давлением ниже 60 ат из уrлеродистой стали J\!apOK 10 и 20;
для HarpeBa I{оррозионно аrрессивноrо сырья до 4500 С из стали,
содержащей 4 6% Cr, 0,5% Mn,0,5% Si, 0,03% S и' 0,45 0,65% Мо.
в трубчатых печах пиролиза с температурой до 8000 С используют
трубы длиной 18 Jft из жаропрочных сталей, содержащих 18 или
25% хрома и 8 или 20% шшеля. Трубы испытывают на растяжепие,
твердость, расширение концов.
ПодвеСI\И, I{ронmтеii:ны и реmеТIШ предупреждают пров:исание
труб в радиантной и КОНВeIЩИОННОЙ сеIЩИЯХ печи. РешеТIШ устанавли
вают в НОИВeIЩИОННОЙ I{aMepe. Подвески:и I\ронштейны шонтируют
в топочной на:иере (рис. 179) и изrотовляют из жаропрочной силь
хромовой стали MapOI\ ЭСХ 8 и ЭСХ 12. Хорошо поназали себя
в работе подвески и нронштейны из стали марии ЭЯ3С, содержащей
16,2% Cl', 23,3% Ni, а таюне 2,9% Si и 0,7% Мп. Rронштейны,
поддерживающие боиовые энраны труб, изrотовляют разборными
и неразборными. Для удешевления нронштейны делают разборными,
причем поддерживающие НРЮЧI{И выполняют из жаропрочной стали,
а собственно кронштейны, нрепящиеся 1\ кар нас у печи, из чуrуна.
Неразборные нропштеfшы применяют rлавныJ\I образом в печах
АВТ, харюперизующихся сравнительно небольшой теплонапряжен
ностыо топочной наыеры.
1 [) :];ШП3 1 ПО"
290
r.lt. XI. Трубчатые пеЧlt
Двоiiншш соединяют трубы в непрерывный змеевин:. Двойник
представляет собой (рис. 180) литую или кованую стальную I,aMepy
с четырьмя отверстиями. В первые два отверстия ввальцовывают
Рис. 179. Разборные подвеС1Ш:
1 баJIlШ; 2 серьrп; .1 трубы.
наrревательные трубы, а вторые два запирают прижимными проб
нами и через эти о'тверстия производят вальцовну и чистну труб
OTI,oHca. Двойники ДОл/ИНЫ обеспечивать трубам стоЙ/{ость под
i
;
i
J
Рис. 180. Печной ДIJОЙНШ,.
Рпс. 181. Разборный i\Dоiiшш.
воздействием высоних температур, давлений и норрозионно аrрес-
сивной среды. .
Составными частями двойника являются I{ОрПУС 1, запирающие
пробни 2 11 нажимной болт 3. Запирающие пробки I,оничеСI{ие, по
садиа их ведется на маСТИI,е из rрафнта и лаТОЮI. Достоинством ТЮ,ИХ
Э/;'сплуатацuя печей
291
ДВОЙНИКОВ являются н:омпактность, прочность, простота производ
ства, болыпой диапазон давлений и температур, недостатн:ом
повышенные rидравличесн:ие сопротивления, неразборность.
Развальцовка труб в двойнике ведется при помощи развальцо
вочных машинон:, основной частью которых ЯВJшется барабан с Bpa
щающимися ролин:ами. РолИI\И расклиниваются длинным конусом
(веретеном), приводимым во вращение от воздушноЙ турбинн:и или
элентродвиrателя. При раздвижении роликов н:онцы печной трубы
отrибаются и придавливаются н норпусу ДВОЙНlша.
Особенностыо ДВОЙНИНОВ разБОрRоrо типа (рис. 181) является
mаровоЙ стьш, обеспечивающиЙ требуемую rерметичность при OTHO
сительно меньшем давлении, чем ПЛОСНИЙ стыв. Плавное движение
потона при повороте сон:ращает тидравлические сопротивления.
Недостатон ДВОЙRЮЩ необходимость изrотовления труб с утол
щенными н:онцами, обработанным:и под сферичеСl,УЮ поверхность.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПЕЧЕЙ
ЧI1СТRа печных труб от нонса и солей производится при IIОМОЩП
шарошеI\, состоящих из воздушной турБИНI\И,rи6I\оrо шлапrа
И системы фрезерных I\Олес. Под депствнем центробежноЙ силы
фрезы слеrн:а раздвиrаются и при
жимаются !, стеш,юн труб. При Bpa
щении фрезы срезают с поверхности
труб нокс и заrрязнеНIIЯ. ПОТОI{
отработанноrо воздуха выносит
ПРОДУI\'ТЫ заЧИСТRИ. Для преДвари
тельной очисТIШ поверхности труб
взамен зубча той: системы ставят
мноrоходовыu МОЛОТОI, с ша р11Ир
ными соединениями. При пращеНIIИ
ротора турбинни молото!{ бьет по
стеннаы трубы, отбивая от них
I,O!{C. Аппараты снабжены I\ОМП
ле!\том шарошеIi: (рис. 182) для труб
разных диаметров, включая 11
трубы теплообменпИI\ОВ и шлемо
вых труб. '
Высоная трудоемн:ость механи
чесноrо способа чистни печных РIIС. 182. ШарОШ1Ш (a в) 11 i\IOJIO
TOI\ (3).
труб при помощи воздушных TYP
бинок, вредность таких работ
заставили разработать TaI\ .называемый метод паро воздушноrо
УДаления I\OI\ca из печных труб. Метод состоит в том, что в змеевик
печи по ходу ИЛИ против хода сырья вводят воздух в смеси
с водяным паром. Под их воздействием нонс rорит, растрескивается
19*
а
4
6
8
е
292
rл. XI. Трубчатые печи
и измельчается. КУСI{И кокса вместе с продуктами сrорания выносятся
струей в отвеиnатель. Реаrеиты (пар и ВО3ДУХ) подаются под давле
иием не ниже 5,5 а.т. Реrулируя I{оличество воздуха и пара, ведут
процесс при желаемой темпера туре.
Паро воздушныЙ метод выжиrа кокса применяется для печей,
оборудованных трубами из ВЫСОI\олеrированных сталеu. В друrих
случаях ПрIOIeняется также механичеСIШЙ способ удаления I{OI{Ca.
Паро воздушный метод выжиrа конса позволил примепять печи
. с приваренны:ми дпоининами. .
Потеря напора n 311IееПИI\аХ трубчатых печеп. 3меевИIШ труб
чатых печей бывают протяженностью иноrда неСI\оJIЬН:О ЮIЛометров.
I1РОIшчиваемое по змеевИI{У сырье постепенно наrревается II меняет
свое arperaTHoe состояние от ЖИДI{оrо на входе в печь до fIШДI о паро
фазноrо или парофазноrо на выходе из печи. С изменениеи arperaT
Horo состояния сырья меняется ero объем и линейная СI\Орость потона.
Повышенная снорость потока сонращает пребывание сырья в зоне
выеОЮIХ температур, уменьшает I\онсообразование, увеличивает
I\Оэффициент теплопередачИ. Однат\О с ростом скорости ПОТОI\а воз
растает rидравличест{ое сопротивление и, т ю\ следствие, расход
энерrпи на проначКУ сырья по змеевину трубчатой печи.
Диаметр труб змееВЮ\а поДбирают с таНIOI расчетом, чтобы
сырье входило в печь в жидной фазе со скоростыо 1,2 2 JiL!celi.
Такая ст\орость не приводит т{ чрезмерно ВЫСОI{И!\f rпдравличеСЮIМ
сопротивлениям, но обеспечивает турбулентный'реЖIOI ПОТОI{У сырья,
а с ним и высокиu I{оэФФици:ент теплопередачи. Диаметр труб
обычно не превышает 152 Jit.i}L, поэтому в печах ВЫСОI\ОЙ производи
тельности для обеспечения отмечепной снорости в трубах применяют
два или большее число параллельных ПОТОI{ОВ сырья.
Однано примеНЕшие параллельных потонов может привести т{ He
равномерному распределенmо сырья по наждому из параллельных
змеевиков и н неравномерному ero HarpeBY, переrреву стенок труб
и их проrару. Для предотвращения этоrо явления необходIOIO сле
дить за температурой сырья на выходе ero из I\аждоrо змеевина печи,
реrулируя равпомерность распределения потонов при помощи pac
ходомеров или заДВЮК8I\, установленных на входе сырья в печь.
В вануумных печах, помимо вышеизложенноrо снижение rидрав
личесних сопротивлений, ню{ и увеличение доли испарения сырья
(мазута), достиrается тем, что последние трубы по ХОДУ сырья в змее
вит\е делают большеrо диаметра, чем в друrих частях печи. ПОМIOIO
этоrо с целью устранения местных переrревов и понижения темпе
ратуры Iшпения масляных дистиллятов в радпантные трубы BaHYYM
ной печи (в зону высоних температур) вводят водяной пар (3 4%).
При выборе направления ПОТОТ\а сырья в змееВИI\аХ учитывают
целесообразность ДВИiНения насыщенной rазом жидкости снизу
вверх, что устраняет образование rазовых пробок на поворотах
и снижает противодавление на линии наrнетания сырьевоrо насоса.
ЭпсплуатаЦllЯ печей
293
Значительная часть потери напора в змееВИI{е трубчатой печи
приходится на учасТI{И с fIшдтю парофазным ПОТОНОll1 сырья. Потерп
напора на тю{их участТ\ах с ВЫСОIЮЙ точно стыо мол\Но рассчитать
по методу Б. д. БаlшаИОШ:t, основанному на допущении, что исиа
ренне сырья начинается в радиаптных трубах и что приращение
тепла В них пропорциона,IЫЮ ДJIИне труб. Подробнее этот метод
изложен В соотпетствующпх I.;ypcax *.
Смонтированный змееюш в печи подверrают rидравличеСl\ОМУ
испытанию под давленпем, равным 2,5 рабочеrо. Обнаруженные
при испытании дефет{ты отмечают и устраняют, после чеrо испытания
повторяют.
При эксплуатации трубчатых печей соблюдают следующие OCHOB
ные правила.
1. Запрещается ПО:Iьзова ться неисправны;\ш двоЙниками.
2. Запрещается о ТЩ)I,ша ть дверни Iшмер ДВОЙНИl{ов во врсмя
работы печей. В самые IШlllеры должен быть подведен ВОДЯНОЙ пар.
Перед подачей водяноrо пара в змеевИI{ паропереrревателя печи из
нето должен быть спущен I-\Ондепсат. В Iестностях с большим I\ОЛИ
чес тв ом атмосферных осаДI';ОВ фронт ФОРСУНОI{ должен быть защищен
навесом из Оl'нестойкнх 1\1 а терналов .
3. При зажиrании Форсунни необходfu\'Ю сначала подвести н: ней
через специальное отверстпе фаl{ел, подать пар и воздух и толы{о
ПОСJIе этоrо постепенно ОТI..:рыпать топливный веНТИJIЬ. Запрещается
работать без НОНТРОЛЯ (lIIапоыетрами) за давлением В змеевин:ах
печей. Не допуснается работа с отдулинамп и свищами на трубах
печей, а таIоке сиеисправным паротушепием.
4. Износ наrрепатеJIЬНЫХ труб печей должен систематичеСI{И
контролироваться измерепиеl\1 их диаметра.
$ С !{ О б л о А. И., Т Р е r у б о в а И. А., Е r о р о в Н. Н., Процессы
и аппараты нефтеперерабатывающеп ПрОМЫШJIенностп, fостоптехпздат, 1962,
стр. 497.
r л А В А XII
ПРОМЫШЛЕННЫЕ УСТАНОВКИ ПО ПЕРВИЧНОЙ
ПЕРЕРАБОТКЕ ИЕФТЕЙ И МАЗУТОВ
Первичной перерабошоii (прямоЙ переrонкоii) называют процесс
получения нефтяных фран:ций, различающихся по темпера туре I\Ипе
ния, без термичеСI{оrо распада I{омпонентов, составляющих дистиллят.
Этот процесс можно осуществлять на нубопых иди трубчатых YCTa
HOВI\aX при аThIOсферном и повышенном давлениях или в вю{ууме.
Первые нефтепереrонные установки в России были построены
в 1745 r. в Ухте, затем в МОЗДOI{е н Бю{у. Это были I1:убовые YCTa
повки периодичесноrо депствия. 1\. RОНЦУ 70 x rодов прошлоrо CTO
летия таI\ИХ YCTaHOBOI{ насчитывалось неСI\ОЛЫ{О сотен. Они состояли
И3 веРТИI\альпоrо I\уба е:мностыо 1,5 3 7n и деревянноrо чана
с вмонтированным змееВИI\ОМ ХОЛОДИЛЬПИI{ОМ И 'перерабаты
,вали от 8 до 10 тысяч пудов нефти в rод. ОБСЛУJБивалась I\аждая
установна треия рабочими в смену.
В 1885 r., А. Ф. ИНЧИI{ои В r. БаI\У была сооружена первая
в мире непрерывно действующая I{убовая батарея, названная впо
следствии (шобелеВСI\ОЙ». Она состояла бодее чем И3 десяти rори
З0нтальных I\убов, расположенных террасами, тю{ что нефть caMO
теком перетекала И3 I{уба в I\уб. Переrонный I\уб был снабжен
жаровыми трубами и маточнИI{ОМ для ввода в сырье водяноrо пара
(до 20% на дистиллят). В I{убах происходил OTrOH иефтяных фрю{
ций, пары которых поступали в I{Qнденсаторы и ХОJIОДИЛЬНИI\И, rде
I\Онденсировались и охлаfI\дались. Кондесат caMoTeI{QM попадал
в сортировочное отделение, rде смешивался с друrими конденсатами,
образуя товарные фраI\ЦИИ, I\OTopble направлялись на очистку
серной IШСЛОТОЙ и щелочью от нежелательных компонентов (непре
дельпых уrлеводородов, нафтеновых IШСЛОТ и' смол). В последнем
I{убе поддерживалась температура сырья ОI{ОЛО 3200 С. ДЛЯ улавли
папия леrчайш,их фРaIЩИЙ и сообщения I{убов с атмосферой служил
СI{руббер, орошаемый холодной ВОДОЙ. ЧеТI\ОСТЬ поrоноразделенил
была НИ3I\ОЙ.
В rоды восстановительпоrо периода нефтяной промышленности
СССР кубовые устаноВIШ были реI\Онструированы и оснащены реI\ТИ
фин:ационны:ми I,ОJIOннами. Блаrодаря последним чеТI{ОСТЬ иоrоно
разделения повысилась, I\ачество товарных ПРОДУI\ТОВ улучшилось.
r.л.. XII. ПРО.ЩLш.л.енные установки первlИНОй перерабопШlt нефтей 295
Однако малая производительность, большое число аппаратов, их
ВЫСОIЩЯ стоимость, rромоздкость и пожарная опасность препятство
вали развитию модернизированных I{убовых батарей на нефтепере
рабатывающих заводах.
Аналоrично обстояло дело с переrОНКОll мазута для получения
масляных дистиллятов на ыасляных I{убовых батареях. Конструкция
масляных батарей впервые была разработана ИНJк. В. r. Шуховым
и И. И. Елиным. На этих батареях переrоющ осуществлялась
в вакууме и с водяным паром с целыо снизить температуру переrонюr,
не допуСI\аЯ разложения уrлеводородов, входящих в состав масляных
дистиллятов. Куб масляной батареи не имеJI жаровых труб и тош,а
находилась под кубом.
Пары масляных дистиллятов п ВОДЯНОll пар направлялись через
дефлеrматоры и I{онденс'аТОРЫ ХОЛОДИЛЬНИI\И в еМI\ОСТИ для масля
ных фрarщий приемно сортировочноrо отделения. Несконденсировав
шиеся пары, водяноЙ пар и rазообразные продукты распада посту
пали в барометричесюrй I\Онденсатор. Водяные и масляные пары
l{онденсировались, а I'азообразные уrлеводороды отсасывались паро
струЙными эжекторами. В приемно сортировочном отделении масля
вые дистилляты компаундировались (смешнвались) для получения
товарных масляных дистиллятов заданной вязкости. Очистка масля
ных дистиллятов ОТ продунтов распада, Сl\iол и нафтеновых кислот
проводилась таI\же серноЙ I{ИСЛОТОЙ и щелочью.
При реКОНСТРУIЩИИ масляных I{убовых батарей их оснащали
«rоловными» илИ «хвостовымю) трубчатками. В «rоловной» трубчаТI,е
отrоняли rазойль и друrие леrкие фрaI{ЦИИ, а остаток перетекал
в переrонные нубы. Сырьем «хвостовых» трубчатО!{ являлся rорячий
rудрон (полуrудрон) из последнеrо куба. Ero прокачивали через
трубчатую печь в испаритель. Здесь в вакууме и при большом pac
ходе водяноrо пара донспарялись ВЫСОI{ОВЯЗIше масляные дистил
ляты.
Сложность аппаратурноrо оформления, ВЫСОI,ан пожарная опас
ность и НИЗI{ие начества получаемых масел препятствовали дальней
шему развитию строительства масляных I{убовых батарей. Они, I{aI{
'и r{еросиновые 1{убовые батареи, уступили свое место ВЫСОI\ОiIроизво
дительным трубчатым установкам атмосферным ивануумным,
рассматриваемым ниже. Впервые подобноrо рода устаноВI{И для
переrонки нефтей были запатентованы в 1890 1891 rr. В. r. Шухо
вым и с. r. rавриловы;vr. Однако их строительство в СССР началось
лишь в 1925 r. в БаI{У и rрозном.
На трубчатых YCTaHoВI\ax переrОЮ\а осуществлялась по прин
ципу однократноrо испарения, что позволило снизить температуру
HarpeBa сырья, а следовательно, уменьшить раЗЛОiн(шие сырья
и повысить начество дистиллятов. Кроме Toro, трубчатые установни
отличались большим тепловым l\. п. д., меньшими удельными I\аПИ
тальными ВJlOжениями JI ;жсплуатационными расходами.
296 r.л.. XJJ. проJiLыuL.л.еппыe устаповпи первuч,пой перераБОПL/i.lt пефтей
На современном этапе нефтеперерабоТI{И трубчатые установки
входят в состав всех нефтеперерабатывающих заводов и служат
поставщиками ll:aK товарных нефтепродун:тов, тю,- II сырья дЛЯ BTO
ричных процессов (каталитическоrо крекинrа, риформинrа, rидро
крекинrа, коксования, изомеризации и др.).
Получившие широн:ое распространение вторичные методы пере
работни нефти повысили требования н четкости поrоноразделения,
к более rлуБОI'-ОМУ отбору средних и тяжелых фрющий нефтей.
В связи с этими требованиями на нефтезаводах стали совершенство
вать I'-ОНСТРУI{ЦИИ реКТИфИII:aЦИОННЫХ I{ОЛОНН, увеличивая в них
число тарелок и повьппая их эффентивность, применять вторичную
переrою,-у, rлуБOI'-ИЙ вануум, брызrоотбойные средства, противо
пенные присадки и т. д.
Наряду с повьппением мощности установоь: по первичной пере
работке нефтей стали I,-омбинировать этот процесс нефти с дpy
rими технолоrическими процессамИ, прежде Bcero с обезвожи
ванием и обессоливанием, стабилизацией и вторичной переrонкой
бензина (с целью получения У3I,-их фрющий), с I{аталитичесюIМ
н:рекинrом, коксованием и др. Производительность ню{оторых
YCTaHoBoI'- по первичной переработке нефтей составляет 6
7 млн. т/вод. В СССР ведутся работы по созданию устаНОВОl{ первич
ной переработки МОЩН9СТЫО 1O 12 млн. т/вод. Маломощные YCTa
НОВI{И первичной перерабоТIШ нефтей модернизируются или заме
няются более производитеЛЬНьThIИ, отвечающими современному
уровню:: теХНИI{И.
КЛАССИФIШАЦИЯ ТРУБЧАТЫХ
УСТАНОВОК
В зависимости от давления в РЮ{ТИфИII:aЦИОННЫХ колоннах труб
чатые устанош{и подразделяются на атмосферные (АТ), ВaItуумные
(ВТ) и атмосфеРНО ВaI{уумные (АВ Т).
По числу ступеней испарения раЗJIIlчают трубчатые устаноВI\И
OДHO , ДBYX , Tpex и четыреXI'-ратноrо испарения. На установт,ах
oДRoKpaTHoro испарения из нефти в одной ректификационной hO
лонне при атмосферном давлепии получают все дистилляты от
бензина до JJЯ3I{оrо цилиндропоrо. OCTaTI\OJ\1 пер81'ОЮ{И является
rудрон.
На устаНОВIШХ ДВУХI,-ратноrо Ilспарепия переrою{а до rудрона
осуществляется в две ступени: сначала при атмосферном давлении
нефть переrоняется до мазута, I{ОТОРЫЙ за тем переrоняется в Ba
I{yYMe до получения в остатке rудрона. Эти процессы осуществляются
в двух РЮПИфИIШЦИОННЫХ I{ОЛОIIнах; в первой из них поддержи
вается атмосферное давление, во второй вю{уум. Двухн:ратное
испарение нефтей до мазута может ТaI{же осуществляться при aTMO
сферном давлении в двух рен:тифинаЦИОНIIЫХ колоннах; в первой
, А т,l!осферпые, eah'YY,llпble п ал),.llосФеРI/,О вПliуу.нпblе ycтaпoBIiH 297
.
отбирают только бензин и OCTaТI{OM переrонки ЯВJlяе'тся от6ензинен
ная нефть; во второй отбензиненная нефть, наrретая до более BЫCO
I{ОЙ температуры, переrоняется до мазута. Подобные двухколонные
устаноВIШ относятся к rруппе атмосферных (А Т).
На установках TpeXI{paTHOro :испарения переrонна нефти осуще
ствляется в трех колоннах: двух атмосферных и одной вакуумной.
Разновидностью установки трехкратпоrо испарения нефти является
установн:а АВТ с одной атмосферной и двумя вакуумными колон
нами. Вторая вануумная I,олонна предназначена для доиспарепия
rудроиа, в не!! поддерживается более rлуБОIШЙ вю{уум, че!II в OCHOB
ной вакуумной Ii:О.'1оние.
Установна четырехнратпоrо пспарения представляет собой YCTa
ПОВI{У АВТ с отбеП3Iшивающей атмосферноЙ I{ОЛОННОЙ в rоловной
части и Доиспарительной вю,уумиой I,ОЛОННОЙ для rудрона 1{ 1щнце
вой части.
Рассмотрим более подробно схемы трубчатых YCTaHOBOI{.
АТМОСФЕРНЫЕ, ВАRУУ!\ПIЫЕ И АТМОСФЕРIIО
ВАI{УУМНЫЕ ТРУБЧАТЫЕ УСТАНОВКИ
У стаНОВШI ОДНОЩщтноrо пспаренпл нефти. На этих установках
стабилизированная и обессо,пенная нефть (рис. 183) ПРОIшчивается
через теплообменНIШП 4 П змееВИIi: трубчатой печи 1 в рентифика
ционную I,OJlOHHY 2. Наверху этоп IЩЛОННЫ избыточное давление
составляет 01,0.'10 0,2 ат, что соответствует rидравлическому сопро
тивлению кондепса,тора; вниз I,ОЛОЮIЫ подается переrретый водяной
пар. Из колонны отбирают раз.ТIичающиеся по температуре кипения
франции: бензиновую, диrроиновую, I{еросиновую, rазойлевую,
соляровую и друrие. НИЗКОI{ипящие Iшмпоненты из лиrроиновой
фрющии отrоняются вотпарной Iшлонне 3, снабженной IШПЯТ]2ШЬ
нином. УстаноВIШ перерабатьшает до 1000 тjcyтпu леrI{ОЙ нефти.
Выход фракций составдяет: бензиновой 26 30%, лиrроиновой
7 14%, нероспновой 5 8%, rазоплевой и соляровой 19 20%,
леrноrо и тяжелоrо парафIшистоrо дистиллятов 15 18%, осталь
ное rудрон.
В реI{тифинационнЬп I{олонне Шlже ввода сырья установлено
(3 TapeJIOI{, выше ввода 32 таретш; I{pOMe Toro, в IШЖДОЙ из пяти
внутренних отпарных сею иi'r (стриппинrов) вмонтировано по 3
тарелки, т. е. Bcero 53 тарешш. Расход топлива составляет 2,5%,
водяноrо пара подается 6 % на нефть.
Положительпьши особеПНОСТЯJI,ПI одноступенчатоЙ трубча той YCTa
новки являются меньшее число аппаратов и, кю{ следствие, меньшая
длина НОММУНИI{ационных линий; номпантность; меньшая площадь,
эанимаемая установкой; более низкая температура HarpeBa сырья
в печи; отсутствие ВЮ{УУ IНых устройств; :меньший расход топлива
298 rл. XII. Про.ltЫluлеllllые уст!lllОВ/Ш пеРВlI l ШОй перераБОIlШU нефтеЙ
и водяноrо пара. К недостаТIШМ тю\Их установон отНосятся ВЫСОI\ие
I'идравлические сопротивления ПОТОltу сырья В теплообмеННИItaх
и трубах печи и, как следствие, повышенный p cxoд энерrии для при
вода сырьевorо насоса; повышенное противодавление в ,трубах
и кожухе теплообменной аппаратуры и, в СВЯ3И С этим, вероятность
попадания нефти в дистплляты при нарушении rерметичности т()пло
обменнИI{ОВ.
1
ш
Рас. 183. Схема труб
чатоii устаноВIШ для
нереrошш нефТlI до
rудропа:
1 трубчатая печь; 2
реJ,тпфпнацпоннал но-
.понна; 3 отпарнан но-
.ТIонпа; 4 теплооGмен-
JlIJJШ; 5 ХОЛОДИJ!ЬНИ-
ЮJ; IJ нонденсаТОJ1 ХО
л ОДИJIЬПlШ ,
ЛJlIlIШ: 1 нефть; 11
веРХIlпii ПРОДУНТ; 1II""';
"oI<OBЬJe nPОДУI{ТЫ; 1V
I'УДРОJl; V ВОДJIНОЙ
нар; V1 вода.
ш
ЛI
Ш
Ш
Ш
IY
Работа устаНОВItИ ОДНОltратноrо испарения упрощается при пере
rOHI\e нефтей до :мазута или полуrудрона (рис. 184). Особенностью
этой устаноВI\И является применение промежуточноrо ЦИрI\УЛЯЦИОН
Horo орошения и выносных отпарных сеI{ЦИЙ для наждоrо И3 БОI{О
вых поrонов. На трубчатых установнах ОДНОI{ратноrо испарения
можно успешно перерабатывать только тщательно стабилизирован
ные и обессоленные нефти. В противном случае трубы теплообмен
ников и печей забиваются солями, что приводит Н повышению давле
ния на сырьевом насосе и способствует проrару печных труб.
у станОВIШ двухкратноrо IIспареНIIЯ нефТll до мазута. Для этих
установон характерно предварительное частичное испарение нефти
перед поступлением в трубчатую печь. Испарение IOжет пропсхо
дИТЬ в испарителе (пустотелоi:i: I{олонне), либо в рю\Тифиrшционной
I\олонне с тарелками. Испаритель при:меняют в тех случаях, I\оrда
в качестве сырья СЛУЖИТ стабилизированная (деrазироваиная),
слеrка обводиеииая и ие содержащая сероводорода иефть. Нефти же,
сор;ержащие раствореииые rазы (ю\Лючая сероводород), воду и соли,
направляют в отбеизииивающую реIПИфlшациоииую I{ОЛОИИУ.
А т,\[осферпые, ваliуу.1шыe U ат.110сфеР/l.о ваh'УУJ,шые ycтartoBIiU 299
Вариант с испарителем был реализован в схемах трубчатых
установок, названных «Советскими трубчаткамш) * и сп:роектиро
ванных в 1935 1936 rr. rипроазнефтыо ДJIЯ переrонки стабильных
нефтей Азербайджана. Впоследствии такие устаноВIШ применяли
и на друrих заводах COBeTcI\oro Союза. В 1962 r. был разработан
проеl\Т реI\ОНСТРУIЩИИ «Советских трубчатою), предусматривающип
I
б
ш
]у
.I11
]у
7
J!.
Рпс, 18.1" СХЮIa труuчаТОi[ устt\Ш)JI]Ш l\шt псреl'ОШШ нефти до
ПUJIУI'удропа:
1 трубчаТШI пе'Th; 2 реНТИФlшационнап колонна; 3 IlOндеl!сатор
ХОЛОДИЛЫIIШ; 4 IJодоотделитеJlЬ; 5 отпаРllые r;ОЛОНllЫ; 6 ТеПЛО
oGl\lCHHI1l\II; 7 ХО IОДПЛЬН:ИНИ.
ЛЮIПП: I нефть; II cyxoii rаз; III верхний продуr;т; Iv боНО
вые фрaIЩИП; V ПОJlуrУДРОll; vI воДЯноii пар.
повышение их пронзводительности и ВОЗМОilШОСТЬ работы на HeCTa
билизированных нефтях. I\pollIe Toro, предусматривал ось l\ШI\симаJIЬ
ное использование тепла промежуточноrо ЦИРН:УЛЯЦИоНиоrо ороше
ния для предварительноrо HarpeBa нефти и СOI\ращение до минимума
количества oCTporo орошения в основноп J,OJIOHHe. Тарелки для
отбора БОI\ОВЫХ иоrонов были переоборудованы под «rЛУХИG», так
что вся ЖИДJ\ОСТЬ С этих тареЛОR перетекала 13 отпарные I\ОЛОННЫ,
rде обрабатывалась ВОДЯНЫМ паром. Одновременно была увеличена
поверхность теплообмеННИItов и холодильников, поршневые насосы
* r у реп II ч И. Л., ТеХПО,:JоrПJ1 пефтп, ч. -1, rоетопте:хпздат, 1952,
стр. ;И3.
300 rл. XII. ПРО_1Lышлеппые ycтnaпoBIiU первuч,llои переработ/>u пефтnеи
заменены на центробежные, установлены новые насосы, а трубы
паропереrревателя в печи переобвязаны на подorрев сырья. Для
борьбы с I\оррозией конденсационной аппаратуры в шлеlVIOвые трубы
I\ОЛОННЫ вводили rазообразный аММИaIе
v
v
[j
v v w
2
VI
vп.
vш
Рис. '185. Схема устаПОDIШ ДВУХI\ратноrо испаренпя с пспарителем:
1 печи; 2 испаритель; 3 реI{1ш!ншацIIOIIПaFI НОЛОlIlIа; 4 нонденсатор бензпна;
5 водоотделитель; 6 rазосепаратор (е шость орошешш); 7 I>ОЛОННЫ длп'ааще,:тЧива
нил беlIаИlIа; 8 отпарные ноланны; 9 холоднлыIщ;; 10 ПРОilIеЖУТОЧНaFI ещ;ость;
, 11 теплообilIеШШНll; 12 водоrрпаеотделитеJIЬ.
Лишш: I raa; II францпя Н.!{. 1 00 с; III водяпой пар; I1' франция HO
2400 с; l' нефть; 1'I фрarщил 2110 300° с; УН фраНЦШI 300 3500 с; VIH мазут;
IX ОрОIIlенпе.
Схема устаноВIШ после реКОИСТРУIЩИИ приведеиа на рис. 185.
Обессоленная нефть V двумя потокаИII ПРО1;ачивается через тепло
обменнин:и 11 и водоrрязеотделитель 12 и с температурой Olшло
2000 С поступает в испаритель 2, rде разделяются паровая и жидн:ая
фазы. Паровая фаза направляется в основную I{ОЛОННУ 3; туда же
после HarpeBa в печи 1 до 330 3400 С поступает и ЖИДI\аЯ фаза.
Колонна 3 имеет 31 тарелку в концентрационной части, тепло oтвo
дится промежуточным ЦИРКУЛЯЦИОННЫМ ороmеЮlем с 10, 17 и 25
тарелок, считая снизу.
В качестве БOl\ОВЫХ поrонов отбираются фрarщии 140 240,
240 300 и 300 3500 С. fоловньш продуктом IШЛОННЫ является
бензин 11 (н. 1,. 1400 С). Пары ero проходят н:онденсатор 4, I\Онден
са т поступает в водоотделитель 5 и rазосепаратор 6. Часть KOHдeH
сата используется в качестве ороmения lХ, а балансовое количество
направляется на щелочную промывr,:у в I':ОЛОННУ 7 и далее в TOBap
ный naple НеСI\Онденсировавmиеся уrлеводороды 1 направляются
А т.l!Осфер/ ые, вапуу.щtые и ат.l!Осферпо вапуу.щ ые устапов/ш 301
на rазофРaIЩИОНИРУЮЩУЮ YCTaHOBH . Остаткош колонны является
мазут.
Большое распространение ишеют установки Двухнратното испа
рения, в которых вшесто испарителя установлена отдельная ректи
фИI\ационная колонна. На ТaI\ИХ установках (рис. 186) нефть 1
несколы{ими параллельными потоками прокачивается через rруппу
теплообменнИI\ОВ 7 в среднюю ча;}ть нолонны предварительноrо испа
рения 2. Пары бензина и воды вместе с растворенньТJ\iИ в нефти
Рис. 186. Схема устаIIОВIШ ДВУХ1{ратноrо пспаренпя с отбензинивающей 1;0
ЛОННОЙ:
1 трубчатан печь; 2 отбензиннва:ющал ноланна; 3 основпал атмосфернал нолонпа;
4 стаБШIИзаЦ1l0ннан ноланна; 5 rазосепаратор (e rnocть орошенин); 6 HOHдeHcaTOp
ХОЛОДИЛЬН!IН; 7 теплооGменнИ1,; 8 отпарнан ноланна; 9 пароnоЙ J10доrреватель.
Линии: I сыран пефть; II отбензинеппан нефть; III сухоЙ rаз; IV сншженныii
rаз; V тя.щелыЙ Gензин; VI стаGильный бензип; УII боновые продунты; VIII
мазут; IX вода; Х воднной пар; XI орошение.
уrлеводородными rазаши и сероводородош проходят через KOHдeHca
тор ХОЛОДИЛЬНИI{ 6 в rазосепаратор 5. fаз 111 из rазосепаратора
направляется на rазофРaIЩИОНИРУЮЩУЮ установку, а бензин час
тично подается в нолонну в качестве орошения, остальное ето I{ОЛИ
чество подается в стабилизационную :колонну 4. fоловным продуктом
этой колонны, работающей под давлением, является сжиженныЙ
rаз lV, также направляешый на rазофРaIЩИОНИРУЮЩУЮ установку.
Отбензиненная нефть 11 из колонны 2 прокачивается по зшее
вику печи 1 в основную колонну 3 под 7 ую тареш{у, считая снизу.
Всето в колонне 40 тарелок. Ее rоловньТJ\i ПрОДУI\ТОМ является тяже
лый бензин V, пары I{OTOpOro, пройдя I\онденсаТор ХОЛОДИЛЬНИI\ 6,
поступают в rазосепаратор 5, а oTTY);l;a частично на орошение
в колонну 3, а OCTaJIbHOe I{оличество после выщелачивания и про
шыnки водой на I\ошпаynдирование со стабильным бензинош Vl из
колонны 4. На установне отбираются таюке фраI\ЦИИ Vll авиацион
ншо I\сросина, дизельноrо топлива и снизу I\ОЛОННЫ 3 мазут.
302 l'л. Х 11. П ро.l1,ЫUlлеllllые УСli!Пllовни первuч,IiОЙ перерабтппи Ilефтеи
Вакуумные установки для нереrошш мазута. При переrонне
в ванууме из мазута получают масляные дистилляты, различаю
щиеся по темпера турам кипения, вяз!{ости и друrим свойствам,
в качестве остатка полуrудрон или rудрон. Вакуумные установни
(ВТ) делятся на топливные и масляные. На топливных YCTaHoВI\ax
И3 мазута отбирают ширOI{УЮ фрющию до 5500 С вануумный
rазоЙль, ноторый используют В начестве сырья для наталитичесноrо
кре!шнrа или rидронрекинrа.
Требования !{ чеТI{ОСТИ поrоноразделения при отборе ШИрО1\ОЙ
франции менее строrие, чем при отборе масляных дистиллятов:
необходимо rлавньПd образом предотвратить попадание мельЧаЙIПИХ
напелек тудрона в вануумный rазойль, чтобы в нем не повысилось
содержание металлоорrаничесних соединений, отравляющих KaTa
лизатор, и чтобы при нрекинrе не увеличилось нонсообразование.
Для этоrо применяют противопенные присадки типа силИ!{онов
и устанавливают над местом ввода сырья отбойные устройства из
прессованноЙ или rофрированной металличесной сеТI{И.
Число тарелон в вануумных нолоннах топливных YCTaHOBOI{
невелико: до 8 в концентрационной части и 4 в отrонной. rидравли
чесное сопротивление тарело!{ должно быть возможно меньшим.
Вакуум в нолонне составляет 700 7 40 JtJt рт. ст.; COOTBeTCTBY
ющее этому НИЗ1{ое остаточное давление в колонне наряду с наличием
водяноrо пара способствует большей rлубине отбора дистиллята.
Более жеСТ1{ие требования предъявляются к четности поrоио
разделения при получении масляных дистиллятов: в 1{олоннах
устанавливают большее число тарелок (до 8 на каждый дистиллят)
и :Применяют отпарные се!{ции. Пределы вьшипания отбираемых
масляных фрarщиЙ зависят отприродынефти, режима работывакуум
ноп колонны, ее поrоноразделительной способности, требуемоп
вязкости дистиллятов, конструкции тарелок. Чем меньше пределы
вынипания масляных дистиллятов, тем леrче обеспечивается необ
ходимыЙ режим очистни, тем выше начес'тво получаемых масел.
Для более чеТI{оrо разделения масляных фрarщий мазут переrо
няют на двухколонных установнах. По одному из вариаптов в пер
вой вануумной нолонне отбирают широ!{yIO масляную францию,
а во второй вакуумной нолонне с ббльшим числом тарелок эту фрю{
циIO разделяют на более УЗ1ше фрющии. По друтому вариапту ДBYX
колонной переrоНI{И мазут переrоняют в двух последова тельно co
единенных вю{уумных нолоннах. В первоЙ !{олонне отбирают более
,леrlше ДИСТИJIЛЯТЫ и полуrудрон, ноторый поступает во вторую
!{олонну для получения вязних дистиллятов и тудрона.
Примером первоrо варианта является схема вю{уумноЙ YCTa
новки (рис. 187) по проенту rипроrрознефть для мазута из озе1{
суатсной нефти. На этой установне в первой вакуумноЙ нолонне 2
нак rоловной продунт отбирается дистиллят 11 « 3500 С), БОI{О
выЫ поrон()м является широная масляная франция (350 37БО С)
Ат.1toсферltые, aaпYYJ!tпbLe и aт.1tocdiepпo aaпYYJ!tпbLe устаltовnи 303
111 и OCTaТI\OM rудрон Vll. Во второй вакуумной I{олонне 3 из
ШИРОI{ОЙ фРaIЩИИ III получают ДИСТИЛЛЯТЫ: lV (350 4.600 С), V
(460 4900 С) и Vl (выше 4900 С). Содержание леших фрaIЩИЙ
vш
Рис. 187. Схема ДlJУХИОЛОННОЙ ваНУУlllНОЙ устапоВIШ для переrошш мавута:
1 трубчатые печи; 2 первая вакуумная ноланна; 3 вторап пануумная IЮJIонна;
4 теплооGменнIIНИ; 5 холодилънннн; б барометрпчеCIше конденсаторы; 7 зшен
торы; 8 отпарнм нолонна.
ЛШIlIИ: 1 ilIазут; 11 ДИСТJIJIЛЯТ < 3500 с; III широкап маСШIНап фраНЦlIЯ; IУ
ДIIСТIIJIШIТ 350 4600 с; V дистиллпт 460 4900 с; VI ДИСТИJIJIПТ > 4900 с; уН rYA
рап; VIII водяноЙ пар; IХ пода; Х ненондеПСИРУ1Ощиеся пары и rазы.
в дистилляте V реrулируется в отпарной колонне 8. Харю\теристИIШ
дистиллятов и rудрона приведена ниже:
Пределы вышшавШI, C ДО 350 350 460 460 490 490 575 Выше 575
Р1 0 . 0,829 0,851 0,883 0,885 0,980
Вязность, сст
при 500 С 4,29 12,5 38,5 32,4 '"
при 1000 С 1,89 4,0 8,3 13,6 21,5
Теl\шература, C
застыванпя 16 39 46 61
ВСIIЫIШШ 165 200
Содершавие пар афIШа , ?{} 38 32
МОЛе!{УЛЯРНЫЙ вес 235 310 ЫИ
Ii:OHcyeMOCТb, % 8 10
Выход, вес. % на мазут 2,1 42,а 10,6 23/1 20,3
* ПрlI 700 С.
Часть тепла отходящих потоков на данной YCTaHoВI\e исполь
зуется для выработки водяноrо пара давлением 7 ат, что повышает
304 r л. Х 11. ПРО:Мblшлепliые устаliовnи первuч,liОЙ переработnu пвфтей
ее ЭI{ономичеСI{УЮ эффективность. Техниr\О ЭI{ономичеCI{ие поназа
тели устаноВIШ (на 1 т сырья) следующие:
Расход
топлива, nз
воды, ,1t 3 . .
оборотной
хп:мпчесIШ очnщенноii
элеRтроэнерrШI, nвт .'t
Кaтrтальные затраты, руб.
26,5
142
0.1'35
3,72
1,51
ХаРaI\теристика вануумных колонн 2 и 3 (см. рис. 187) приве
дена ниже:
Дпаметр, Jlt
верхнеп части
срeдnе:iI части
пшrrnе:iI частп
Чпсло тареЛОI{
Остаточное давлетrе (вверху
RОЛОННЫ), JltJlt рт. ст.
Те шература, ?С
вверху 1{ОЛОIlI1Ы
IJНlIЗУ НОJIOИПЫ .
НОJIОllпа 2 НОЛОIIпа 3
5,0
8,6
5,0
20
6,4
26
40
90
340
40
70 90
390
Обе I\ОЛОННЫ оборудованы. самостоятельпы.ми пароэжеr,торными
устройствами для создания вю{уума. OrHeBble наrреватели ВЫПОJI
нены ив сборных блонов жароупорноrо железобетона п оборудоваEtы
беспламеННЬTh1И rореЛIШМИ. Насосы расположены на открытоЙ
площаДI,е под постаментом блока ректифиr,ации. Размеры площад
ки 62 х 80 JfL.
Друrим вариантом двухколонной переrоиrш мазута является
процесс с ПСПОЛЬЗ0ванием пспаряющеrося areHTa. В этом. процессе
оста ТО!\ первой вю,уумной I,ОЛОННЫ (полуrудрон или rудрон) CMO
тивается с леrI,оиспаряющейся нефтяной францией, например
неРОСИНОll1 пли rа::юЙлем, и после HarpeBa в трубчатой печи паправ
шяется во вторую ван:уумную нолонну, rде отбирается ВЫСОI{ОВЯ3J,пlr
масляный дистиллят, испаршощийся areHT, возвращае.мыii: обратно
в процесс, и oCTaTOI{ битум. Тю,ой вариант переrОIШИ осуще
ствлен на АВТ четырехкратноrо испарения, ошrcаННull далее (см.
рис. 190).
Этот процесс изучался в лабораторных условиях. Испаршощимсн
areHToM служил бензин, переrоиr{у вели при атмосферном ДаВJlении,
различныХ температурах и кратности беизина. к сырью. Результаты
трех опытов приведены ниже:
Выход, %
масел
бптyJIШ
ТеЛJJература ОП, ОС'
340 360 390
47,0
53,0
58,0
42,0
74,5
25,5
Ат;л!осферпые, вапуу.шtые п ат;л!осферпа вапуу. !пые устапавни 305
Качество маС.1Iяноrо дпстпллята
'plO .................
вязкость llpп 1000 С, 9 ВУ
Ii:ачество битума
TeМIIepaTypa размяrчеmш (ио Ii:пШ), 9 С
rлубипа ПРОI!ПШШИЛ ПNIЫ .....
раСТЮЮI!\10СТЬ, C.l! ..........
0,\)417
2,2
0,9455
2,8
0,9487
3,0
50
55
'100
28
Течет
;.[":пдкпii
37
275,
65
При кратности бензина I{ сырью 0,25 : 1 и температуре ОИ 3900 С
было получено до 90% от потенциала ВЫСО1{ОВЯЗКИХ цилиндровых
масел и битум. Исходный rудрон обладал следующими свойствами:
r1° ....;
СодеРШ1lШIC, '}()
масел
смол
асф::шьтеНОIJ
Коксуемость, % .
]3Н31ШСТЬ прп '1000 С, о ВУ
I3ыIпаетT до 5500 С, %
0,9728
82,7
169
0>1
7 О
7'68
50
Выход масляноrо дистиллята тем больше, чеи больше l{paTHOCTb
растворителя 1\: сырью, чем выше те.мпература ОИ и чем ниже давле
ние в испарителе. Недостатками этоrо метода являются большоЙ
расход тепла на испарение и воды на конденсациIO испарНЮЩeI'ОСЯ
areHTa, относительно высоний расход металла на I{онденсаторы
и холодильнини.
АтмосфеРНО-ВaI{уумные установкп. Вакуумные трубчатые YCTa
новки обычно сооружают в едином 1{омплексе с атмосферной CTY
пенью переrонки нефтей. Комбинирование процессов атмосферной
ивануумной переrонки на одной YCTaHOВI{e имеет следующие пре
имущества: СОI{ращение I{ОММУНИIШЦИОННЫХ линий; мепьшее число
промежуточных емкостей; IЮМПЮ{ТНОСТЬ; удобство обслуживания;
возможность более полноrо использования тепла дистиллятов
и остатков; СОI{ращение расхода мета,тша и эксплуатационных затрат;
большая производительность труда.
В 1947 1953 п. сооружалпсь АВ Т мощностыо 0,5 млн. т/вод
нефти, затем их мощность была доведена до 0,8 1 млн. т/вод.
В последующие rоды были сооружены АВ Т мощностыо 1, 2, 3 и
6 млн. т/вод. В настоящее время ведутся работы по созданию АВТ
мощностыо 1O 12 млн. т/вод.
На рис. 188 представлена технолоrичеС1\:ая схема атмосферно
вю{уумной устаноВI{И топливноrо профиля, предназначенной для
переработки сернист.ой нефти. fазойль, отбираемый сверху BaKYYM
ной колонны, представляет собой ШИрОI{y:IО фрющию и используется
ню, исходное сырье для наталитичеСI{оrо I\рю{инrа.
На рис. 189 представлена схема укрупненной трехступенча топ
установки АВ Т производительностью 11,2 тыс. т/супuш масляной
нефти. Составными частями таной устаноВIШ являются атмосферная
нолонна 2 и две последовательно работающпе вю{уумные I\ОЛОННЫ 4
20 Зю-;аз 1 О О 11
306 rл. Х//. Про;!tышлеппые устаповл:u первuч,пой перерабuтл:u lIефтей
и 5. В первой из них отбираются три мас,ЛЯНЫХ дистиллята и полу
rудрон VII в остатне. Часть остатка используется кю{ сырье для
получения остаточноrо масла, остальная через змеевИI{ печи подается
во вторую вю{уумнуто I{ОЛОННУ, работающую при остаточном давле
нии 1O 15 JJtJJL рт. ст. В этой колонне получают тяжелое дистиллят
ное сырье для Iшталитичесноrо крекинrа или rидрокрекинrа. OCTaT
ком переrоНIШ является rудрон XIII, используемый кю{ дорожный
7
с
9 . с
с 10
РIIС. 188. АТ Iосферпо ваJ{уумная установна для переrоНIШ сеРПIIСТОЙ нефтп:
1 трубчатые печп; 2 атмосферпан ноланна; 3 вануумпая HOJIOIIНa; 4 отnарпап
ноланна; 5 конденсаТОР ХОЛОдl!JIЫ!IШ; 6 водоотделитель; 7 тсплоо5меннин; 8
холодильпин; 9 G:lромеТРIIчеCIЩЙ нопденсатор; 10 VmCHTOp.
Литm: I нефть; II GонопоЙ продунт; III верхниii продунт; IV rаз; V ;\Iазут;
VI l'удроп; YII водяноii пар; l' I I I вода; I Х песионденсировапшиеся пары II l'азы.
битум. Лиrроиновая фрющия направляется на наталитический рифор
минr. Широко используется промежуточное циркуляционное opo
шение.
Особый интерес представляет вю{уумсоздающая аппара тура в виде
ЭЖ8IПОРОВ и поверхностных I{онденсаторов вместо барометричеСIШХ.
При помощи такой системы создается более rлуБOlШЙ вакуум, а неф
теперераба тывающий завод и водоемы избавлены от заrрязненных
сероводородом ПОТОI{ОВ воды. Меньшее остаточное давление во BTO
рой колонне и хорошее фракционирование позволяют уменьшить
I{онсуемость и содержание металлов в дистиллятах, направляемых
на !{аталитичеCIШЙ I{реI{инr и на производство масел.
На. рис. 190 представлена схема устаноВI\И АВТ четырехкратноrо
испарения: с двумя атмосферными I\олоннами и двумя вакуумными.
В начестве испаряющеrося areHTa использутот rазойль. Кан следует
из схемы, полуrудрон V из первой вакуумной нолонны 4 пере);!;
входом в печь 1 смешивается с rазойлем XIV. Наrретая в печи смесь
t-o
О
*
VШ
!
XIIl
Рнс. '189. Схема трехступепчатоii: устаПОВЮI АВТ:
J llечн; 2 nТi\IОСфСрllElП EO,'iIOHIIEI; .'1 стабилиэатор uензина; 4 l\IRСJlfПlая ПilНУУi\ПIая НШIОlIЕа; 5 ТОПЛПDНая вш,УУ1\IПRП 1\OJIOIIII(1;
(j ТСПJIооGJlJСНПИIШ; 7 НОНДСIIсатор ХОJIОДIIJlЬНlIН; 8 ПDрово!l ПОДОl'реватсль; 9 CMliOCTb орошения; 10 поверхностные liOПДСI!са
торы холодllлыlпшш вануумноН r;ОJIOПНЫ; 11 эн;ситоры.
JIIШIШ: 1 ПСфТI,; 11 rаз; III СШIIШСННЫЙ rаэ; IV БОlшвоii проДytiТ; V нсстаБПJlbпы!l бензпн; VI стабильныЙ Gснзпп;
УН ПОJIУl'УДРОП; VIII водяноii пар; IX маэут; Х отстоЙнаll вода; ХI холодная вода; ХН ненондепсирующпеСIl ПDрЫ
и rаэы; XIII rудрон; XIV иопденсат.
Тf1IТf1I/J
хл
хш
у
РIIС. 190, Схема четыреХСТУlIепчаТОll устаНОВ!;!I АВТ:
1 печи; 2 отБСН3ИПIlваlOщап 1\ОЛОl1на; 3 ОСПОDнан aT!I-1QСфСрlli1П 1,O';-}(jIIIН1; 4- первая Вi:Нi:'у"умпап I\О;:10нна; 5 вторап ПЮ'УУМН;'Н
ншюнна; 6 'l'сплообi\lСННlIli:П; 7 НОНДVIIСflТОРЫ ХОЛОДllЛЬНIIЮI; 8 Ci\IIi:OC'fH ОРОШСПlIfТ; 9....... барОi\1СТРНЧССННС liОIIДСНСflТОрЫ; 10 ЭН\СI\ТОрЫ
ЛIIIIИИ: 1 нефть; II rllЗ; III BCPXlIIlii продут; IV GOI,ouoii продунт; V ПОJlvrУДРОII; \/I rудрОII; VII BOA>1Hoii пар; \'I1I
Т(Jрпчап струп; 1 S мазут., Х DтбеНЗ\lllеНl\lllI нефть; XI отстоiiпаlI пода; XH ' ХОJ\ОДН;Ш пода; ХН 1 НСС!Щ!l ДСIlСlIропаПШIIССi
пары и rазы; XIV rllзоiiдь.
Па.1!бипllраваппые устап08lШ
309
подается по вторую ПЮ{УУ1ШУЮ I{ОЛОННУ 5, тде отбираются три
ПРОДУI{та: ЦИРI{УЛИРУЮЩИЙ rазойль X1V, вязн:ип масляный дистил
лят 1V и oCTaTOI{ тудрон V1.
КОМБИИИРОВАIIIIЫЕ УСТАНОВКИ
Все возрастающая мощность строящихся и ПРОeI{тируемых нефте
перерабатывающих заводов требует I{ОМПЛeIпования их минимальным
числом технолоrичеСI{ИХ установок, что снижает Iшпиталовложения,
СОI{ращает сроки строительства заводов. Решение этой. задачи дости
l'ается как повышениеи производительности технолоrических YCTa
повок, тю{ и комбинированием процессов на ОДНОЙ YCTaHOВI{e.
Комбинирование процессов первичной переrош{и и термичеСI,оrо
l-;реI{инrа праКТИI{Ьвалось на заводах СССР с зо х тодов. Трудностп
при эксплуатации и ремонте тюшх установOI{ были успешно преодо
лены. Ню{опленный опыт и современный уровень развития aBTOMa
тю{и, телемеханики, Дистанционноrо управления и реrулирования
технолоrичесн:пх процессов позволяют расширить область примене
ния комбинированных YCTaHoBoI, и сделать их надежными в работе.
Основное внимание было уделено созданию прямой переrошш п
друrих Процессов перерабоши нефти.
Возможны различные I\омбинации процессов на одной установке:
ЭЛО"У АВТ; АВТ вторичная переrош{а ШИРОI{ОЙ бензиновоп
фрющии; первичная переrоНIШ нефти I{аталитический ЩJеl{инr
вю{уумноrо rазойля деструктивная переrош{а тудрона; первич
ная переrош{а нефти I\ОI{сование мазута в Iшпящем слое I,OI{Ca.
у станоВIШ ЭЛОУ АВТ. Технолоrическая схема комбиниро
ванной устаноВI{И ЭЛО"У АВТ приведена на рис. 191. Подоrретая
в теплообмеННИI\ах 8 нефть 1 с температурой 120 1400 С в ДeI'идра
торах 1 подверrается термохимическому и :ШeI{трообезвоживанию
и обессоливанию в присутствии воды, деэмульrатора и щелочи.
Подrотовленная тarшм образом нефть дополнительно подоrревается
в друrих теплообменнюшх и с тем:пературой 2200 С поступает в I\O
лонну 2. Сверху этоп I\Олонны отбирается фрющия леrI,оrо бен
зина XV. Остаток 111 снизу I,ОЛОННЫ 2 подается в печь 7, тде HaTpe
вается до 3300 С, и поступает в I,ОЛОННУ 3. Часть нефти из печи 7
возвращается в колонну 2 в качестве rорячей струи. Сверху колонны 3
отбирается тяжелый бензин XV11, а сбоку через отпарные колонны
11 фракцпп V1 (140 240, 240 300 и 300 3500 С). Мазут 1V снизу
I{ОЛОННЫ 3 подается в печь 15, тде наrревается до 4200 С, и поступает
в ВЮ{УУ IНую I\ОЛОННУ 4, работающую при остаточном давлении
60 JlLJfL рт. с/n. Водяные пары, rазообразные ПРОДУI{ТЫ разложенпп
и леrrше пары X1V сверху I\ОЛОННЫ 4 поступают в барометричеСЮIll
ионденсатор 12, пеСI{онденсировавшиеся rазы отсасываются эжекто
ром 13. БОI,ОВЬШИ поrонами НОЛОННЫ 4 являются фракции V11,
oCTaТl\o 1 I'УДроп V111.
IX
/2 X1V
х!/
ХУЫ
Рпс. 191. Схеыа 1шы6шrnрованпои устаНОБЮI ЭЛОУ АВТ:
1 элентродсrидратор; 2 отi3ензинивающая ншюпна; 3 основная аТ1\Iосферная ноланна; 4 ванУУ1\IНая иолонпа; 5 стабилизaцnонная
ноланна; 6 абсорбер; 7 атмосферная печь; 8 теплооб;\IеННIIЮI; 9 IюнденсаТОРЫ ХОЛОДПЛЪНПЮI; 10 rазосепараторы; 11
отпарные ноланны; 12 барОi\lетричеСЮIii нопдепсатор; 13 э)неитор; 14 паровые подоrреватели; 15 вануумная печь.
Линии: 1 сырая пефть; II обезвошенная и обеССОJIeIIНая нефть: III Отбензинепная нефть; IV 1\Iазут; V стабпльныЙ бензин;
УI боновые ПРОД 'l иты аТillOсферноii нолонпы; VII боиовые продyItты ванУУil1НОЙ нолонпы; VIII ryдpoH; IX водяной пар; Х
оборотная вода; Х аilI1\шачная вода; ХI 1 сухой rаз; XIII сшижеппыii rаз; XIV неСIюнденспровавшпеся пары п rазы; ХУ
Jlеrниii бензин; ХУI rорячая струя; XVII ттнелый бензин; XVIII Boдa. деЗilIульrатор и щелочь.
R Ооltбшшрооаппые устапот;и
311
Бензины XV и XVII, получаемые из I{ОЛОНН 2 и 3, смешивают
и отводят в стабилизатор 5. fаз из rазосепараторов 10 после KOM
примирования подается в абсорбер 6, орошаемыii стабильным бензи
ном V. Сухой rаз XII сбрасывается к фОрСУНIшм печей. fоловной
продукт стабилизации IЩЛОННЫ 5 направляется на fф"у. Стабиль
ный бензин подверrается защелачиванию.
Материальныii баланс переработки нефти на I{омбинированной
установке и на АВТ приведен ниже:
ЛRТ ЭЛО О ЛЕТ II элоу
отдельно
Взято, %
ромапп{пнская нефть
rаз
вода и солп
Получено, %
сухой rаз
rОJIOВIШ стаБШШ:НЩIlII
СЖIlжеIIНЫе rазы
фракцпп
бензшювые 13,29 9,18
npомеЩУТОЧIIая 1,39
керосIШОВЬЮ 16,27 17,88
Дllзельные . 16,94 10,94
350 4200 С 10,6 10,6
420 4900 С 11,4 13,4
rудрон о.... 30,0 28,0
lJода + соли .. 2,5 2,5
потери ..... 0,5 1,6
Экономичес.ю:ш ;:>ффсн:тпвноеть комбинирования АВТ с
нллюстрируется слеДУЮЩ!IМИ данными:
ЭЛОУ АВТ
проIlзводlIтелыlсть,. IЛП. т/20д нефтп
Энерrозатраты на 1 т СЫРЫI
ТОIIЛПllО, п8 .......
пар, 1>2 .........
XIl1-шчеСI{Il О'lIIЩСIJНШI вода, .1t: J
промышленnая вода, оН:,
ЭЛeI{троэнерrия, h'oт' '!
Штат, чел. .......
1\anптальные затраты, руб/т сырьп
Расход металла, п2/т сырья
3анnмаемая площадь, .lt 2 . . . . . . .
Эксплуатационные расходы, руб/т СЫрЫI
Себестоимость пр оду I;TOB, руб/т . . . .
В атмосферной секциn ..
в BaкYYMHoiI сеI{ЦIlП
100
2
2,5
100
2,5
ЭЛОУ
ЛВТ
1
29,38
139
0,39
11,54
7,18
41
1,86
2,37
24 000
1,088
5,3
5,13
* Пар вырабатывастс" в perCHcpaTIIBIIbIX испарптеЛfП: за счет тспла ДИСТIIЛЛПТОВ.
0,18
2,82
1
2 1
23,1 24,6
64,0 '133 *
0,29 0,39
8,6 9,4
4,25 5,35
41 41
1,2;) '1,72
1,51 1,85
21 370 19 320
0,775 0,841
4,71 4,93
4,75 4,76
Из этих даиных видно, что в результате I\омбинирования дости
rается ЭI{ОНОМИЯ топлива, электроэнерrии, пара и I{апитальных
312 rл. Х//. ПРО.l!ыzuлеппые устаповrш первllчпой переработ1>ll Ilефтей
затрат. С увеличением производительности установок эта Э!{ономия
возрастает. Еще больший эффш{т получается при комбинировании
нескольних технолоrичесн:их процессов.
Рпс. 102. Общпir впд ](тI[)ПППРОВflшюi[ устаП()!lЮI
ЭЛОУ АВТ в ДеJJflВРре.
l?7
I , JZIl
..J..----, 8
JY
2, ===
Рпс. 193. Схе;\ш 1Ш;\IБПIIПРОlJашIOU устапоВIШ Делавере:
1 э.пеI,тродеl'идратор; 2 нолопна прсдпарптельноrо пспареНIIН; 3 аТ31Осфернпн псчь;
4 аТl\lOсферная полонпа; 5 стnБIIJIИэн'rор; 6 отпарная нолuпна; 7 ВЮ;УУillПая HO
лонна; 8 аппарат ДЛJI эащелаЧJIванпн бенэина; 9 ВШ;yy-ilIНан печь.
Лип!!п: I сырая нефть; II обезвожепная н обессоленнан пефть; III отuснэинспнан
псфть; IV нестаuилыlйй БСIIЭИН; V rаэ; VI леrниЙ БСНЭIIП; VII тшнелый БСПЗIШ;
VIII ЛIIl'рОIIповап фрarщnл; IX НСРОСlIнован франция; Х лешан rазоiiлевая фра,,
цин; XI маэут; XI{ тншелан l'азоiiлевая франция; XHI ryдpOH; XIV HCCKOHДCII
спропавшпесн пары и rаэы.
Среди зарубежных заслуживает виимания !{рупнейшая в США
атмосферно ван:уумная установна фирмы «TidevvateI'» в штате Делавер.
"Устаиовка перерабатывает 20000 т/сутrш сернистых и BЫCOKocep
иистых нефтей. Общий вид устаповн:и приведен на рис. 192, efJ
J{ о. LБUlLuроваппые устапоВ10U
313
схема на рис. 193. По этой схеме устаноВIШ АВТ !{омбинирована
с двухступенчатой элентрообезвоживающей и обессоливающей YCTa
новной из четырех rоризонтальных элентродеrидра'fОРОВ 1.
Нефть 1 поступает под давлением 24 ат и при температуре 160 С.
После подоrрева в рЯДе теплообменнинов до 1270 С нефть подается
на ЭЛО"У. Прантичесни лишенная здесь ВОДЫ и солей нефть HaTpe
вается затем в теплообмеНllинах и с температурой 2040 С поступает
в колонну предварительноrо испарения 2. fо.пОВНЫllI ПРОДУНТОМ
зтой I:;ОЛОННЫ яв.пяетсн бензин IV, стабилизируемып в I{олонне
стабилизаторе 5. l'олош{а CTa
билизации V направляется
на rазофРaJЩИОНИРУЮЩУЮ
установку.
Отбензииенная нефть 111
через теплообмеНI!ИI\И и Tpy6
чатую печь 3 поступает в oc
нопную атмосферную КОЛОН
ну 4 диаметром 7 .М. Эта I{O
лонна оснащеиа треХСЫ{ЦllОН
ной отпариой НОЛОБНОЙ 6.
БОI{ОВЫМИ поrонами OCHOB
ной колонны япляются ЛlIr
роиновая VIII, I\еросиновая:
1 Х и- .пепшя rазойлевая Х
фРaIЩИИ. fоловным ПРОДУI,
Том ОСНОВНОЙ колонны слу
жит тяжелый бензин VII.
Остатком переrонКи является
мазут XI, ноторый ПрOIшчи
вают через печь 9 в BaHYYI\I
ную I:;ОЛОННУ 7 диаметром
12 t. Сверху этой НОЛОI-IНЫ уходят водяные пары и rазы XIV, в том
числе сероводород. В начестве боковоrо поrоиа отбирается тяжелый
вакуумный rазойль XII, направляемый на каталитический н:рекинr.
OCTaT1:;oM переrоНI\И с.пужи'I тудрон XIII, используемый IШI\ сырье
для IЮI:;сования. Температура наверху вануумной нолонны 70
750 С, остаточное давление в испарительном пространстве
17 tJJt рт. ст., а вверху 5 JJtJJL рт. ст. Вануум поддеРЖlшается Tpex
ступенчатьшн эжен торами 4 с промежуточными поверхностными
конденсатораI\lИ 2 (рис. 194).
Конденсат VII откачивается насосом 3 и направляется на YCTa
HOВI:;y для отпарки раствореиноrо серОПОДорода., Бензин подвер
rается. очистке от меркаптановой серы. Верхняя часть 1{ОЛОННЫ,
шлемовые трубы, I{ОРПУСЫ кожухотрубчатых I{онденсатороп, сбор
НИI{И ороше:ния и конденсата, насосы д.пя отнаЧ1Ш нонденсата из
I:;ОЛОННЫ предварительноrо испарения, стабилизатор бензина и ето
17
п
1
J!1
Рис. 194. СХЮIa снстеыы 1'луБОI;Ul'О вю\у
ума:
< 1 Dануу шан нолоппа;'2 поверхностные HO!l
денсаторы; 3 насос; 4 эн;енторы.
Линии: I мазут; I I вануумныЙ rаэоiiль;
III rудроп; IV орошение; V пеRОНДен
сируЮЩllССП пары п l'аэы; VI воднноii пар;
VII паровоii нопДснсат; YIII ОХШ1Jндающап
вода.
314 r.л. XII. ПРО.ltыш.леltltые устаповпи первuч,ltой перераБОl/znп пефтей
шлемовая труба защищены от коррозии монель металлом. 3начитель
ная часть вакуумной колонны и ее внутренние детали, отпарная
колонна для леrн:оrо rазоЙЛЯ, часть атмосферноЙ I{ОЛОННЫ, трансфер
ные линии от печей I{ реI{тифш:ационным колоннам, ПРОДУI{товая
часть rорячих насосов вьшолнены И3 нержавеющей стали. Для за ,
щиты верха колонны атмосферной секции от коррозии применен
аммиак. Трубчатые печи сконструироваН::J для работы на порошко
образном коксе, мазуте и топочном rазе. Расходные поиазатеJ1И
на переrонку 1 т сернистой нефти состашIЯЮТ:
Вода, .:It 3 7,85 ВЫХОД пр одунтов, вес. %
Топливо, па на нефть '
котельное 16,5 rаза 1
rазообразпое 16,3 леrRоrо бензипа 8
Пар, тяжелоrо бепзшrа 8
т лиrрОИRа 2,5
2,7 ат 0,009 леrRоrо rазойля 9
'12 ат 0,013 тяжелоrо rазоЙля 30,5
ЭлеIпроэнерrllП, liвт. ч, 2 rУдРопа 32,5
у ста1l0ВIШ АВТ и вторпчноЙ переrошш беН3Iша. ТaIШЯ комбини
рованная устаноВIШ мощностью 3 млн. т/еод сернистой ромаШIШН
екой неф1И, запроектированная fипроазнефтью, ЭI{сплуа тир уе тся
с 1964 r. ТехнолоrичеСIШЯ схема представлена на рис. 195, а общий
вид на рис. 196.
По этой схеме И3 испаритеJIЛ 1 пары бензина и растворенные
в нефти rазы направляются в испарительную сеIЩИЮ основной
колонны 2. Туда же поступает и полуотбензиненная нефть 1 после
HarpeBa в трубчатой печи 9. Тепло циркуляционных орошений,
орrаНИЗ0ванных в трех сечениях основной IЮЛОННЫ, используется
для HarpeBa нефти. Острое орошение подается наверх IЮЛОННЫ.
Боковые поrоны из основной IЮЛОННЫ ректифицируются в Tpex
сеIЩИОННОЙ отпарной I,олонне 14. Мазут XVII из основной колонны
после HarpeBa в печи 10 подается в ВaI,УУМНУЮ колонну 3. В этой
колонне отбирается ШИРOI,ая (350 4900 Cj фРaIЩИЯ XI, а таIOке
имеется три промежуточных циркуляционных орошения.
Блок вторичной переrоНIШ широкой бензиновой фракции состоит
И3 трех реI{ТИфИIШЦИОННЫХ I{ОЛОНН ' 6, 7 и 8, в I{аждой из них
по 60 тарелOI{. Перед вторичной переrонкой широкая бензиновая
франция поступает в стабилизационную IЮЛОННУ 5, а rазообразные
уrлев()дороды в абсорбер 4. Абсорбентом XV служит стабильный
бензин, I{ОТОРЫЙ затем подверrают защелачиванИIO и вторичной
переrонке на У3Iше фрaIЩИИ: до 62, 62 85, 85 120, 120 140 и
остаток выше 1400 С. Третья колонна вторичной переrонки 8 снаб
жена отпарной I\ОЛОННОЙ 14. Фракция 140 2400 С, как и бензиновая,
подверrается защелачиванПIО и сушие. ТехнолоrичеСIШЙ реЖИl'vI
11
12
12
Рпе. 195. Схеыа 1;омбпппроваiшоii устаНОDIШ АJЗТ п вторпчпоii переrОНЮI бепзппа:
1 IIспарител ; 2 аТi\lОсферпая нолонпа; 3 вar;УУj\[Пап ПОJIонна; 4 абсорбср; 5 стаБПЛlIзацнош[ал Iшлонна (десорбер); 6 пср
вал I\OJIOIIIIa UJIOI;[\ JJТОРПЧIIOii переI'ОН[Ш; 7 вторал [;QJlопна блана ВТОрlIЧIIоii псреrоПIШ; 8 третьл [шлопна б.по[щ ВТОрIfЧlIОЙ персl'ОННП;
9, 10 труtJЧQТЫС печи; 11 ТСПЛООUi\fсннпrнr; 12 I\опдепсаТОрЫ ХОЛОДIfЛЬНIППI; 13 Сi\1I,ОСТИ орошении; ].1 отпарfIЫС I\одоrrпы;
1" баромеТРlIчеСIшii нондснснтор; 16 ашснтор; 17 пароnые ПОДОl'реваТСШI.
Лшпш: I IIефт[,; II сухоН rаз; ПI СШlIJнеНIIыii ['нз; IV стаБIIльпыii БСII3Ш[; У фраНЦIIЯ Н. 11', 620 с; у"[ фРaJЩIIЛ 62 850 с;
\,'П ФРШЩПfI 85 12()0 с; VIII фршщип 120 IIJO° с; IX фрarщпл HO 1800 с; Х БОIЮВЫС П]JОДУПТЫ аТi\Iосферпоli НОЛаННЫ; ХI
бо!{овые продуюЪ! nar;УУi\IНОЙ IЮJIОННЫ; ХII rудроп; ХПI водлпоil пар; ХIУ ВОДа; ХУ абсорбент; ХУI неCI;Qпдеuсировавшиесл
пары п rазы; ХVП мазут. '
316 r.л.. XII. ПРОJtЬИll.л.enпые устапО8/;,Н пеРfluч,пои переработ1>U пer/iтeи
работы основных аппаратов атмосферной сеIЩИИ приведен ниже:
По 1I]10 По даШIЬШ оuслсдоnанпii
VIПУ L II III
Тюшература, ос
в предварптеЛЬПШI пспарптеле
вверху 210 228 230 22а
па входе СЫР1,Я (пефтп) 230 240 220 236
ВIIИзу .' 215 235 ')')С 235
и;)
в ОСПОВПОll ре1ппфmНЩJ\ тШОII !\О,l!ОППО
вверху 112 140 123 125
па входе отбеПЗШЮIIпоii нефТII ,)I. 360 360 360
.) 1.)
ВIIИзу 310 :345 356 348
па 38 0ll: таре,тше 150 190 171 181
на 28 0ll: та рель:е 240 249 25С) 24Н
в пе'П! атмосферпоrо блOIШ
правоrо ПрТО1Ш пефТII 350 360 365 3(j;j
левоrо потока пефтп 350 360 ::Ю.'i 36;]
переrретоrо пара :ЛО 390 :357 35;]
дыыовых rазов у пе]JР'Jll.'Н\ 7:30 720 7li3 72И
ДаВJЮlПЮ, ат
n предварптельпоМ пспарпте.тJе 2,0 1,8 1,9 1,а
lJ осповноiiIШ.тJОIПЮ 1,8 J ,2 1/1 1,1
па входе в печь 20 23 23 24
Отбор светлых составлял 44,7%, .в том числе бензина 11,5%,
н:еросина 10,5% и дизельных топлив 22,7%. Для предотвращения
сероводородной I{ОРРО3ИИ в шлеN!овые линии подается rазообразный
аММИaI{. На установке применены I{ожухотрубчатые теплообменнИIШ
с корпусом диаметром до 1200 JltJl и поверхностью до 600 JI 2. Печи
двухскатные, работающие на I\омбинированном топливе (rаз Ma
зут), их тепловая мощность 32 .M,:IН. ппал/ч. в I{ОНВeJ{ЦИОННЫХ I{aMepaX
печей установлены сеIЩИИ н:отла утилизатора для производства
водяноrо пара давлепиеJlI 6 ат, имеются также паропереrреватель и
воздухоподоrреватель. Колонны оборудованы тареШ\аМИ с S образ
ными I{ОJшачками. ТеХНИКО ЭI{ономичеСI\ие показатели устаноВI{И
следующие:
ПРОIlЗIJодптельпость, шн. т/зод о'
Отбор IJcex ДПСТИJIЛЯТОIJ, % па пефтr,
ЭперrеТIlчеCIше затраты
тошпшо, % па пефть
ВОДННОll: пар, %
вода, .lt 3 /т о' . . .
Расход металла па 1 l1i пефТIl, liЗ .., .
Общая протяженность теХНОЛОПlчеСЮIХ труuопросодов, ,1t
Занимаемая площадь (175 Х 150), еа
ЧПCJIeННОСТЬ обслужнваемоrо персопала, чел.
30
70;0
2,1
3,5
102
'1,42
37 300
2,62
41
УстаНОВIШ ЭЛОУ АТ (ЛВТ) вторичная
переrоНIШ бензина
у станоВlШ ЭЛОУ AT 6 является самой мощной установкой в Еп
ропе. Ее производительность 6 млн. т/еод. Устанош{а предназначена
для перераБОТI\И нестабильной сернистой (типа ромаШI{ИНСI{Ой)
f(о.1tбшшроваnnые ycтпnпOB/ilt
317
Рпс. 196. ОбщIlЙ впд 1шмБШIII ропаШIOii устапоВIШ
АВТ п ВТОРПЧllОй перl:'!'()ШШ бепзппа.
1
-\'
fJlI
Рис. 197. Схема 1,ОJ!бшшроваппоЙ устаноВIШ AT 6 'п вторпчноii переrОIIIШ
бензшra:
1 предварительныii испаритель; 2 Iшпдснсаторы холодпльники; 3 основная реI;ТИ-
финационная НШIQпна; 4, 13 отпарные колонны; 5 стабилизатор; 6, 7, 8 ноланны
вторичной переrонки; 9 еilШОСТИ орошения; 10 ПРОllIеЖУТОЧIIые е"I1ШСТII; 11, 12 труб-
/ чатые печи.
Линии: I неФть; H/: сухо!\ rаз; IН СЖИJнеппыii rаз; IV фрarЩШI н. н. 62" с;
V фраНЦИfI 62 850 с; VI франция 85 120" с; VH франция 120 140" с; VHI
франция jl,O 180" с; IХ франция 180 240" с; Х франция 240 350" с; XI мазут.
318 r.lt. XII. ПРО.ltЫШ/le1t1tые устаповн.и nервuч,1tой nереработпu 1tефтей
нефти, включая вторичную :=переrонку широкой бензиновой фрак
ции.
Технолоrическая схема устаноВlШ приведена на рис. 197. В пред
варительный испаритель колонну 1 поступает .обеЗВОJН:енная
нефть 1 после четырех пар rОРИЗ0нтальных электродеrидраторов
(на схеме не ПОlшзаны), наrретая в теплообменниках до 2100 С.
Сверху этой колонны отходит леп,ая (до 1400 С) бензиновая фракция
с уrлеВОДОРОДНЬJlliIИ rазами и сероводородом. В нижнюю часть KO
лонны 1 подается rорячая струя, блатодаря КО10рОЙ здесь ПОДДер
живается температура 2400 С при избыточном давлении 3 ат. KpaT
ность орошения 1,5 : 1. В н:олонне имеется 24 тарелки S образноrо
'l'ипа. Пары rоловноrо прОДУI\та через Н:ОНДенсатор холодильпин: Z
поступают в емиость 9. Часть ЭТОI'О н:онденсата возвращается в н:o
лонну на орошение, а избытон: перетен:ает в промежуточную еМIi:ОСТЬ
10. Частично отбензинепная нефть И3 I\ОЛОННЫ 1 насосом про
н:ачивается через змеепин: печи 11 в I\ОЛОННУ 1 иаи rорячая
струя.
БаJIaНСОВЫЙ изБЫТОI, И3 Э'fОЙ I\ОЛОННЫ друrим насосом подается
через друrую сеIЩИIО атмосферной печи 11 в основную атмосферную
I\ОЛОННУ 3, оборудованную 40 тарешшми S образноrо типа. fолов
ным продунтом этой IЮЛОННЫ ЯВJIШ:JТСЯ фрющин Н. 1\. 1800 С.
БОН:ОВЬJllilИ поrонами ЯВЛЛIотся фракции 180 240 и 240 3500 С.
В отпарных н:олоннах 4 с 10 тарелн:ами проваJIьноrо типа
в н:ашДОЙ ДИСТИJIЛяты обрабатыnаются водяным паром, ДИС1ИЛЛЯТЫ
'1,Ю 180 и 180 2200 С через теплообмеННИЮl n холодильюши (на
схеме не ПОI\азаны) отн:ачиваются на выщелачивание и прОМЫВli:У
водоп, а затем в емн:ость rOToBoro продун:та. Снизу н:олонны 3 отби
lшется мазут Х1.
l оловной продут,т j,:елонны 3, пройдя нонденсаТОР ХОДОДИЛЫiИН: 2,
поступает в еМI,ОСТЬ 9, ОТli:уда пеРeI-шчивается в емкость бензина 10,
rде смешивается с rОJIOВНЫМ продун:том н:олонны 1. Смесь rоловных
прОДУli:ТОВ обеих Ii:ОЛОНН через теплообменнин: подается 'на стабилиза
цию в Н:ОЛОПНУ 5 (число таредон: 60). Стабидизация протен:ает под
давлением 8 ат.
fоловной продукт 111 из стабилизатора 5 поступает через Н:OH
денсаТОр ХОJIOДИЛЫ1Иli: 2 в еМI\ОСТЬ 9, отиуДа часть н:онденсата Haco
COi\I' возвращается в IЮЛОННУ н:ан: орошение, остальное передается
на fфУ, а rаз I{ ФОРСУНI\ам печей. Стабильный продуит частично
ПРОI\ачивается через змеевик печи 12 обратно в стабилизатор н:ан:
теПЛОНОСИI'ель, а изБЫТОI\ передается на вторичную neperoНl\Y в н:o
лонны 6, 7 и 8. Н.олонна 8 оборудована ошарной н:олонной 4. В CTa
билизаторе 5, н:ю\ и В н:олоннах вторичной переrонки, теllлоносите
лем ЯВЛЯЮТСЯЦИРI\улирующие через печь 12 остатн:и ректификацион
ных I\оЛОНН 6, 7 и 8. fоловныlH прОДУI\ТОМ I\ОЛОННЫ 8 является фраI\
цпя 85 1200 С, остаТIЮМ фран:ция 140 1800 С.
КО:.lLбuпuроваnпые ycтanOBI>U
319
в табл. 38 приведена харю\теРИСТIша основных аппаратов этоЙ
устанош{и. Ниже сопоставлены теХНIШО ЭН:ОНОl\1ичеСIi:ие поп:азатели
установон: AT 6 и AT 3:
Чпсло устаповOI{ на 6 млн. т/вод
КапитаЛОlJложенпя
Bcero, млн. руб . . . . . . . . . . . . . . .
на 1 т rодовоЙ мощностп, руб. .....
rодовые ЭRСШ1уатацпонпью расходы, ;lIJШ. руб.
Требуемая площадь, Ва ..........
Чпсленпость обслушпвающеrо персопалD., чел.
AT 6 AT 3
1 2
4,55 6,35
0,76 1,ОП
2,51 3,04
1,65 2,99
26 42
Т а б л и ц а 38. ХараRтерilCТПRа аппаратов устаноВIШ ЭЛОУ AT 6
I ,,;; ТареЛЮI ,
h ... ;:: и
с р.
}}fllE\ICIIOnallllc i:]пппрата 1'; I о ЧIIСЛО I '"
'-' s g '"
р:; C,J " '" 1'ПП о
!II !II'i t::1 "
П редварптельиыii IIcnalJII
тель 1 1 74,9 3,8 30,1 24 S обрD.
ные
ОСIIОВНая RОЛОНПD. 3 1 366,5 7,0 44,8 40 То ше
СтаБИШI3атор 5 1 27,5 1,8 27,7 40 Решетча
тые
I{олоJШЫ вторпЧ:поЙ переrОII
IШ
6 1 46,3 2,2 33,6 60 То же
7 1 76,0 3,0 37,2 60 »
8 '1 97,0 3,4 39:3 60 })
Отпарные 1;ОЛОНПЫ
4 1 30,2 2,4 27,3 По10 ')
13 '1 4,9 1,2 10,7 10
Кожухотрубчатые 'тепло
обмеННИЮI 16 388,3 12470
КпиятпльJIИЮI 2 2Н,Н 590
Воднные Iшжухотрубчатые
Iшнденсаторы 8 172,0 7200
ХОЛОДIIльНlIIШ 13 HI,3 2420
ПРИ;l; е ч а н п е. ПрОI!зводите.'lЬНОСТЬ трубчатых печеЙ 11 п 12 соответственно ранна
95 п 30 млн. ",<ал/".
Кап: видно ИЗ этих данных, при увеличении мощности YCTaHOnOI\
прямой переrонп:и нефти с 3 До 6 l\1JШ. т/вод УДельные п:апиталовло
женин снижаются на 25 %, расход метаШIa на 47 %, проивводитель
ность труда повышается более чем в 1,6 раза.
у стаПОВI{а ЭЛОУ ABT 6 производительностью 6 l\1ЛН. т/еод
осуществляет процессы обеЗВ..QJ:Кивания и обессоливания нефти, ее
атмосферно вап:уумную переrонп:у и вторичную переrонп:у бензина.
Схема этой устаношш представлена на рис. 198.
Исходная нефть после смешения с деэмульrатором, наrретая
в теплообменнИIШХ 1, четырьмя параллельными потоп:ами пр()ходит
320 r.л. XII. Про}.!Ъ!ш.ле/ыtые устаnО81Ш llepBU.'l1ioii llерерпБО/l//>U пефтеii
через Две ступени rОРИЗ0нтальных ЭЛeI{тродеrидраторов 2, тде
осуществляется и обессоливание. Да,пее нефть после дополнительноrо
натрева в теплообмеННИRах направляется в отбензинивающую IЩ
лонну 3. Тепло ВНИ3 этой IЩЛОННЫ подводится rорячей струей XV,
цирRулирующей через печь 4.
Частично отбензиненная нефть XIV И3 RО.ПОННЫ 3 после натрева
в печи 4 направляется в основную RОЛОННУ 5, тде осуществляется
реRТИфИRация с получением паров бензина сверху RОЛОННЫ, трех
7
Рис. 198. Схема устаНОDIШ ЭЛОУ ABT 6 со ВТОрIlЧIlоii перeJ'ОПI{ОЙ бензпна:
1 теплообмеНШIНП; 2 элcr;тродеrидраторы; 3 отGеНЗИНПВUЮЩUfI IШЛОННU; 4, 14, 15
'jJуGчаТhlе печи; 5 основная uтмосферпап нолопна; 6 отпарныс нолонпы; 7 aшrараты
воздymпоrо охшшщенип; 8 стабплизацпоннаfI )ШЛОIша; 9 рентифшшционные RОJЮНПЫ
вторичной переl'ОНЮI бснзина; 10 ваиуумнап нолошra; 11 нонденсаторы холодильнш;и;
12 eМl,oc11I орошсНIШ; 13 ваНУУ1\1СО3ДDIОЩНП uппаратура.
Липпи: I нефть; II сухоil rаз; III СШИ1нснныt! l'UЗ; IY фршщип н. н. 620 с;
У фрющпп 62 1050 с; YI фРШЩIIП 105 HOO с; УП фРШЩПfI jl,0 1800 с; yIII
францип 180 2200 с; IX фршщип 220 2800 с; Х фрarЩНfI 280 Э500 с; XI фрar;
ЦИfI 280 0500 С в аТ1\Iосферную ноланну 5; ХП фрarЩПfI 350 5000 с; XI II rуДрон;
XlY отGеНЗИНСННUfI нефть; ХУ rОРfIчап струп; X\71 мазут; ХУН водпноii пар;
}Cv III смесь 9ензпповых франциii; XIX стаБИJIьпыii бензпн.
БОI\ОВЫХ дистиллятов VIII, IX и Х из отпарных RОЛОНН 6 и мазута
XVI сиизу RОЛОННЫ. Отвод тепла в I\олонне осуществляется верхним
испаряющимся орошением и двумя промежуточными ЦИРI{УЛЯЦИОН
НЫl\Ш оротениями. Смесь бензиновых фраRЦИЙ XVIII из IЩЛОНН 3
и 5 направляется на стабилизацию в п:олонну 8, тде сверху отби
раются леrRие rоловные фрющии (ЖИДIi:ая rоловъ:а), а снизу
стабильный бензин XIX. Последний в Rолоннах 9 ПОДверrается BTO
ричной переrонне с получеиием УЗRИХ фрющи:ii, используемых в
Rачестве сырья для наталитичеСlшrо риформ:инrа. Тепло вниз стаби
лиза тора ,8 и нолонн вторичной переrОНRИ 9 подводится ЦИРRУЛИРУ
ющими флеrмами XV, наrреваемыми в печи 14.
Ji'О.l!БUlЫtроваNпые устаповliи
321
:i\ilазут XVI из ОСНОВПОll I{ОЛОННЫ 5 атмосфеРНОll СOIщпи насосом
подается в вю{уумнуIO печь 15, откуда с теl\шера1УРОll 4200 С напра
lшяется в вануумную полонну 10. В IIШIШЮЮ часть CJтой Ii:GЛОнны
подается переrреТЫll водяной пар XVll. Сверху lШЛОПНЫ ВОДЯНОll
па р 13меете с rазообразныJl[H ПРОДУI,тами раЗJIОrl.;ения поступает
в поверхностные }{онденсаторы 11, откуда тазы разложения OTcacы
паются трехступенчатыми паРОЭЖeI{ТОРНЫМИ пю{уумными насосами.
Остаточное давлепие в нолонне 50 .i11.M рт. ст. БОI,ОПЬШ поrоном
вar,;уумноЙ },;олонны служат франции Хl II XIl, ноторые насосом
через теплообменни!\ :и холодильнш{ направлЛIОТСЯ в еJliШОСТИ. В трех
сечениях ваНУУl\ШО:Й I\ОЛОННЫ орrанизовано промежуточное ЦИрI{УЛЯ
ционное орошение. l удрон XIl 1 снизу 13aI{УУМНОЙ }{олонны ОТIШЧИ
вается пасосом через теплообмеННlII{ 1 и холодильнш{ n резервуары.
Аппаратура и оборудование ABT 6 занимают площаДI{У 265 х
>< 130 .i11, или 3,42([. В здании размеще:в:ы подстанция, насосная для
пеРeIШЧI{И воды и Ii:омпрессорная. БЛОl{ ре1\тификационной аппара
туры ПРИl\1ынает }{ одноярусному железобетонному постаменту, на
I,OTOPOJv1, l{aH и на описаННОll пыше устаною{е AT 6, установлена
li:онденсацпонно холодильная аппаратура и промежуточные еl\ШОСТИ.
ПОД первым ярусом постамента расположены насосы технолоrиче
cl.;oro назначения для перенаЧIШ нефтеПРОДУl{ТОП. В качестве OTHe
вых наrревателей мазута, нефтп и ЦИРl{улирующей флеrмы приме
нены l\шоrОСeI{ционные печи общей тепловой мощностыо ОI,ОЛО
160 илн. юi([л/ч с прямым сводом, rоризонтальным расположениеiVl
радиантных труб двухстороннето облучения и нижней I{ОПВeIЩИОН
ной тахтой. Печи потребляют ЖИДI{ое тошшво, сжиrаемое в форсyn
пах с воздушным распылом. Предусмотрена возможность исполь
зоваНИJI в "I{ачестве топлива таза. Ниже припедены технико экономи
чеСIШО ПОl{азатели YCTaHOBOI{ АВТ различной производитеJlЬНОс.тИ'
(на 1 т нефти):
Топлшю 'Жllдное, /,3 ........
ЭЛС1пршнерrпн, h'eт ''1 ......
13 ода , ,lt 3 .............
Пар воднпоii (со стороны), МJШ. Iih ПЛ
Э1{СПJIуаПЩIlонные расходы, руб/зод
НаПIIта.'1Ыlые :штраты, руб. .. " '
Расход мета'lла па аппаратуру, nз
ПРОIIЗIJОДllТСЛЬНОСТЬ труда па 1 раб., тыс. щ
ЛРОIIзводптельппсть, МЛП.
123
38,5 30,7 32,4
2,62 2,26 G,(j8
21,7 '15,5 8,51
0,11 0,09 0,008
1,0 0,790,(iЗ
1,76 1,30 '1,24
'1,8о 1,64 1,2li
33,3 66,7 75,0
т /зод
6
27,7
3,97
4,47
044
1;05
0,58
66,7
Из припеденных данных следует, что попышение мощности YCTa
HOBOI{ Не толы{о СОI{ращает их число на нефlеперерабатывающих
заводах, но и снижает эксплуатационные расходы и капиталовложе
ния, повьпnает производительность труда.
21 Заназ 1000
r л А В А ХI11
ТСТАНОВКИ вторичной ПЕРЕrонки,
ЧЕТКОИ РЕКТИФИКАЦИИ, А3ЕОТРОПНОН
И ЭКСТРАНТИВНОИ РЕI{ТИФИRАЦИИ
Вторичная переrош,а нефтяных дистиллятов, в частности Пlпрu
I';ОЙ бензиновоii франции, с целью производетна бензина спеЦJ!аЛh
ных сортов ((ЭI,стра» и БР 1) примепялась n Бю\у еще в 1ЫЮ т.
Псреrонными аппаратами в ту пору СЛУi-ЮШП [{уаы с парОl1I,Ш обооре
вом, поrопоразделптелями дефлеrматоры н ш\садочпы(' [,О,ТIOННЫ.
В дальнеЙтеы I,убы были заменены трубчатьн.ш печами, а дефлеlма
торы рентпфип:ационными I,олонна IП с I\ОJшаЧI;ОПЫМIl тареш,аыи.
Внедренпе в нефтеперерабатьшающеll промыпшенпостн ПРОЦl'еса
термпчеСI.;оrо НРeI,;инrа потребовало применепия п.-tоричноiI nppe
rош{и RреIшнr бензинов, ПОДверrтихся сеРНОIН1слошоi\- ОЧТIстке,
е целью удалеНПJI из них полимеров. Для этоrо строш-шсь а 1':110 С фер
пые и атмосФерно паIi:ууиные устаноВJ,И. ПРШIl'непие IШ!,УУ:,ш :J;ЛЯ
снижения те1шературы пероrОIIЮI до 130 1400 С llНJ,TOB 1JIOCIJ С'! peM
лен:пе:м преДупредить распад сернистых соед[ш, ниЙ, пrJIП30ДЯЩИll
I{ обраЗ0вапИIО I,оррО3ИОШIO аrрессивноrо серО130ДО рода. о ПIfa 1\ О
ЭRсiшуатаЦИJI подобных установок ПОI-шзала, что ра;:;ЛOiI.;еппе п [\op
рО3ИЯ аппаратуры не устраНJIIОТСЯ. ПОЭТOl\'IУ вместо сеРНОIШС:IOтноii
ОЧИСТЕИ стали прпменять более совершенные сuособы::,ероочш'тн:и,
лучшим И3 l\Оl'ОрЫХ ныне является l'идрООЧПСТI\:а.
В тоды BTOpoii: мировой ВОllПЫ вторичная переrо[ша ПШрОI\О
прш..rеНJIлась ) ля выдешшия из бензиновых фРШЩИI[ П:Ю It'Р{)в, пс
пользуемых в Rачёст!3е ВЫСОНООIl:тановых I,омпонеН'IlJП аI\Па1ШОНПЫХ
бензинов. Этот способ п 30 x тодах был преДЛОiЕен проф. П. С. ПаНIО
тrШЫl\I. В начале ,1O x l'OllOB па ЕрУlшеlЛllем: нефтепе pl'pai'ia l'ЫПRlOщем '
заводе в Абадапе (Иран) JПШ меТОДШI П3 бепзпнопоii фраIЩИИ лыде
ляли. изоrOl,сап п 1I30rептан. J3 настоящее пре:\1Я подобныЙ процесс
под пазваНИGl\I чет!;оii per-.:ТИфlшацип широю) используется д.'fП Bыдe
лешш ИЗ0мероВ парафПIIОDЫХ у!'леводородов, а таЕте -1Тll,'1Gон::юла
п r,СИJIОЛОВ, ИСПОЛЬ3УС'lIЫХ п Еачестве сырья для орrаШIчеСl'оrо
СШIтеза.
Развитпе 1Ш таЛИТНЧССf\оrо рифориинrа и nOTpeGHoc,'rl> 11 у:н; ПХ
бензиновых фраI,ЦПЯХ поGудпли llIшючать устано!нш ВТОрllЧl!оii
переrою,п в состав СО13рО1Iепных нефтеперераGатываЮЩllХ заI1О! ОВ.
УстапОЙliа eтOP1Pl/lOii переаопliп беllаzша,
323
8тп устаноВI\И строят отдельно пли Вlшючюот n состав комбиниро
ванных устанопок, ъ:ан описано ранее.
Потребность пефтеХl'П\IИчесн:ой промытленности n ПРЮ{l'Ически
чистых Iшдивидуальных УI'леподородах СТШlулировала дальнейшую
разработн,у и совершенствование методов вторичной переrонни,
в частности оснащение установок н:олоннами четн,оп п сперхчеТI\ОЙ
рен:тифпн:аЦИII, имеющими неСI\ОЛЬНО деСЯТI ОП, а lIИОI'Да и сотен
TapeJIOIC ПРОJ\Iышлеииое оформление процессов вторпчпоii: перетонки
ра3JШЧНО l! зависит от харю{тера сырья, требуемой чеТ1 ОСТII рен:тифи
1\аЦIШ, числа и 1\онстрУIЩПИ реН,ТИфlшационных Tape;JOI\, I';ратности
орошсппя 1I др.
l: ритериеJ\l оцеНЮI ВОЗ)о!Оf!шоrQ прн:мененпя реI ТИфШ":ЩИН для
рuздслепия уrлевоДОроДНЫХ смесеп на состапляющие НХ ]\ОIIШОШШТЫ,
I";Ю известно, является НОJффициент относительной j]етучести.
Че;\.! больше этот ]';ОJффициепт, тем леrче разделяются 1\0Ilшоненты
смесп. В табл. 39 прпведены реЗУJlь-rаты расчета числа теоретпчеСКIIХ
тарел, ОЕ требуемых для разделения смесей с разлпчньш значением
]{оэффпцпента летучестп п ПОJIучешlЯ рCI\тифинато13 ра3ЛlJчпоrо
состава. Аналпзируя данные этой таБJIИЦЫ, 11011\110 заl\ЛIOЧИТЬ, что
для повышеиия чистоты ректпфин:ата, папрпмер, с 0,90 До 0,99 Tpe
буеТСJI прпмерно в 2 раза увеШIЧИТЬ число тареЛО1\. Вндно та Ю1{е , что
для разде;;Jения смесей с ИИ31,ОЙ летучестыо неоБХОДШI0 ИСКJJIОЧИ
te,'lbI-IО Gольтое число тареЛО1\. Тю\, ДJIJI разделения смесп с I\ОЭффП
циеНТОJ\l отнЬсптельноп летучести 1,05 при чистоте рЮ'ТlIфИКtlта 0,99
требуется 189 тареЛО1 . При коэффициептс относптельной ЛС1учеС1И
1,2 II топ }I\8 чпстоте рeJ{тифината требуется толы,о 50 тареЛQ1{ и т. д.
Т а б .ТI II Ц а 39. Данные о завпспnюстп ЧIIсла тареЛОI, от IЮiJффПЦIlента
относительной летучестп разделяеnюй сnrесп п четностп разделеНIIЯ
ЕО фф!Щ!!СIIТ
o-rНОСIIТСЛЫIOii
j]eT ЧССтlI
Число 'IЩ1елон при nrольпоii доле леl'I{ОЮIШlщсr L но,шонеПl'а
n IJCН'IшjJl[!ШТС (Д1!стп:rлпте)
0,90 I 0,91 I 0,92 I 0,93 I 0,94 I 0,95 I 0,96 I 0,97 I 0,98 I 0,99
1,05 90,3 94,8 101,3 '106,5 113,2 121,0 '130,8 143,0 '160,0 18И,О
1,20 24,1 25,2 26,8 29,4 30,2 32,3 34,9 38,2 42,8 50,5
-1,50 10,8 11,4 12,0 12,8 Щ6 14,5 15,7 17,2 '19,2 22,7
2,00 13,3 6,7 7,.1 7,5 8,0 8,5 9,2 10,0 11,2 13/1
5,00 2,7 2,9 3,0 3,2 3,4 3,6 3,9 4,:3 4,8 5,7
Рассмотрим РЯiJ: YCTaHOnOI{ длhторнчной переrоПlШ и Ч8П,ОП
реи'пфш\ацiIи смесей уrJIеводородов нефти,
УСТАПОВНА ВТОРИЧНОН IIЕРЕrшши БЕН3ШIА
На современных заводах ШИРОI\,О приыеняют устаноВI{И вторич
ной переrонки бензина с целью ПОJ!учения сырья: ДЛЯ 1{атаЛII
тнчеСI,оrо риформинrа, I ОТОрЫЙ осуществляется: для получешш
21*
32ч rл. XIII. Устаповни втОРllЧl10й lIерееОIl/Ш п ЧСl1l1тfi реl1171lUl;II/ ПlI1Ш
BLICOI{OOH:TaHOBЫX .l{ОIvшонентоп бензнна, либо ДЛJI получеНИJI apoыa
тичеСIШХ уrлеводородов бепзола, толуола, н:си.лолов. Для ъ:а Ta
JJIП'ичеСJ ОЙ ароматизации из бензина выделяют фрющии 62 850 С
(Gонзольную), 85 1200 С (ТОJIУОЛЬНУЮ) :и 120 1400 С (Н:С:ИЛОЛhПую).
lПИрО1ШЯ бензиновая фран:ция (рис, 199) после HarpeBa n теп,i]О
об;неШ!Iшах 10 п 9 поступает n ь:олонну 1. rоловным ее продуъ:том
ЯВJшется фрющия н. Т{, 850 с. Часть паров I\Ондепспруется If
rzш
п
у
10
JY
)r Ш
л
I
vll
РJIС. 199. Схема устаПОDIШ
ВТОрllЧНОП пере['()!lIШ беII
зшrа:
.1, 2, 3 РСI,'fшIнпшцпоппыс
ЕОЛОННЫ; 4 оrпсuыс IiНПП"
ТlIJIЬП!Н\П; ,j I\UПДСПСn"fОРЫ;
(j еi\П\ОС'I11 ОРОШСПIJЛ; 7 na
рапой RIПIЛТIl.iIuНIII,; 8 J\OII
цспоН ХОЛОДИЛЫIIII':; 9 паро
поЙ IШI'реIштель; 10 теП:100G
:\IСПlillI\; 11 отпаТJJI<lЛ НОЛОII [1:1.
ЛIIИШI: I фрarЩШI 0:2 850 с;
II франция 11, Н, Н2 0 с;
III ф]JarЩШI jl,O JSO° с:
IY сырье; У ФjJaIЩIIЯ 12и
НОО с; " I фjJ:lIЩllfI H5 1200 с;
УН rаз; 1/III ФjJ:1rЩlIfI
Н, 1,. 850 с.
вознращается в I\OJIOHHY 1 в Iшчестве орошения, остальные пары
направляются в I{ОЛОННУ 2. OCTaTOI{ снизу I{олошrы 1 перевоДИ1'СЯ
в I{ОЛОПl,rу 3, а часть ето ЦИРI{улирует через печь 4 и ту же I\ОЛО1:ШУ 1.
rОJ1ОJЗНЫМ ПрОДУIПОМ I{ОЛОННЫ 2 япляется фрю{цня н. I{, ()2, оста T
1\011 фрarщня 62 850 с. В Jшчестве rоловноrо ПРОДУI{та в I-,:олонне 3
получают фрющию 85 1200 с. Нол'онна /3 оснащена ошарной
I\OJIOHHOll 11, n I{ОТОРo:П о rбирается фрющия 120 1400 С. Оста ТI\OM
I\ОJlОННЫ 3 является фрющня 140 1800 с. Нан: и n перпых двух
I,олuннах, остато!{, ЦПрI\УШIРУЯ через печь 4, пноспт в реЕТПфИIШЦИОН
ную 1-':ОЛОIШУ требуемое для фрющионироваНIIЯ тешlO. Эти печи
приспособдены для работы I{Ю{ на ЖПДJ,ОМ, тю, И на rазообраЗRОIvl
тошшве. В J;аждой н:олонне установлено по 60 TapeJlOI{. При iIIОЩНОСТИ
УСТD.НОПI{И 1,15 шн. т/еод стоимость ее OI{OJIO 1 1IЛП. руб., а ПJlО
щадь 80 х 82 JlL. Расход топшша составляет 3,2%, поды 15 .М:! на
'1 т СЫРЬЕ. Обслуживается устаноВIШ 3 рабочПl\IП в СМСНУ.
УСТАIЮIША ЧЕТRОП РЕКТИФИКАЦИИ
ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ АРОМАТИЧЕСКИХ
}Т r ЛЕВОДОРОДОВ
i\Iоноцшшичесн:не арошатичеСlше уrлеводороды, извлerшемые тпд
I\()СТНОЙ ЭJ\стрющией или адсорбцией из Rатализатов рпформинrа
IJJIП ВЫСОI\оароrvrатпзированных бензиновых фракций, ПОJIученных
;j-'стЛllотi!/. че//и;ой ретпифпlillцпп
325
при переrонне нефтей и rазоковденсатов, раздеЛЯIОТ,С получением
ппдпвидуальных уrлеводородов ВЫСОI,ОЙ чистоты.
На рис. 200 приведена схема устаношш для выделения бензола,
ТОЛУОJIа и нсилолов. Энстрю\1' 1, предстаВJIЯЮЩПЙ собоЙ Сi\IeСЬ apo
J\щтичеСIШХ уrлеводородов, после адсорбционной очисТIШ ДЛJI пзвле
чення непредельных соединений и смол подаетсн, в среднюю часть
бензольной 1,ОЛОННЫ 1, сверху 1\ОТОрОЙ отбпрцеТСJI азео rропнан
смесь 11, СОСТОJIщан из неа рома тичес}шх уrjlеводородов и части
Рпс. 200. Схсыа УСТ3.IIОDIШ для
разделения а rо)Н\тпчеСЮIХ уrле
водородов:
1 uензольная I\О, IОIIIШ; 2 TO:ТY .
ОJIIйlая HOJIOHIIa; ,1 НСIIJrQ,ТIЬИ811 EO
ЛОIIII3; 4 нIIпJI'fIIJrыlII\;; 5 печь;
6 нондеIIса'rОl)Ы ХОJIOДИJIЬНП1\И; 7
СЮ;ОСТП орошешш,
ЛПI!!Ш: 1 еырье 1;cTl1aH'r; IJ
с;\!ссь IIеЗрОilIаТП'IССIШХ УI'ЛСDОДОjJОДОD
П бензола; J J J БСНЗ0Л; л.- ТОЛУОJI;
V liСIIJIО.пы; У 1 t1110:Щ.1ПIЧССНI:IС
уrЛСDОДОРОДЫ С9+высш
JПll: fl,l ,
. i I
J
7
в
'<>-]Т
ш
ш
1I
беПЗО:fIа (позвращае lOI'О n сырье), а БОI ОВЬШ поrоном служнт беНЗ0Л
высокой чистоты 111. Остаток 1,О.'IОННЫ 1 смесь БОjlее тяжелых
арОlIатпчеС1ШХ уrлеподородов напрапляеТСJI в ТОJIУОJIЬНУЮ нолонну 2,
rде в виде ре1 ТИфI1ь:ата отбпраетсн ТОJIУОЛ 1V, а 1\3.1, оста тон смесь
НСНЛОЛОВ II высших арОJ\Ш тичеСI\ИХ уrлеводородов. Эта смесь подается
в н:сплольную нолонну 3, rде rолоl3НЫМ ПРОДУ1:;ТЮI ЯllJIНется r,MeCD
1(СIШОj1ОВ V, а OCTaTEOl\[ фрющин V1 (С9+ПЫСШlif')' В рен:ТПфИI\:а
ционных !\тIоннах И Iеетсн по 30 40Tapeпo[\:. .
3начптеJIЫIО труднее разделяется смесь ИЗО:'\Iеров нсилола, тю\
1.; а [\: опи 1ПlCЮТ БЛИ3IПlе температуры 1шпеПIIЯ. Харю\терпстш\а
ЭТИХ ИЗ0меров прпведена нпже:
tFI'lСIIЛО!I
.l[ r'lClIJIO!I
п I\:СIIЛО.'I
ЭПlJIuеl1:ЮЛ
P:i°
0,880
О 8u4
0;861
U,8Б7
Те;нпсрnтура, ос
JIСНШI ЮlПеmш
25,2 '148,4
47.8 13\),4
+ 13;3 1384
95,O 137;1
РаздеJlение тю,их H<JOMepOB В промышленности осущ ствл;::стся Kтll
uшшропаПИ8М процессов сверхчеТ1\ОЙ Р "ТИфИl{[lЦПИ (ДJIЯ пыделення
О I,СШIОJlа I! ЭТIибензола) п НИ3I\Отемпературной нристаЛJIизации
(д.тrя пыдеJlеппя 7Н СIIлола). В первой стадии для получения О l{СИ
лола 98% HOЙ чистоты при 1,ратности' орошеюш 8: 1 требуется
;,26 rл. XIII. УстnаllО61Ш вТniJрuчltОй nереаоl/.lШ u ч,ет/iОй реl>тnuфш.а1fUU
,
ШШИJ\IУМ 200 TapeJIOri при отборе от потенциаJ1а 70%. ДШI ЭТИJ1беп
ЗОJ1а при I{paTHOCTI1 орошения '100 : '1 J'ребуеТ\lое ЧIlСЛО таредOl{ зави
сит от величины отбора, от потенциаJ1а и чистоты I1зоыера, что ПJlJlЮ
етрируется СJ1едующими даННЫ;lШ:
Отбор от потенцпала, % 60 70 80 90
Требуемое Ч1Iсло тареЛОR прп
'ПIстоте
99,9% 200 210 225 250
99,0% 153 16:3 175 200
в промыш1енностидJ1яH выдеJ1ения этилбензола 99,6% ной чистоты
применяют I{ОJ10ННЫ с числом практичеСI,ИХ тарелOl{ 350 при I{ратности
орошения 100 : 1. Для размещения столь большоrо числа TapeJ101{
реI{тифиrшционная r,OJrOHHa должна быть очень высокой, что может
привести к нарушению rоризонтальности тареЛOlё IIз за ОТI\Лонения оси
I{ОЛОННЫ от вертш,али. Поэтому институтом «rппронефтезаводы»
предложено при::ненять три последовательно соединенные I{ОЛОННЫ
меньшей высоты вместо одноп ВЫСОI,ОЙ.- В частности, ДJIН ПОJJуче
ния О l{силола 98% ной чистоты требуется двухн:олонвая система
собщим числом тарелок 230.
УСТАНОШ:НI А3ЕОТРОШЮН П :ЖСТРАI\ТИВПОН
РЕI\ТИФИI\АЦШI
Выделение индивидуа,ТIЬИЫХ уrлеводородов из IIХ -смесей реI{ТIIфП
Iшцией IJОЗМОЖНО, I{оrда разделяемые Еомпоненты различаются Teы
пера турой кипения п не образуют азеотропной смеси.
Известны rошоrснные азеотропные Cl\IeCll с J\1ИНИМУМОlVI и маr-;си
МУ:НОМ температуры I{ппеПIIЯ. ТППllЧПЬШ rомоrениым азеотропом_
с МИНИМУМОМ температуры юшеНI-IЯ юшяется сыесь беНЗOJrа и ЦIШJlО
rer{caHa (рис. 201), н:оторан в ТОЧI\е, соответствующеЙ содер;-ь:анию
бензола 51,5 МОЛ. %, имеет постоянную теыперi?-ТУРУ ышеНЮI 77,20 С.
Реr{тифиr>ElЦИЯ в колонпс с :нобьш - ЧПСЛОJ\l тарелоr, не приподит
[, разделению ТaI{ОЙ смеси на состаПЛЯЮЩIlС riОll!поненты. В любо;\!
случае названный азеотроп выдеJIЯСТСН IШЕ rоловноii: продуr,т, ТаУ{
н:ак он юшит при J\ШНИ:\ШJrьноfr- ДЛJI данноЙ системы температуре.
,в оста п;е в зависимости от состава исходной смесп может быть ПОJlУ
чен бензол ИЮI ЦИl{лоrеI,сан.
Одню,о при добаВJ1еппн ТретЬ'ето [-;омпонепта, пазьшаемоrо раз
деJIfПОЩИМ атентом, наЩJИмер этанола или фенола, характер разде
ления смеси может июrеннтьсн. Этому же способствует поншкеНIlС
давления при ре1{ТИфlшации. Тан, полпое разделение азеотропа
этиловоrо спирта и 'воды наступает, котда переrош,а ведется при
оста точном давлеНI11I 70 .iiLM рт. ст. Разделяющий атент подбирают
с ТaI(ИМ расчетом, чтобы он с OДНlBl Н3 Iiомпопентоп смеси образовал
второй азеотроп, ЮIИящиii при 9лее НИЗ1,оii теl\lпера туре, чем- исход
УСIIИIlО8/Ш nafOтpOlI/l,OIl II ЭliсmfJr7l,mIlR//ОЙ ре;,lIIllфll/o'lЩlll/. 327
ПЫй. Разде.:IЯЮЩИЙ areHT ДОJIШ(jН не вызывать ЕОррОЗИ11 аппаратуры,
6ыть ннертны;н по отношению н: 11:0J\шонента:м сырья, терJ\1П
чоеIШ СТ()ЙЮI!\I, иеТОII:СИЧНЫМ, недефпцитным и 06пaJ\aTb низкоТт
теп.'IОТОй испареНИ5I. Кроме Toro, он должен пметь температуру
I\Т'пеrшя на 10 400 С меньшую, че;,[ уrJ1lЭI30дородная смесь. I1]JП
р",iJОТIПХ температурах, существующих в l\Олоннах, еl\ШОСТЯХ ороше
ппя п трубопроводах, разделяющиЙ areHT должен- растворяться
в уr.пеrюдородах. Реrенерироваться он должен ПрОСТЫМII ri ;:jlI:ОН()l\ШЧ
81
R 80
;:,;
79
78'
п2
17 О 20 4051550 80 100
CoiJt:P:JfCUHlIe dе;fЗОЛD, /"m"l, %
Рлс. 201. Крпвые рЮJПопеСI!Л ;!шд
Ю-:СТI> пар в спст(' !е беПЗОJ! цп
J{.'I()!'е1{сап (даDленпе 760 .1/,1/ рт. ст.). ,
t ) л, L j ;J
JLY
! пт т:
, ! l ......
РПС. 202. Схема устаНОDIШ для DЫJle
J!е!шя ТОЛ-УО.'lа аЗСОТрОПJ!оii Р(':КТllф!ша
цней:
1 IШЛ.)IШU авС(]ТРОШlоil РСНТИфlшацир; 2
UНСТрUНЦИ(]нпаЯ-НОЛОНIIU ДJJП извлеЧСJlИЯ- МЭН;
3 нолонпа для- реl'сперацпи МЭН.
ЛиН!ш: 1 сырье; 11 смесь МЭI{ и Eeapo
l\!il1ИЧССIШХ Уl'ЛСВОДОРОДОВ; 1 II ПСUРОiШl'l'I!
чесн!!с Уl'лсв(]!\ороды: TV водныli раствор
МЭН; V МЭН; VI вода; YТI толуол.
НЫМИ методами, например ЭТI:С
трющней ПОДОЙ или друrии дe
шеI3ЫМ растворителем.
РаССМОТрIШ процессы азео
тропноЙ n эн:стрюаивной рю{
тифиrшции, приыепяеl\Iые в промытленноn- праl\Тш(е ДШI ПЗI3лечеНЮI
'аромати:чrСIШХ уrлеllОДОрОДОI3 нз :их смесей с неароматичеСIШilШ.
АЗСОТРOlшал рШ';ТНфШ\аЦПП отличается прииеиение:Vi трС'Jъеrо
Еомпонента повышенной лстучести, способ).W'!'о 1{ 06pa:JoHHI-III10
с одним нз I,сншопеитоI3 исходноIrсисси T()POl'O азеотрона с б()дее
НПЗII:Оll температуроЙ IпшеНIlJI, чем исходный. Дли pacCMaTpUI!ae ]()ro
ниже при;нера ПрОl\Iышлепноrо пзтшеченпн тол у()лн n !l:ачеСТВ(j pa:i
деЛЯlOщеrо аrеита принят llОДНЫЙ раствор l\lеТПЛЭТlIJшетоиа (l\iЭR).
На ТЮI:ОЙ YCTanOВIl:e чистота выделеШIOrо толуопа Достпrает 99 %
и более. На друrпх устаПОllIШХ для тех же целеij служит ыетаиол.
ТехнолоrпчеСll:aН схема нроцесса РСI(ТИфlтаЦИll нре,цстав,nена на
рис. 202. Длн полноrо отделения толуола от heapomaTl!'Iec!-\Пх тле
водородоп I3 1\ОЛОППУ неоGходпмо подаВnlЪ R 2.8 3 раза Gол ыне
МЭН'" чем содержится, неароматичеСIШХ уrлепод()родоп I3 исходной
смесн. Содершанпе воды II МЭН', не преlJышает '10%. Основпан ero
иасса ОТI30ДI1ТСЯ с rоЛОППЫМ прОДУI,ТОМ !{QJJOllHl>! 1 И iшстраrируется
водой I3 I(QjlOlше 2. Из I30дпоrо раствора ЫЭI{ лешо lIзвлекается
обычноЙ ректифшшцпеii. Получаемый сверху реп'перацпоппоi! TI:O-
JIOПНЫ 3 МЭН', содержит 01\0,:)'0 '10 % ПОДЫ и НН.'Iяется разделяющт1'Il
328 rл. XIII. Ycтaп08litt aтoptl'tIlotl. пере20llт! [l чеl1!/,ОЙ ре/;lIIttф[/наЧt/[i
аrептом для смешенин с ТОЛУОЛЬНЫN1 I;:онцентра том Тi11 в I;:олонне азео
тропной Р8!{тифин:ации 1. Выделившаяся в нолонне 3 вода возвра
щается в процесс на ЭI\СТрaIЩИЮ M8I-C
Азеотропная реI\тифш;:ация предпочтительнее для сырья, соде p
жащеrо небольшое I{оличество неароматиче'СIШХ уrлеводородов.
ЭI{страl{тивиая. РСI;:ТПфШШЦПЯ. В этом случае для разделения
I\ОIvшонентов смеси применяIOТ раздеЛIIIОЩПЙ атент менее летучий,
чем J{омпоненты сырья. В присутствии раз
деЛIIIощеrо атента ИЗJ\Iеняется летучесть EOM
понентов сырья, что позволяет фраНЦИОПIJр(J
ва ть смесь в I{OJIOHHe с умеренными Ч:ИСJI O I
тарело!{ и EpaTHocTыo орошения. ТИПIIчпая
у схема устаноВIШ энстрю{тивной реКТИф:ИI\а
ции приведена на рис. 203. Она предназна
чепа для разделения азеотропноЙ смеси, co
стоящей из бензола и цюшоrеь:сана, с пс
пользованием в начестве разделяющеrо аrепта
фенола. Фенол термичесни УСТОЙЧИВ, селен
тивен и имеет сравнительно ВЫСОI{УЮ темпе
ратуру I;:ипения ('182,20 С). Сырье 1 ВВОДится
в среднюю часть I{ОЛOIШЫ 1, а фенол 11
на 4 5 ую тареш{у (считая сверху). Колонна
1 орошается частью rоловноrо ПРОДУI{та
117, а внизу через НИПЯТПЛЬНIШ подводитсн
тепло. В прнсутствии фенола летучесть ие
ароматичесноrп уrлеводорода, в данном CJlY
чае цИIШОl'8!,сана, значительно возрастает
по сравнению с летучестью, ароматичесь:оrо
уrлеводорода (бензола), поэтому исходная
смесь сравнительно леrI\О разделяется на
цинлоrенсан 117 rоловной прОДУI,Т и бен
зол в смеси с фенолом 111, отводишый снизу
IШЛОННЫ 1. Тарелки, расположенные выше
ввода фенола, предназначены для извлечения следов фенола из
паров цюшоrенсана.
Смесь 111 фенола и бензола, отбнрае;ная снизу I{ОЛОННЫ 1, поету
пает на реrеперациro фенола в I{ОЛОНRУ 2, тде rоловным ПРОДУI,ТОМ
является бензол 17, а остап{ом реrенерированный фенол, возвра
щаемый в процеСf\.
1,
1
ш
Рис. 203. Схема YCTa
ПОВIШ ДЛЯ разделеппя
бензола п ЦIIJ;лоrеь:сапа
ЭI\стрю\тiIвноii ре1{ТПфП
кацпей:
1 ноаОIlпа энстрантпвноii
РСНТИфlшацпи; 2 нолонпа
ДJШ рСl'спераЦIШ фенола.
Лшш:и: 1 сырье смесЬ
бснзола II ЦIIIшоrенсапа;
11 фенол; III смссь
фепоаа II беН30JШ; IV
ЦИIшоrенсап; V uе1I30Л.
r л А В А XIV
ПРИНЦИПЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ
ТРУБЧАТЫХ УСТАНОВОК. РАБОТА УСТАНОВОК
АВТ
Р А3МЕЩЕНИЕ AIIIIAP АТОВ
НА ПЛОЩАДКЕ
Аппаратура и оборудование на площадн:е MorYT размещаться
в зданиях, под навесами или под отн:рытым небом. Современная
техничесн:ая оснащенность установон: позволяет обслуживающему
персоналу следить за' основными технолоrическимн ПОlшза телями
процесса у щита I{ОНl'рольно измерительных и реrулирующих прн
боров, поэтому для размещения аппаратуры специальных зданий
не требуется.
ПрактИIШ работы нефтеперерабатывающих заводов riОlшзала,
что при тщательной изоляции аппаратов и обвязывающих их трубо
проводов тепловые потери относительно малы даже при суровом
Iшимате. Размещение большинства аппаратов на открытой площадке
не нарушает нормаJIьноrо ведения технолоrичеСI{оrо процесса и
создает ряд удобств. В частности, облеrчается выполнение требова
ний технИI,И безопасности и противопожарной профилактики, так,
IШI{ при неплотном соединении аппаратов и трубопроводов, находя
щихся внутри зданий, быстрее заrазовывается помещение, что мощет
пызаa ть взрыв или отравление, тоrда KaI{ на OТI{PЫTOM воздухе подоб'-
ная опасность значительно меньше.
На основании этих соображений в зданиях или под навесами
помещают лишь l'ание аппараты и оборудование, условия эксплуа
тации !{оторых ухудшаются под дейс,твием атмосферных осаДIШВ
или внешней температуры. Сюда относятся неIшторые насосы, I{OM
прессоры, нонтрольно измерительные приборы и др. Основные же
аппараты размещают на ОТI{РЫТЫХ ШIOщаДI\аХ. В северных районах
фронт трубчатых печей разрешается перю{рьшать зданием или HaBe
сом, тю( IШI{ за rорением топлива необходимо периодичеСlше наблю
дение.
Производственные аппараты выrодно располаrать тю{, чтобы
длина соединяющих их трубопроводов была наименьшей. Помимо
ЭI{ОНОМИП места и материалов подобное расположение СОI{ращает
. . ; - - -
I 1"" J:Mm rM m m ff [:: 61 I
I з I I .. 7 I
I ч ++Н++++ I
" ' $ .. : 1т rлттllrJпmJ 1 .
1;fHf ' tttW",*',
!. + + + 9++ + + + + I
,
I
,
I
,
I
,
8
$
ф
II
Рие. 204. План раСПОЛО,I;ешш аппаратуры атыосфеРllоft ТРУ[)'1нтой уеТilIlOlJIШ:
1 ЩСJlочные Il ПОДПIIЫС e1\IHOCl1I; :2 ПСIIТИЛI1ЦИОНIШЛ, ПОДI1IIDЯ IIаСОUIШfJ, UIН1ЛII:,ШТUРНШТ; ;з fllНIСЩСIIIIС Д.НН СЧСТЧНIiОВ; ./ _'.
щеЛОЧllые 11 nOДfIllbIC отстоitипнп; 5 подзсмна.н дренаШ.НDI1 eI\-ШОСТЬ; {j UЛОН РСliТНфИШ.lЦlIОIIIlЫХ !iO,'lUIIII; 7 U,IIСI'ТIШЧССI-iШI
ПОДСТi.lIlЦИП; 8 .нОIIЦСПЫС ХОJIOДII,пЫIIII.'И; 9 'rСПЛQОUi\lеIIнап аППЩli11'')'IНl; 10 OIlCPD.'fOpIlHH; 11 ДЫ;\IОВШ1 TllyGa; 12 Ul'рСUЫС
. Пfll'РСПi.lТС:IН.
II
Раз.ltещеfше аппаратов па площад е
331
тепловые потери п облеrчает реrулирование технолоrичеСRоrо про
цесса. Одпако слишком близн:ое расположение arperaToB неудобно
для обслуживания, тю, н:ан: затрудняет доступ l{ заДвижн:ам, ЛlOн:ам
и опасно n пожарном отношении. Правильное расположение аппара
тов достпrается целесообраЗНIillVI сочетанием УIШЗaIIНЫХ (иноrда
взаимно противоречащих) требований.
ч
Рпс. 205. ilIUI\eT устаilОDЮI ЭЛОУ ABT 6.
в l{олопнах и друrих аппаратах с боль числом задвижек
и люков по высоте, требующих частоrо осмотра, расстояние между
ними должно быть не менее Toro, I\aHoe требуется для расположения
маршевой лестнпцы с площаДIШМИ.
Минимальные разрьшы между аппаратами и сооружениями с уче
том конкретной обстаноВIШ устанавливаются в IШЖДОМ отдельном
случае ПРОeI\тирующей орrанизацией в соответствии с противопо
жарным:и техничеСI\ИМП нормами ПТУСП 02 62 или по специальному
соrласованию с opraHaMII пожарной охраны.
На рис. 204 приведен примерный план расположения аппарату
ры и оборудования атмосферной трубчатой устаноВlШ. В табл.40
приведены величины допустииых разрывов между анпара
тами и строениями трубчатых YCTaHoBolc На рис. 205 изображен
макет устаНОВI{И ЭЛОУ .:......ABT 6. Установка разбита на блоки: ректи
фикационнои и теплообменной аппаратуры (1); orHeBbIX HarpeBaTe
лей печей (2); ХОJIОДИЛЬНИlЮВ (8); вентиляционной намеры и
332 rл. XIV. РаЗ.J!еще/ше оборудовапuя и работа устаповоп АВ Т
анализаторной (4); защелачивания и водной промыВIШ (5); операторной
с ЭЛeI,троподстанцией (6); блока концевых ХОЛОДИЛЬНИI\Ов (7); nодя
ной насосной (8); ЭЛeI{тродеrидраторов (.9).
Т а б 31 П Ц а 40. МПНПIIШЛI.llые раССТОЯllПЯ (в . !) IlfeШДУ аппаратуроii
п СООРУШСllПЯIIШ трубчатых YCTaIlOBOI(
'" rруппа
13 Объенты I I I I I
:»
'" 1 2 :1 , 5 6
... "
1 Трубчатые пеЧlI * 5 10/15 15 15 10/15 10/15
2 Поrоноразделптельная и сепа
рацноnпм аппаратура (ИО
лонны, деrидраторы, еI\ШО
сти орошения, водоотделпте
Ш1) ** п/з 10 8/12 4 Не HOp
I\шруется
3 Топтшньте резервуары YCTa
НОВIШ D 10 10 10
4 3дания технолоrичеСJ{оrо Ha
значения ( операторные, Ha
сосные) 10 4 4
5 Воздушные J{оиденсаторы п
холодильюшн 4 4
6 Теnлообменншш п J{оиденсато
торы труб'lатоrо типа, 1{НllЯ
тпльтпш D
* в числителе paCCToтrne от пеоrнеnоЙ стороны печи, в 3IIaMeHaTe:Je co СТОРОIIЫ
форСУIIOI{. ,
** в числптеле дл!! аппаратов диаметром менее 3 !; В знамепателе дл!! аппаратов диа
метром более :1 ж; ilIIIНIIilШЛЫIые раесто!!ни!! должны Оыть не менее 1 ж.
пр п м е ч а н II е. D рассто!!ние. равное ДlIа !Стру напбольшеrо аппарата.
На железобетонном ПОСТRменте размещены теплообменнИI{И, I,OH
денсаторы холодильнИI,И, сборники орошения. Под первым поста
ментом расположены насосы для подачи нефти в теплообменники
и в оrневой наrреватель, а таюке для ОТI,аЧЮI нефтепродуктов.
Под вторым постаментом (у ВaI,У,УМНОЙ I\оЛОННЫ) размещены насосы
для откаЧIШ rУДрона и друrих rорячих ПРОДУIПОВ. В блон: оrневых
наrревателей включены три трубчатые печи, оборудованные воздухо
подоrревателямн, дымососами и дымовыми трубами. В водяной
насосной размещены насосы для подачи воды и щелочноrо раствора.
Разрывы межДу БЛОI\аМИ вьmолнены с учетом возможности MOH
тажа и демонтажа аппаратуры и оборудования при помощи передвиж
Horo I,paHa. Расположенпе БЛОI\ОВ принято с учетом поточности п
современных индустриальных методов монтажа и демонтажа обору
Дования. Разрывы между аппаратами внутри блоков приняты в COOT
Раз.1Lещепие аппаратов т-щ площадт-;е
333
ветствии с ПрОТИВОПОil\арньпш техничесюrми нормами ПТУСП 02 62.
Вся технолоrичеСIШЯ- аппаратура, оборудование и насосы (r.;роие
щелочных и водяных) расположены на ОТI';РЫТЫХ площаДЕах., Пло
щадь УС1Юfовюr составляет 193 х 102 .м 2 , т. е. 2 еа.
По противопожарным соображениям атретаты располаrают тан,
чтобы линия фОРСУНОI'; и иных отневых точеI, была обращена в п'ро
тивоположную сторону от пожаро и взрывоопасных атретатов
иеоrневоrо действия. Однако котда выполнить эти требования
трудно, расстояние от форсунок до взрывоопасных атретатов до;rшшо
быть не менее 50 .М.
При размещении производственных атретатов в зданиях забо
тятся об удобстве их ЭН.сплуатации, стремясь иансимально COHpa
тить длину трубопроводов, количество передаточных УЗJIОВ II обеспе
чивая в то же время полную безопасность. Не рer,;омендуется
располаrать в ОДНОМ помещении атретаты, разные по пошаjJНОЙ
опасности (например, бензиновые и мазутные насосы). В этом с.тrучае
для всето норпуса приходится назначать противопожарные Mepo
приятия (специальное освещение, взрьшобезопасные моторы и пр.)
по наиболее опасным атретатам и тем самым удорожать строите
ство. Такие атретаты лучше всето РCl.сполаrать на отдельных площад
нах, а при размещении в одном здании разделять их брандмауер
ными стенами.
Аппараты, работающие под давлением, тю.; же I.;aK помещения,
в которых производятся операции с IIефтеПРОДУI,та:ми (бензиновые
насосы, смесительные для бензина, дизельноrо топлива и др.),
следует' располаrа ть в одноэтажных зданиях, но ни в ное1\1 случае
не в первом этаже мноrоэтажпых зданий, тю, I.;aI, при взрыве или
пожаре мЬжет пострадать все здание.
МеханичеСI.;ие мастерские, элer,;тросварочные и дрyrие поыеще
ния, в ноторых ведутся операции с применением оrня или тде воз
l\IOЖНО образование искр, следует размещать вдали от взрьшоопас
ных аппаратов и атретатов.
Здания, внлючающие разнородные производства, следует ШIЮIII
ровать тюшм образом, чтобы наиболее вредные и опасные в OT
пошении пожаров и взрывов производства располаrались в разных
одноэтажных помещениях и отделялись от осЙовното поыещения
иирпичной стеной.
Трубопроводы и манифольды внутри насосных унладываются
в специальные ЛОТIШ и сверху ПРИI,рываются стальными решеТIШМИ.
Сплошное перенрытие применять не рекомендуется, тю, IШЕ, оно
за трудняет проветривание траншеЙ II не позволяет наблюда ть за
состоянием трубопроводов.
ЛОТIШ внутри зданий, I,aH правило, дренируются и оборудуются
водяными СТОЯIШl\ПI ДJIЯ периодичеСI';ОП промьшки водой. Трубопро
воды, проходящпе по территории устаноВIШ, реномендуется УI\.ТIады
ва ть в земле за ИСI';ЛIочением тех, по ноторым проначиваются
33.'J. rл. XIY. Раа.llсщепllе оборудовапия п работа устаповOI,' АВ Т
продукты, требующие специальноrо обorрева или' постоянноrо надзора.
Та1{ие трубопроводы Уlшадываются в JIOТ1ШХ. Паропроводы Уlшады ,
вают надзеМНЬThI способом на подвеС1{ах или на опорах.
ПУСК ТРУБЧАТЫХ YCTAHOBOI{
ПодrОТОВI\а 1, ПУС1.у. Прием заI\ончеНН-Оll строитеЛЬСТВО:\1 уста
НОВЮI дЛЯ Эl{сплуатаЦНll осуществляется особой н:омиссиеЙ в составе
работюшов строящей и ЭI{сплуатирующеЙ орrанизаций при обяза
тельном участии представителеii охраны труда, санитарноrо и Tex
ничеС1шrо надзора. Н' моменту пусп:а устаноВIШ обслуживающиii
персонал должен хорошо знать теХНОJlоrичеС1{y:rо схему устаНОВIПI,
устройство и работу 1шждоrо аппарата и приборов н:онтроля II aBTO
матПlШ. ПУС1.у предшествуют rпдраriШIчесн:пе испытания (опрес
совка) аппаратуры II просупша печеii.
Про с у 111 1{ а 1. л а Д к и п е ч е ii ведется в течение ДBYX
трех недель, в том числе 3 5 дней при помощи дровяных 1ШСТрО1l,
разложенных на поду топочной 1шмеры. ,Остальные дни просyruI\а
()существляеТСJ1 сжиrанпем через центральные форсушш небольших
l{ОJIИчеств ЖПДIшrо или rазообразноrо топлива. Темпера тура на
перевале печей при ::JTOM медленно повышается со 120 150 до 400
!150° С. На протяжении всето периода просуш:ки через трубы змее
вика печи ПРОПУС1\ается водяноЙ пар, 1ШТОРЫЙ отводится в атмосферу
либо в реп:тифинаци:онпую п:"олонну для ее разоrрева.
О п р е с с о в 1. а т р у б з м е е 11 II п: а печи ведется в'начаJlе
паром, а затем водой, ЗaI{ачиваемой спальчатым насосом. Дефer.ты
труб и появившаяся в двойнинах течь устраняются. Опрессовна СЧll
тается зап:онченной, п:оrда давление, превьnпающее рабочее не менее
чем 11 1,5 раза, в течение 10 15 JlЩJL остается постоянным. Рer{ТИфII
l\ационные П:ОЛОННЫ, еrvшости для орошенин, водоrрнзеотделитеШl
разрешаетсн испытывать сжатым воздухом с мыльной пеноlr при
условии соблюденин существy:rощих правил технадзора.
Исправность насосов определнетсн внешним осмотром Il пробноii
'про:кач:коlr воды при заданной ПРО1l3ВОДlIтельности и маП:СIIмаЛЬRОi\l
рабочем давлении.
Ва1{уумные п:олонны опрессовывают паром IIJШ воздухом давле
нием не выше расчетноrо. rерметп:чность провернlOТ TaIC зап:рьшают
все заДВИrI\I{И, эже1;:торами (вак'уум насосами) создают в lШЛОПИС
разрежение немното ниже рабочеrо., По вьшлюченип ВЮ{УУ;\Н1асоса
(эже1{тора) давление в колонне не ДОШIШО расти более чем на
12 JltJlt рт. ст. за 1 Ч. Аналоrп:чному испытанию подверrаетсн и осталь
ная вю{уумнан аппаратура установ:ки.
Опрессовда теплообменнИIШВ производитсн вводом в межтру6ное
пространство воды IIЛП пара давлением в 1,5 раза вьunе рабочеrо.
Н'рьпп:ка теплообмеННИI.а при этом снимаетс.н., что позволяет впдеть,
Пус/!. трубчатых усщапово/!.
335
какая из труБО1{ ПРОПУСI{ает. Дефы{тная трубка забивается с обеих
сторон проб1{ами, а затем заменяется.
ОпреССОВI{а труб змеевиковых ХОЛОДИЛЬНИI{ОВ производится пу
тем наrнетания в этот змеевик воды под даВJlение:';I 3 4 тn. Аппа
раты, работающие при повышенных температурах, опрессовывают
водяным паром под давлением, приближающимся I{ ЭI{сплуатацион
ному. Для этоrо через дренажные и пробные I{раны тщательно спу
скают воду, затем вводят водяной пар, а образующийся конденсат
дренируют. При появлении паров воды в ВОЗДУШПИI{е проrрев счи
тают ЗaI{онченным, аппарат отключают из системы II в Hero подают
водяной пар, cTporo следя за тем, чтобы давление не превышало
рабочее. Продержав в тю{ом состоянии аппарат в течение 15 20 .Ml.lI-l,
при положительном :исходе считаюr аппарат опрессованным, спо
соБНЫl\I работать при заданной температуре.
Про б н а я Ц и р 1-\ У л я Ц и я н а в о Д е. После проведе
ния всех rидраВJlИчеС1ШХ испытаний проводят пробный ПУСI{ YCTa
иовки на воде *, Этой операцией проверяется вся система, выявля
IOТСЯ и устраняются дефеI{ТЫ в аппаратах, l{О ШУНIшациях и трубо
проводах. ЦИР1{УЛЯЦИН воды осуществляется по схеме: сырьевой
насос теплообмеННИЮI первая Iшлонна трубчатая печь
вторая 1шлонна вакуумная печь BaI-\уумная I{олонна cыpьe
вой насос. Во избежание попадания в систему взвешенных твердых
частиц на приемных патруБIШХ насосов устаПaJшиnаlOТ предохрани
тельные ceTI-\И. Водой заполняют таюке елшости для орошеНlIЯ,
нижние емкости отпарных I{Олонн и I{'олонн вторичной переrоНI{И
и стабилизации. Включаются в работу и проверяlOТСЯ на воде все
насосы по технолоrичеСI-\ОЙ схеме, в том ЧИСJIe насосы для ЦИРКУJIЯ
ЦПОНllоrо орошения II ОТIШЧI{И бо}{овых поrонов. .
Пробная циркуляция на воде ДJIИТСЯ ДBoe Tpoe СУТО1-\. В это
lJремя проверяют и налаживают реrуляторы уровнеЙ, реrуляторы
расхода и давления, производительность насосов и частично
работу приборов и автомаТИЮI. По 01\Ончании пробной цир}{уляции
аппаратуру и оборудование тщательно освобождают от воды, а I{O
JIOПНЫ и емности, кроме Toro, через нижние люки от шлама и
ОIШЛИНЫ. С приемных патруБI-\ОВ насосов снимают предохранитель
ные сеТJШ и переходят на заполнение аппаратуры и о п р е с с о в I{ У
С. и с т е м ы н е Ф т ь' 10.
Перед приемом нефТll па YCTaHOВI{y вызываются представители
пожарной охраны и техничеСl;:оii IIНСПeI-\ЦИИ по охране труда. С их
санкции нефть прокачивают через теплообменнИIШ в пеРВУIО IШ
лонну. Через воздутНИlШ из аппаратуры вьшускают воздух. По дo
стижению заданноrо уровня жидкости в колонне последнюю отклю
чают 01' теплообменнИI{ОВ и сырьевым насосом в теплообмеННИl{ах
* Б а r про в И. Т., ВЫСОI,опропзводптельные атмосферные и атмосферно
ВiШУУМlIые устап()В!ш, Изд. <,Хшшю>, 1964.
336 rл. XIV. РаЗ.!tещеnllе оборудовапuя zt работа УСI/Z([nовОl> АВТ
создают давление, в 1,5 раза превышающее рабочее. Тан:ое давление
поддерживают в течение 10 15 Jltиu.
При отсутствии течи включают печной насос и заполНJПОТ нефтью
трубы змеевИIШ печи; воздух из них вытесняется во вторую I1:0ЛОННУ.
При заданном уровне ЖИДIl:ОСТИ во второй I1:0лонне ее ОТ1шючают
от печи и опрессовывают ее змеевик до давления 20 а7n. За тем щшю
чают мазутный насос и заПОJШЯЮТ змеевИI{ второй печи До появле
ния нефти в третьей l{олонне. Отключив последнюю от печи, опрес
совьшают змеевИI{ ваI{УУМНОЙ печи под давлением 10 ат. После
этоrо ВIШЮЧЮО'I rудронный насос и нефть ПРОIl:ачивают через тепло
обменнИI И и холодильники на прием сырьевоrо насоса. Опрессовав
последова тельно теплообменники и холодильники под давлением,
в 1,5 раза превышающим рабочее, подrотавливаются l{ операциям
по пуску установки на холодную и rорячую ЦИрIl:УЛЯЦИИ.
Холодная ЦИрI_УЛЯЦИЛ. Она продолжается 12 18 Ч и Имеет целью
выявить неисправности в работе насосов и контрольно измеритель
ных приборов. Одновременно ведется тщательный дренаж воды.
Холодную ЦИрIl:уляцmо осуществляют раздельно по атмосферноЙ и
вакуумной сеIl:ЦИЯМ либо по установке в целом. В последнем слу
чае сырьевым насосом нефть ПРОIl:ачивают через всю теплообменную
аппаратуру, ОТСТОЙ1IИI\И и трубчатую печь в атмосферную колонну.
Отсюда нефть вторым мазутным насосом ПРOIшчивается через ВЮ{УУМ
ную печь в ваI{УУМНУЮ колонну. По достижении требуемоrо уровня
в колонне нефть сырьевым насосом возвращается в атмосферную
печь, оттуда в атмосферную колонну и т. д. Насосы реrулируют ТЮ"
чтобы уровни в I1:0лоннах были постоянными. Убедившись в исправ
ности Bcero оборудования, приступают I{ rорячей циркуляции.
rорячая циркуляция. До rорячей циркуляции еще раз дрени
руют отстоявшуэ:ося воду из всех аппаратов устаноВI\И. Подают
воду в н:онденсаторы и холодильнин:и. ОТII:рывают шиберы в боро
вах, ведущих I{ дымовым трубам, продувают паром в течение 10
15 Jlшп топн:у атмосферной печи. Факелом зажпrают фОрСУШ\И этой
печи, предварительно освоБОДИIj топливопровод от воды и rрязи.
HarpeB сырья в атмосферной печи ведут со cKopocTыo 10 ерадjч
до 100 1300 С, ПОСJIe ЧeI'О повышают скорость до 25 30 ?радjч.
ОдновремС'нно в паропереrревате.пь подают выхлопной пар насосов,
,выбрасывая переrретый пар в атмосферу. Прон:ачка нефти продол
жается по схеме холодной циркуляции, нан: описано выше.
н.оrда температура сырья в атмосферноii печи достиrает 1500 С,
зажиrают (после прОДУЮ\И топн:и паром) форсушш вю{уумноЙ печи
и подают переrретый водяной пар в атмосферную I{ОЛОННУ. Поrоны
направляют в резервуар для перебросоп. Н.оrда те1-шература паров,
отходящих из атмосферноЙ I1:0ЛОННЫ, ДОС'Iиrает 1100 С, вн:лючают
орошение. Одновременно ОТII:рывают перетOIШ бон:овых поrонов
в О'Iпарные нолонны. Дистилляты попрежнему направляют в Сl\'ШОСТЬ
.для перебросов. Реrулируют н:оличество вводимых в РeI{тП(Iншациоп
Нор.l!ОЛЬНДЯ .1I;Сl1луатацuя
337
ную I\ОЛОННУ орошеНШI и nодяноrо пара тю{, чтобы :качество реI\ТИфИ
:ката соответствовало проеI{ТНЫМ поь:азателям. Одновременно Meд
ленно налаживают Iшчества БОI{ОВЫХ поrонов. ШУрОВI{У ваI\УУМНОЙ
печи ведут та:к, чтобы температура мазута на выходе из нее была
равна температуре сырья, выХодящеrо из атмосферной печи. При
ЦИрI{УЛЯЦИИ уровни ЖИДI{ОСТИ В I{олоннах поддерживают постоян
пыми.
Во избежание сброса насосов периодичеСI\И через пробные Hpa
НИI\П ВЫПУСI\ЮОТ СI{опившиеся там rазы. В:ключение эжеI{ТОРОВ про
исходит по ступеням тан, чтобы I{ моменту достижения'нормальноrо
температурноrо режима ва:куум отвечал заданному. Производитель
ность установ:ки при rорячей ЦИрI\УЛЯЦИИ дош:кна быть примерно
на уровне 70 % ОТ ПР08I{ТНОЙ. Заданной проеЕ:ТОМ производитель
ности устаноВIШ Достиrают постепенно.
Переход на нормальную ЭI{сплуатацlПО. По достижении на выходе
из печей температуры 270 2800 С rорячую ЦИрI{УЛЯЦИЮ пре:кращают,
полумазут из вю{уумной I\ОЛОННЫ переводят в холодильнИI{ rудропа,
а сырьевой насос переI\лючают на питание свежей нефтью. Темпера
туру ПРОДУI{та на выходе из ВЮ{УУJliШОЙ печи постепенно повышают
до 350 3700 С. Одновременно ВI\лючают барометрическиii I,онден
сатор и систему ЭЖ8I\ТОрОВ, в отпарные сенции вю{уумной НОЛОННЫ
подают водяной пар и следят за изменением I{ачества отходящих
масляных дистиллятов. НШШI{ИХ дистиллятов IipoMe СОJIяровоrо
не отбирают, сбрасывая их в тудрон. Отбор этиХ ДИСТИШIJIТОВ начи
нают ПОС,ТIе тото, :кю{ теl\oшература сырья на выходе из печи будет
на 30 400 С нище ПР08I{ТНОЙ. Орошение ва:куУ1'ШОЙ I\ОЛОННЫ ВIШЮ
чают, I\оrДа температура наверху составит 200 2200 С.
НОРМАЛЬНАЯ Эli:СПЛУ АТАЦИЯ
Обслуживающий персонал трубчатых YCTaHoBoI\ обязан строто
придерживаться -производственной ИНСТРУI\ЦИИ и технолоrичеСI{ОЙ
нарты. В ИНСТРУ:КЦИИ rоворится о мерах по устранению производст
венных неполадо:к п аварий, о нормальной э:ксплуатаци:и, об OCTa
HOВI{e и ПУСI{е трубчатой устаноВIШ после ремонта. В теХнолоrиче
с:коЙ иарте УI{азывается, в :ка:ких предеJlах следует держать TeMnepa
туру и давление в основных аппаратах установ:ки, чтобы добиться
получения проду:ктов требуемых I\ачеств.
В I{ачестпе примера приводим технолоrичес:кую :карту ваI\УУМНОЙ
трубчатой установни при работе на баЮШСI,ОМ сырье *:
ПзБЫТ()tшое даПЛСШlе, ат
па сырьевом насосе
ВОДflПоrо пара, ВВОДШlOrо в эжектор
охлаждающе!! воды ..,.....
9 9.;;
9,.')'
1,.')
* r у с е ii н о в Д. А,. Техполоrпя пропзводства, смаЗОЧIП,IХ масе:!, Аз
нефтеIIЗi\flТ, 19130, стр. 102.
22 3анпз 1000
338
rл. XIV. РПЗ.1LещеIl1lf! оборудоваllllЯ и работа l/Cl/1n/LOOO/; АВТ
Остаточное давлеНlIе шшерху ваКУУЫIЮll I;ОЛОПЮ,I, .1L.1L plll.
ст. ............
Те шераТУ[Jа, о С
1IIaзута па выходе нз пеЧII
паверху вав:УУilшоii: I\OJIOIШЫ
вотпарпой сеIЩIПI ваНУУilllIОй КОЛОНlfl,'
ШИI3У ВaJiУУilШOlI IЮJIОННЫ
перетOIШ ДПСТШШЯТОIl
СОЛЯрОlJоrо
веретеIШоrо
маllпшпоrо . .
JIerKOrO ЦIIJШI1ДjЮIJUП;
тяшелurо ЦIIшшдровоrо
воды, выходящеii 113 барометрпчеСIЮI"О КОl1депсаторп
50
430 435
190 220
400 40;)
395 400
230 235
240 2.s0
270 2S0
315 325
370 3!:Ю
40
ПРОИЗВОДИТ8JIЬНОСТЬ сырьево1'О насоса устапавливается в COOT
ветствии с ПJIaНОМ про;изводства и ре1'улируется аВТОJvIaтичеСIШ.
ОТRлопения от нормальной
работы
ОТIшонения от нормально1'О режима обычно связаны с Rачеством
ПОД1'отовлеННОl'О I{ перераБОТRе сырья, Iшчеством вьшолненно1'О
'ремонта аппаратуры II оборудования n lшалифшшциеii обсдужива
юще1'О персонала. РаССJIОТрИМ ряд примеров о ТЮlOнений, наБЛIOдае
мых при Эl{сплуа rации 1'рубча тых YCTaHoBoIC
Повышенпе давлеШfЯ на наrнетательной линии сырьевоrо насоса.
Оно может явиться результатом ПОСТУШlения на переработ:ку эмуль
rированной нефти п недостаточно полно1'О отделения воды в BOДO
1'рязеотделителях. Эти нарушения устраняются более тщательными
обезвожнвание 1 и обессоливанием нефтей, улучшением отстоя и
заЧИСТIШП отстоlrНИI{ОВ от воды И 1'рязн.
Паденпе температуры сырья на выходе Н3 печи мошет про изоЙти
из за неДостаточно1'О Ha1'peBa нефти в pe1'eHepaTopax тепла в силу их
за1'рязненности, нарушения режима 1'орения вследствие HepaBHO
мерной подачи ТОШIИва или e1'o обводненпостп, ухудшения тя1'И.
I{ar, ПОlшзаJIa прarИ'1ша передовых предприятий, ЧИС'l'I\а тепло
обменной аппаратуры cTpo1'o по 1'рафш{у, применение свободно1'О
от воды и 1'рязи ТОШIIша п тщатсльная ре1'улировна процесса 1'ope
ния обеспечивают постоянный температурный режим печи.
Паденпе вю уума связано с плохой р;:r,ботой ЭШCI,ционных аппара
, 1'013, нарушением l'ерметичности аппаратуры :И, 1\а1\ СJlедствие, с по
вышеННЫ1\f засосом воздуха. Исправная работа эже1\тора обеспечи
вается постоянством давленпя п расхода ВОДЯllО1'О пара, а также
стабильностыо теl\шературы и 1\ОJIIIчеСТlJa воды, поступающей в баро
метричеСl\ИЙ I,онденсатор. Прантиь:;:r, заподов поназа.ла, что для HOp
мальной работы эжеI,:тора необходимо, чтобы температура отходя
ЛабораmОРllЫЙ КО1/.mроль и реzулrlроаа1/.!lе реЖllJi!а
339
щей из барометричеСI\оrо :конденсатора ВОДЫ была не выше 350 С.
Пониженnе вю\уума может быть вызвано таJ\же неполным охлажде
нием пародистиллятов в барометричес:ко:м I\опденсаторе.
ЛАБОРАТОРIIЬШ I\ОНТРОЛЬ
И PEry ЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА
Реrулирование работы трубчатых установо:к по температур
ному режиму, давлению, уровню в :колоннах, I\оличествам ПОДавае
мых орошения, пара и ВОДЫ должно быть увязано с завоДС:КИМИ
нормами I\ачеств нефтепроду:ктов,получае:мых при переrОНI\,е нефти.
На YCTaHOВI\e фРaIЩИОННЫЙ состав нефтеПРОДУI\ТОВ реrулируется
изменением I\оличества орошения и расхода водяноrо пара. Увели
чение I\оличества орошения и СОI\ращение расхода водяноrо пара
облеrчае-т фра:кционный состав ПрОДУI\ТОВ и наоборот. Контроль
за н:ачеСТВО!ll нефтеПРОДУI\ТОВ осуществляется при помощи анализа
торов I\ачества на ПОТОI\е, а та:к;:ке перподичеСI\И в цеховой лабо
ра тории.
Меры, принимаемые старшим оператором для реrулирования
технолоrичеСlюrо режима, проследим: на lШПI\ретном прим:ере. Пусть
на атмосферной трубчатой ycтaHoВI\e, работающей по ДВУХI{ОЛОННОЙ
схеме, при переrон:ке нефти из второй 'I\ОЛОННЫ ДОЛЖНЫ быть полу
чены пары бензина в I\ачестве rоловноrо проду:кта, три БОI{ОВЫХ
ПрОДУН.та авиационный I\еросин, зимнее и' Iшмпонент летиеrо
дизельноrо топлива, отбираемые из соответствующих О'J'парных
се:кций, и в I{ачестве остат:ка мазут. Допустим, что по дaHHыlvI лабо
ра торных анализов бензиновая фра:кция, о'rбираемая сверху :колонны,
имеет следующий франционный состав: температуры 50% и 90%
оттона соответственно составляют 110 и 1480 С, а :конец I{ипения
1680 С, тотда :ка:к межцеховым.и нормами задано получать бензин
с I{ОНЦОМ :кипения, не выше 1600 С и температуроi'r 90% оттона не
более 1450 С (температура 50% оттона не нормирована).
Одновременно оператор фИI\сирует свое внимание на Iшчестве
авиационноrо I\еросина, отбираемоrо из верхней отпарной сенции,
и отмечает, что этот проду:кт имеет следующиi'r фРaIЩИОННЫi'r состав:
начало I{ипения 1480 С, 10% оттона соответствует температуре
1630 С, 50% 1820 С, 90% 2100 С и I{онец I\Ипения 2300 С, что
соответствует требованиям норм. Повышенное зпачение ТЮlIIера ryp
90% оттона и I Онца кипения у бензина свидетельствует о 10М, что
на верхних тарешшх I\,ОЛОННЫ чет:кость РЫ\ТИфИI{ации не обеспечи
вает необходимое I\ачество реI\Тифината, а утяжеленный фРaIЩИОН
ный состав бензина приводит 1\ повышению температуры вверху
:колонны. Для обеспечения заданноrо I\ачества бензина оператор
:корре:ктирует режим: увеличивает I\оличество оротеНIIJJ.,--поступа
ющеrо наверх I\ОЛОННЫ, т. е. увеличивает IipaTHOCТb оротенин,
а следовательно, и чеТI\ОСТЬ реI\ТИфИI\ации на верхних тареШiах.
22*
310, Тл. XIV. Раз.llещеlluе оборудовапllЯ и работа YCl!lalloвo АВТ
Через НeI{ОТОРЫЙ отреЗОI\ времени, достаточнып для стабилизации
режима, после изменений, осуществленных оператором, продун:ты
вновь анализируются. При этом установлено, что фраIЩИОИПЫЙ
состав бензина и авиаЦИОНIIоrо !{еросина стал следующим: бензин
температура OTrOHa 50% 1080 с, 90% OTrOHa 1400 с, ь:онец
!{ипеНIIЯ 1580 с; !{еросии начало юшения 1450 с, 10% OT
rOHa 1600 с, 50 % OTrOHa 181 о с, 90 % OTrOHa 2100 С и I(онец
:кипеиия 2300 с.
Из полученных данных следуеr, что СI,:оррекrированпып режиы
обеспечивает заданное IшчестlЗО бензина, Фрю{ционнып состав !{epo
сина изменился не значительно (нес:колы{о возросло содержание
леrю!х фрющий) и ero евойства попрежнему соответствуют fiopMe.
[ ри повышенном содержании лerI{И:Х; фраъ:цип в I{еросине оператор
неСI\ОЛЫ':О увеличивает расход водяноrо пара в отпарную С8!{ЦИЮ.
Рассмотрим еще один харю{терный lIример для той же н:олонны.
Из данных анализа получаемых продуктов еJlедует, что !{ОJIшонент
.тIeTHerO дизельноrо топлива имеет !{онец !{ипения 3470 с, а мазут
содерiЮlТ 18% фрющий, ВЫКипающих до 3500 с, и имееf температуру
вспышI\и 1880 с, тоrда !ШI{ компонент летнеrо дизельноrо топлива
по lIlежцеховым нормам можно получать с :концом кипения не выше
3600 С. Данные анализа свидетельствуют о том, что можно YTJIii{e
лить фракционный состав Дизельноrо топлива и, следовательно,
увеличить ero отбор. НИ3IШЯ температура ВСПЫШI{И мазута и повы
шенное содержание фракции до 3500 С та:кже свидетельствуют
о наличии в мазуте фракции дизельноrо топлива.
Отмеченное может быть следствием нижеследующих ОТI\JJонений
от оптимально1'О режима: недостаточно ВЫСОI{ОЙ температуры HarpeBa
нефти в трубчатой печи; повышенным I\оличеством фJlerмы (ороше
ния) на тарелках, раСПО.тIоженных ниже ТОЧIШ отбора дизельноrо
топлива в отпарную I{ОЛОННУ; малым расходом водяноrо пара внизу
1{ОЛОПНЫ. Убедившись, что температура нефти на выходе из печи
поддерживается на должном уровне и в соответствии с технолоrиче
сн:оп Еартоп, оператор увеличивает переТОI\ флеrмы в отпарную I\o
лониу п этим СОI{ращает :количество орошения па нижераСПОJi:ожен
ных тареш{ах и увеличивает 'расход водяноrо пара внизу I\ОЛОННЫ.
ЭТИ изменения режима позволюот утяже.тIИТЬ фраНЦIIОННЫЙ еостав
мазута II дизельноrо ТОII.1Iива ri: увеJIИЧИТЬ отбор светлых нефте
ПРОДУI\ТОВ.
РАБОТА С lIOЛУЧЕНИЕМ I\Ol\ШОНЕНТОВ
П рюпш{ой работы а rмосферно вю{уумных YCTaHOBOI{ ПОIшзано,
что во I\Iпоrих случаях непосредственно на установках целесооб
разно получать !{омпоненты, последующим смешепием ноторых
в том II.1IИ ином соотношении можно получать ПРОДУIПЫ, YДOBдeTBO
ряющие требования J: стандарта или межцеховых норм. Таной ваРII
ант работы отличается большей rиБI{ОСТЫО, не требует частоп смены,
Работа с пОJl,У'lепие., I<О.1то//,ептов
3Н
режима работы установки при изменении требований I{ ассорти
менту получаемых продун,тов и др.
Тю" часто ОI,азьшается удобным получа ть днзельное топливо
в виде двух I{OMnOHeHTOB облеrченноrо, удовлетворяющеrо требо
ваниям по температуре застывання на зимний сорт, и утюн,еленноrо,
смешеннем I{OTOpOro с частью облеrченноrо I,oMnoHeHTa можно полу
ЧIIТЬ летнее дизельное топливо. Ныне мноrие товарные нефтепро
ДУIl:ТЫ, ВIшючая и масла, пронзводят смешеннем (HOMnaynДHpOBa
нием) ОТl\fШЬНЫХ фракций, получаемых с одной нли неСI\ОЛЫ\ИХ
YCTaHoBoI\. Составными частями (номпонентами) моторных топлив
стали ПрОДУI\ТЫ не только первичной перерабоТI\И, но и вторичных
процессов: I,аталитическоrо крекинrа и риформинrа, химической
перераБОТIШ уrлеводородных rазов и Др.
Тап, бензины А, Б и В с октановым числом 100 (по моторному
1Iетоду) rотовят из следующих I{омпонентов:
А Б В
Бепзпн прш!Оii перCI'ОШШ (о. ч. з6 40
G5 80), объещ. % .... 30 50
Бензин каталнтпчеCI{оrо Kpe
ЮIНrа и рпформинrа (о. ч. 30 40
7G 82), объеын. % .... 40 60
Иэопентан (о. ч. 90 95),
объемн. % . . . 10 15 '1O 15 1O 15
Ашшлат (о. ч. 90 100),
объеын. % . . . 40 60 30 40 30 40
Этпловап жпдкость, ,, JI,/1i3 1,8 1,8 1,8
АП1'lIOIШСЛIlтель, 3/1i3 0,03 0,03 0,03
Прar\тичеСI'И для получения I,oMnoHeHToB 'l'оплив на YCTaHOВI,ax
отбирают фракции, Iшчество которых увязьшают с характером сырья
и I\онкретными возможностями поrоноразделительной аппаратуры.
Компоненты передают на смесительную базу товарното управления.
По предваритеJIЬНЫМ анализам составляют прописи для KOMnayn
дирования. По ним I,омпоненты автоматически смешивают с полу
чением товарных прОДУI,ТОВ, отвечающих нормам rOCT. .
Как ПОI,азала практика нефтеперерабатывающих заводов, работа
па получение номпонентов создает широкую возможность маневри
рования и получения ВЫСОI,ОIшчественных нефтепродуктов, ведет
1, наименьшим,отходам производства, I\ увеличению ресурсов TOBap
ных нефтепродун:тов.
opr АlIИ3АЦИЯ ТРУДА
/'
ОБСЛУЖИВaIОЩИЙ персонал а тмосферно вar{уу m:ой трубчатой
устаноВI{И I\Омплет{туется из начальнИIШ установки или бриrадира
II четырех вахтенных бриrад; I\аждая бриrада состоит из старшеrо
оператора, оператора н двух помощников оператора (насосчИI\ и
замерщИI{ для мощных АВТ).
31.2 rJl,. XIV. РаЗJltещепие оборудовапия и работа !JCI1/{1!I080/o' АПТ
Начальник устаноВIШ или бриrадир отвечае'!:' за работу всех
четырех Ш1ХТ, за оборудовапие установки, за соблюдение TeXHOJIO
ПlчеСI,оrо режима и начество ПРОДУIЩИИ и за вьшолненпе YCTaHO
вленных правил техничееJ,ОЙ и пожарной безопасности.
Старший оператор является техничеСI\ИМ рун:оводителем вахты.
Он ведет и реrулирует технолотичеснпй процесс производства нефте
продун:тов и отвечает за работу установни за время своеЙ вахты,
за начество продунции, за отбор ее от потенциала. Он следит за
режимом работы установт,и II своевременно устраняет позможные
отн:лонения от заданных' параметров, обеспечивая выполнение про
изводственно:rо плана, отвечает за сдачу установн:и 81'0 смене в пол
ной исправности и с нормально установленным режимом. Весь обслу
живающнй установн:у персона.тr подчиняется старшему оператору
и обязан выполнять все ето распоряжения. Старший оператор с.тrсдит
. за подчиненными ему работнИIШМИ, требует от них исполнитель
ности, разъясняет им прпчины нарушений работы устаНОl3IПI.
Оператор по печам наблюдает за СОСТОЯlIием тош,и, следит за
праВIШЬНЫМ (а следовательно, и эн:ономным) сrоранием топлива,
за температурным режимом. В случае IШI\IIх либо ненормальностей
оператор принимает меры к их устраненню и немедленно сообщает
об этом старшему оператору. На ны,оторых установн:ах оператору
IIоручают тан:же наблюдение за состоянием rрязеотстоЙнин:а и чисто
той всеЙ установн:и.
ПомощНIШ опера тора по насосам следит за работой насосов и
связанных с ними нонтрольно измерительных приборов, за уровнями
в I,олоннах и вануумны:х приемнинах и .ситнализирует о необходи
мости изменения IIропзводительпости насосов. Он следит за CBoe
временной смазн:ой насосов, чистотой помещепия и пр. U всех HeHo.p
мальностях в работе насосов он сообщает старшему оператору.
3амеРЩIШ отбирает пробы для анализов, следит за уровнями
жидкости в приемных резервуарах, не ДОПУСI,ая их переполнения,
ведет перен:аЧI,И, принимает сырье и сдает ПрОДУIЩШО друтим цехам.
В зависимости от сложности технолотпчесн:ото процесса отдель
ные операции моту'!' быть соединены. Тан, на небольших установнах
объединшот работу оператора по печам с работой помощшша опера
тора и др.
РЕМОНТ УСТАНОВЮI
По rрафин:у трубчатую YCTaHoВI\:Y останавливают на плановую
чистну и' peMOHT, Для этоrо со СIШрОСТЫО 25 30 ерадjч снижают
температуру сырья на выходе из ВaI\:УУМНОЙ печи, прекращают отбор
боковых фракций и резко снижают вакуум. Оста тон ват,уумной
колонны откачивают в емкость. Воду из холодильнинов спускают,
а оставшийся в них и теплообменниr,ах продукт выдувают паром
через вакуумные баЧI\И в запасную eMI\:ocTb. Последними выключают
вакуумные аппараты и приборы, наХ<,Jдящиеся под BaI\:Y IOM. Котда
'l'C.I:IIIJ1itl (}f',)(Jпi/СIIIJСт/l- 11 протl/lJОllожпрпая, I/рОфl1лаliтш;а 31i3
те lПература сырья на выходе из вакуумноЙ печи упадет До 3000 С,
тушат форсуш\и и преЩJaщают ввод воздуха в печь: далее понижают
температуру в атмосферноЙ печи со СI{ОРОСТЫО зо 2радfч. При темпе
ратуре 240 0 С переходят на циркуляцию нефrи, при 2000 С преI{ра
щают подачу топлива и воздуха в а ТI\10сферную печь, при 1500 С
преЕращают подачу пара н I\ОЛОННУ, а при 100 1100 С прeI{ращают
цир:{улпцию сырья и выдувают содержимое труб печи в I\ОЛОННУ
И ДUJlе через холодильюп{ в еiVШОСТЬ. ПОСJlе 6 8 часовой ПродуВl{И
печей паром открывают JlIОI,И в топке.
Ра;JЛИЧЮОТ три вида ремонта: тет{ущий, средний и IшпитальныЙ.
Теl,ущиii pe:lIOHT ПРОВОДнтся повседневно во время работы установки.
Средниi'r ремонт недется по он:ончании цит\ла работ и длится 2 4
дия. !-1{апитаJIЫIЫЙ ремонт проводится периодичесни и продолжается
60.'lee Длительное время.
При среднем ремонте трубы печей и теплообменных аппаратов
очищают от отложениЙ, притирают неисправные заДВЮККИ, наби
вают сальники на вентилях, просматривают поплаю\и реrуляторов
уровней, меннют Iшрманы для термопар, чистят водяные ХОЛОДИJIЬ
НИЮI от нarшпи, очищают пробтш дво:Йн:rшов и промаЗЫВaIО'l их Tpa
фитовоii маспшоЙ и др.
При I\апитальном ремонте меняют ИJШ восстанавливают OCHOB
ную аппаратуру устаНОЮНI. Часто при капитальном ремонте COBep
шенствуют технолоrичеСI,УЮ схему процесса и реконструируют
установну. !-\:апитальный ремонт проводится по заранее разработан
иому rрафIШУ. Объем работ и их длительность устанавливаются
дефеIПНОЙ ведомостью. Материалом для составления этоЙ ведомости
служат заПИСII в нниrе операторов, устные замечаиия и набшоденпя
lIIехаНИIi:а. На основании этих записей составляют Iшартальныii
и rодовоЙ rрафИЮI ремонта.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ JI ПРОТИВОПОЖАРНАЯ
ПРОФИЛАI\ТIПI:А
Из за леrной воспламеняемости нефти, а тarш.;,е способности ее
па ров образовывать с воздухом взрывчатые смеси нефтеперераба TЫ
вюощие заводы Р1'носятся I{ предприятиям, весьма опасным в пожар
ном отпошешIИ. Пожары и взрывы наносят ущерб и иноrда сопрово
,li:даroтся ЧСJIовечеСНИllШ n;ертвами. Вредное влияние, оказьmаемое
пефтеПРОДУI{тами на ортаны человerш при систематическом соприкос
новении с ПIШИ или вдыхании их паров, может при несоблюдении
ДОЛfIШЫХ мер предосторожности привести 11: профзаболеваниям и
отравлеНIlЯМ. Анализ причин пожаров, взрьшов и несчастных слу
,чаев на иефтеперер батьшающих заводах показывает, что в подавля
ющем БОJIьшпнстве онн ВОЗJIИIШИ из за несоБЛlOдения rрафИRа пла
нопо предупредите.тJьноrо ремон та, }I3 за ОТIшонений от технолоrиче
344 rЛ, X/V. РаЗ.1!ещепuе оборудовапuя u работа устаповоп АВТ
CI{OrO режима, а зачастую из за незнания или rрубоrо нарушения
правил технИI{И безопасности.
Министерством нефтеперерабатьшающей и нефтехнмичесной про
мышленностн СССР изданы Правила безопасной энсплуатацин.
нефтеrазоперерабатывающих заводов. В них освощены I\aI{ общие
принципы технини безопасности, тю{ И ее частные правила прп
ЭI{сплуатации отдельных технолоrичеСI\ИХ YCTaHoBoI\, вспомоrатель
ных устройств и сооружений. Большое место в Правилах отводится
вопросам технини безопасности при подrотовие аппаратуры н обору
дования и ремонтным работам и при проведении этих ,работ. Весь
инженерно техничеСI\ИЙ персонал предприятия, мастера, бриrадиры
и десятниии обязаны соблюдать сами и требовать от подчиненных
строжаЙIПеrо выполнения действующих норм, правил и положений
техниии безопасности и нести за них ПОJIНy:rо ответственность. 3Ha
ния рабочих и ИТР в области техниии безопасности ДОШlffiЫ про
веряться специальными номиссиями не реше одноrо раза в rод. Лица,
проявившие неудовлетворительное знание правил техниии безопас
ности, не MorYT быть оставлены на вьтолняемой работе. '
Работа с сернистыми нефтлм:и. Специфичесними опасностями
заводов, перерабатывающих ВЫСOI\Осернистое сырье, являются
выделение сероводорода и наиопление пиросернистоrо железа,
способноrо в определенных условиях самовозrораться. ,Плотность
сероводорода по отношению н воздуху 1,19, поэтому он может
снапливаться в НИ3I{ИХ местах ямах, I{олодцах, тоннелях, ящииах
иоiщенсаторов, холодильнииах и т. п.
Правила технИI\И безопасности обязывают иметь в производст
венных помещениях, rде возможно выделение сероводорода, прн
точно вытяжнy:rQ вентиляЦИЮ. В случае BpeMeHHoro преиращения
работы вентиляции рабочие обязаны надеть противоrазы, а при
длителЬных перебоях удалиться из помещения. ПРОПУСI\И rаза
или сернистоrо нефтеПРОДУI\1'а через фланцевые соединения должны
устраНЯ1ЪСЯ в противоrазе и в присутствии дублера.
В сопровождении дублера и в исправном фильтрy:rощем противо
rазе должны проводиться работы по обваловие резервуарных пар
иов или отбору там проб, ОТI{рытие I{paHOB и задвижеи у сырьевых
еМI{остей. Работу в нолодцах, приямиах, емиостях следует про
водить в шланrовом....противоrазе и таЮRе в присутствии дублера.
На работающем должен быть предохранительный пояс с веревиой,
свободный I\онец I{ОТОРОЙ прочно зю{репляется у места нахождения
дублера. Веревна должна проходить у работающеrо под подмыш
нами. при I\Онцентрации нефтяных паров более 6% и сероводорода,
более 2% следует пользоваться шланrовым противоrаЗОlll или I\ИСЛО
родным прибором.
Запорные приспособления (задвююш, венrили) в ПрIIЯМI\ах,
подвалах, I{олодцах и т. п. должны иметь приводы, позволяющие
рабочему проводнть все операции с поверхности земли. Для предJТ
Техnш;а безоnасnосlnU и nРОl1швоnожарnая IlрОфllлаl<lIlUl<а 31i5
преJ-I\Дения обр?,зования и самовоспламенения пирофорных осаднов
необходимо периодичесни и тщательно очищать внутренние поверх
ности емностей от ПРОДУIПОВ н:оррозии. Сброс rаза на фаЕе.1: без
зажиrання не разрешается. Место выпусн:а rаза должно быть cor,1:a
совано с орrанами охраны труда и санитарноrо надзора. Все работ
НИIШ, занятые на перераБUТIiе сернистых нефтей, должны быть пнст
РУI\тированы относитеJIЬНО правил OIшзания первой помощи при
отравлениях, уметь делать ИСI\усственное дыхание, быстро вызьшать
врача из санпунн:та.
Работа в 3Ш\IНИХ условиях. Наибольшую опасность в ЗИllIНIIХ
условиях представляют те места в трубопроводах, еl\ШОСТЯХ Il аПП:l
ратуре, rде по Iшким либо причинаllI :ИОJ-I-;ет СНОШIТЬСЯ вода, способ
ная при замерзанни вызвать разрывы и течи. ИСIi:ЛЮЧIIтельно опасны
танже чуrунные детали; переходы, лестницы II шroщаДIШ на YCTaHOB
нах даже при небольшой HOpI{e льда lIIorYT быть причиной серьезноii:
травмы.
По этой причине правила безопасной Эli:сплуатации нефте
rазоперерабатывающих заводов обязывают все мероприятия по
отеплению производственных помещеНИll и нефтезаподскоrо обо
рудования выполнять до наступления зииы. Особенно тщательно
надлежит отеплять I\онтрольно измерительные приборы с их
I{ОММУНИI\ационны:ми линиями. Манометры, установленные на щите
в помещении, должны дублироваться манометрами, устаНОВJIеННЫllIИ
непосредственно у аппаратов. Кроме Toro, дсшкны быть хорошо
утеплены стою,и для слива воды, паропроводы, дренажные KOHдeH
сационные линии, СПУСlшые задвижки резервуаров п чуrунные
задвююш на ПрОДунтопроводах.
Во избежание сr;,опления и замерзания воды все СПУСlПlые .1:IШПИ
нужно возможно чаще проrревать. При морозах водяные СТОЯI\И
и СПУСlшые линии, rде наблюдается большое Сl\,опление воды,
должны быть приоткрыты и вода должна вытенать небольшоЙ струей.
Во избежание замерзания трубопроводов дЛЯ ЕЯЮ,ИХ i-I\ИДI\осте:ii
перекачку их следует вести непрерывно. На случай останоВIШ таl\ие
трубопроводы должны иметь присоединения для возможноrо запол
нения их перед остановн:ой llIaЛОВЯЗIШМ незастьшаЮЩИiII нефтепро
ДУЮ'ОМ. ДЛЯ отоrревания замерзших трубопроводов мошно исполь
зовать только пар и rop yIO ВОДУ; применение OТI\pblTOI'O оrня 'в
таких случаях не ДОПУСlшется.
Площадка перед установкой и дороrи должны быть очищены
от cHera и ль;ца и посьrnаны пеCI\ОМ; на лестницах, площаднах и
переходах не должно быть сосулек. Все эти места та"I{же должны
быть ОЧищены от льда и посыпаны песном. ДОЛЖНЫ быть CBoeBpe
менно удалены сосульки и корки лЬда на оросительных холодиль
нинах и на rрадирнях. Все поручни, перила, снобы и защитные
приспособления, предохраняющие человена от паденпя, ДО:IЖНЫ быть
в исправном состоянии.
3,'16 J'л. хп". Раз.llещеllllе оборудоваlll/Я /1 работа ycmalloaOH АНТ
Меры борьбы с заrрязнеппем аТl\lОсферноrо воздуха. Этот вопрос
при обретает все БОJlьшее значение. Причиной тому возрастающая
доля перерабо'П;н сернистых иефтеii, сопровошдаеыоii оrромными
выделениями серОВОДОрОДа и продун:тов С1"орания в виде сернистоrо
l'аза. Для борьбы с ЭТИМИ выделенюши необходимы:
высOIШЯ степень rерметизации всех узлов YCTaHoBoI\ и завода
в целом; светлые продун:ты хранят в резервуарах с llJlавающими
}\рышами, а rоряч:ие ПРОДУIПЫ, наПРШ\Iер тудроны, под ПОДУШНОЙ
инерТНО1"0 l'аза;
высокая степень рассеивания серосодсржащих дымовых l'аЗ0В
при ПОМОЩII ДЫМОВЫХ труб ВЫСОТОЙ БОJIOС '150 .i1 , применеНlfе ВЫСОJ,О
начественных l'OpCJlOh, обеспечивающих бездымное rоренпе всех
видов ТОllJIIШ II Фан:еJlОВ высотой не менее 75 .i1 ;
rлуБОJiое обессеривапие J\31, rазообразных, Tal{ и ,ЮIДI\ИХ иефте
продуктов, прпмепенпе процессов rИДРООЧИСТЮ-I, а тан:,не отдувна
сернистых орrанических соединений паром п их сжиrан:ие на фане
лах IIJIП в топках пе'Iеil;
ман:симальное удаление теХНОJlоrичеСIПIХ установо}\, ОТJJпча
ющихся большим выделением серосодерщащих rазов, оТ мест паи
БОJlьшеrо сосредоточения техничес}\оrо персонала завода.
Меры борьбы с заrрЯ311еюrем естественных водоемов. Если раю)ше
устранение утечен и улавшшание нефтепродун:тов из сточных вод
рассматривалось J,31\ чисто :жономичеСI,ое мероприятие, то теперь
это делается по требованию ортанов санитарноrо надзора. Требова
иия эти весьма теСТЮI (менее 10 .i1 3 на '1 л ЧИСТОЙ воды).
МеРОПРИЯТИЯI\lП по борьбе с заrрязненпе;VI естественных водоемов
за последнее время на устаноВIШХ АВТ явились примененпе HOHдeH
саторов и ХОJlOДИJlЬНЮ,ОВ воздушноrо ОХJl3ЖДfНИЯ, замена баромет
рических l{ондепсаторов смешения на поверхностные I\онденсзторы.
ОчисТ!{3 II деЗОДориропание сточных вод с УДалениеы cepOBOДO
рода, мер}\зптанов и аммию\З ведетсн путе [ ПlJOДУШШ сточных вод
паром, либо OJшслением этих веществ воздухом ДО образования
соединеl1нii:, не IIмеющнх запаха.
ПРЕДJ1;IЕ ТIIЫ Й J'[{A3A ТЕЛ Ь
Аббе рефраl;ТО lетр 99, 100
Авиационные
бепзппы 126
масла 13, 136
ЛВТ п вторнчная переrошш бепзппа
314 сл.
А втомобпльпые
беизппыl26 сл.
маСо>1а 137
Лвтотрю{торпые масла 13
ЛдсорБЦ1!онная ОСУШIШ rазов 160
А:зеотроииая реl\Тифю{ацпя 205 сл..
322, 326, 327
Азот в пефш 30
Азотистые соедппения 30
Алюмосилшшты 12
Аминокислоты 30
Аммопиппые солп 30
Антидетопаторы 101 ел.
Аитидетонацпонпые свойства '101 сл.
Антистатичесние присадни 93
Антрацен 26
Ареометр 37
APH 2 аппарат 1'16, 117
АроматпчеСlше уrлеводороды 26 сл.,
34, 325
ASTM нрпвая 230
ASTM Rомоrра1оша 59, 60
Асфальтоиы 32 сл.
Асфао>1ьтоrеповые ЮIСilОТЫ 32 сл.
АсфаЛЬТО СМОJlIIстые lJещества 31
Атмосферно вю,уумиые устаИОВI,И
297 сл., 305 сл.
Атмосферные
I\ОЛОППЫ 21'1
устап()шш 297 с.ч.
Баliлапоаа метод 293
Барометрпчесниii: нопдепсатор 24.6
Белые масла '14.2
Беп:нП!ы
arшаЦIIOнные 126
iштомобпльиые 126 сл,
n;ЮТllстые соединешш 30
UПТПДОТОIlацпошш:е свойства 29
,!
'IJыпосптели свипца 102
IJЫСOI\оОI,таповью добаIJIШ 135; 136
I'aaOBblii 18
«l'nJlOша» (БР I) 135
дотопациошшп СТОЙI\ОСТЬ 10-1 сл.,
103 сл., 106
J\отонацпя 101
Оl;таш)вое число 102 сл., 34.1
uоверхностпое натяженпе 91
растворптелп 135 сл.
сортность 107, 108
состаlJ 25, 26, 34-1
теплопроводиость 77
уаilТ СШfрIIТ 135
чувствительность '106
Бензол 26 сл.
Бензппррол 30
Бептурu тареJlIШ 217
Берля тела 21-1
БеспшщеПШlJ1 папельнан rореJ1IШ 277
Беспла1оlепноrо rорешш печп 275,
276, 277
Битумы 30, 143 сл., 304 сл.
r,1Jубппа ПрОllШШППП пr!IЫ 85
ноrеЗIIЯ 86
раСТНfIШМОСТЬ 86
твердость 85
те шература раз шrчеШIJ1 85
318
п peD.llemHbIii Уl>аааmель
ВО2дпнова аппарат 115, '116
Борьба с потерями леrтшх фраRЦИII
188 сл.
В ре2а п Л ью!/са rрафПR 234, 236
БР '1 «(rалоша'}) беII3IIII 135
БуреIше 17 сл.
Бустер 248
ВазеПIIПЫ 142, 143
BaKYY HIacocbI 245
Вакуумпая переrоНIШ '115 с,тт.
Вакуумные
I,0.10IIПЫ 211. 244 сл., 302 с,тт., I
310 сл.. 320
устаноВIШ 297, 302.сл., 3'10 CII.,
320
Вar;уумсоа,:щющап аппаратура
245 сл.
Вальтера формула 52
Впн, ВtlIiliЛЯ метод 229' сл.
В aн, дep Baa.'!Ьca уравненпе 43
Верпшальные печп 247
Веста тарешш 246 сл.
Виды орошения в 1\Олоппе 223 с,тт.
В II н,02радова по юrрЮ1Ма54, 56
ВНСI\Озпметры ,61 ел.
Воздушные Iшнденсаторы п XOiIO
ДШIЬНIIТШ 261 ел.
Во!/нова qJOр [ула 38, 71
Волппстые тарешш 215
ВОСШIa ICIIяе IOСТЬ дпзельных ТОШПlв
'108 С.l. .
Вращательпое буренпе 18
Вредпые ПрПмеСII в нефтях '176 сл.
ВСП() IOrательные узлы п деталп I,O
lIO ппы .238 С.'!.
Вторнчная перетш,,\ 322, 323
ВТОРПЧIIая перераБОТIШ нефтп 198
ВыделешIC
серы 162 C.1J.
то,ттуола 327
ВыносптеЛll СВIIПца 102
ВЫСОI{ООRтаповые добаВЮI 135, 136
Вяз];остпо"весовал Iшпстапта 54
ВЛ3IШСТЬ 50 сл.
ДlIпаШlчеСl\[lЯ 50 сл.
ВЛЗRОСТЬ
заВПСЮIОСТЬ от давлешш 57 сл.
зависимость от температуры
51 сл.
юшемаТIIЧеСIШН 50, 51
прпборы для опреде.ТIешш 6'1 сл.
С fесей 59 сл.
УСЛОВIIая 50, 51
rазовып беП3IIII 18 сл., 170 сл.
rазотурБИIIные
двпП\телп 13
топлива 132 сл.
устапов[ш 132 сл.
rазы
водная промыВIШ 162
выделение серы 162 сл.
добыча 18 сл.
жирные 22
зarШЧRа в, пласт 1 9
пзвлечеюIC rелия 172, 173
номпреССПОННI,IП метод 163 сл.
нрПТI:IчеСlше параметры 43 сл.
осушна 156 сл.
отбеНЗI:IIIивarПIe, см. Отбензини
ваIПIе rазов
ОЧПСТRа от прпмесей 154 сл.,
161 сл.
перерабоТlШ 153 сл., 163 сл.
ПЛОТIIОСТЬ 35 сл.
попутпые 22
прпродные 22
состав 22
стаБНJIпзаЦШI 153
сухие 22
фактор сжmraемоети 47
фуrитивность 48
хранеIПIе и tpa-НСПОРТlIровапие
173 сл.
энтальпия 71
«rалошю> (БР 1) бензин 135
rелип '172, 173
rепплера ВПСI\Озиметр 61
'll renтan 102, 104
Тесса закон 78
rпдравлическпе масла 14'1
п ред,ltетпыЙ упааатnель
319
fпдратообразованпе 89
fидроочпсТlШ 198
rllльдебрппдта фушщпя 68, 69
fлубппа проппн:аппя иrЮ"1 85
fорпоrо бюро США 1шаССИфИI;ацпя
нефтеu -122
rорячая
струя 226, 309'
ЦПрI{у.!JЯЦИЯ 336
fорячее орошенпе 223 сл.
fрозНИИ
аппарат 117
lшасспфш;ация нефтеil: 122
rубlill/lа теория происхождсшш
пефтп 17
fУД[JОП 296, 298, 302 CJI., зо!), 307,
3[1, :Н2 СП., 315, 320
Турви'lа впс.I>ОЗШJетр 61
ДаВJIеппе
lJ I{ОЛОJше 233 сл.
П1J.сыщенпых пар()в 4-1 сл.
Д пльтО/lа закОП 233
Двпrате.ТIIJ
rазотурбlIппые '13
дпзельные 13, 131
I;арбюраторные 13
коррозпя 29
турБОВИIIТовые 13
турбореаНТlIвные 13, 129
- ДВОJ!НПlШ пеТIНые 290
ДВУХJшыерные печи 274 с.!]., 278
ДВУХЩJатное пспареппе пефтп 2[)8 сл.
Двухствольное бурепие 18
Депарафпппзацпя 12
Депрессорные ирпсаДIШ 83
Деталп трубчатых печеu 289 сл.
ДетопаЦПОIIная CTOllI,OCTb бепзпнов
101 СЛ., 103 СЛ., 106
ДетонаЦlIЯ в двиrателях 1 О 1 сл.
ДефлеrМаторы 113
Деэму.!]ыаторы 181 сл.
Диаметр J{ОЛОНПЫ 236 C.!J.
Дпзел"пые
двиrаТСJIlI 13, 131
масда 137, 138
дпзелы!сc
топлива 111, 131 сл.
воспламепяемость 108 сл.
дпзе'.!Jьныii ппдеl{С 1 '11
цетаповое чпсло 108
Д ина п Д евиса формула 53
ДIIНЮШЧССIШЯ ВЯЗIШСТЬ 50, 51
ДПС1швые Iшапаны 219 сл.
Дисперспя IIефтепродуюов 98
Дпстплляты
беНЗIlновые 324
rазоiiлевый 305 СЛ., 312 сл.
масляпые 295, 298, 302 СЛ., 306,
307, 309, 311, 315
топливные 297, 298, 300, 301,
309, 315, 317 СЛ., 320
Дистилляция нефтеПРОДУl{ТОВ 118 сл.
Дпсульфиды 28
'ДИЭJIеI{трпчеС1ШЯ проницаемос1'Ь 93,
94
Ди:щеl{трпчеСl{ая прочностЬ- 93, 94
Добыча rаза 18 CJI.
Дыоара сосуд 114
Дыханпе резервуаров
большое 189, 190
шлое 189, 192
Дышащие
баллоны '191
Ъ:рЫШII 193
Жпрные rазы 22
Ж'упова метод 84
3аrрязнепие
атмосферы 346
водоеJ.oIOВ 346
3 плоаеч "оео способ 88
Змеевпковые теплообменнИIШ 254
Идеальные тареЛl{И 213
Изооктап 102, 104
ИIIдеl{С вязкости масе.!] 53
ИIIДО.ТI 30
Индустриальные масла '137, 138
ИIIже1щпонные тареЛIШ 220
И нталлопса тела 211
ИспаРШОЩНll аrент 203 сл.
350
Jl peD.lteтnbLii упазатель
ЛаааltСliО О аппарат 117
Н:адорпметры 76
I-\арбазол 30
Карбены 32
Карбопды 32
Н:арбюраторные дппrатеЛII 13
l\.аСIшдные тареЛIШ 217
На таЛIIТIIчеСКПll
I{реюшr 198
РПфОР:\IПпr 25, 198
Кероспп осветительпыii 11, 135
Киuематпчес]{ал: ВЯЗRоеть 50, 51
Нпслородные соедпненпя в нефти
31 сл.
НuстЯJiоаСl>п20 формула 67
Клапаппые тареЛRП 218 СЛ.
Нлппейропа Нлпуаuуса ypaBIIe
нне 73
Н лапейропа ураВIIепие 40
Класспфшшция
масел 136
пефтей 121 сл.
IIефтеПРОДУR ОВ 125 сл.
реI'ТПфШ\аЦИОIIНЫХ колопп 209 сл.
тареЛОI{ 212 сл.
теплообменIIЫХ аппаратов 254 сл.
трубчатых печей 274 сл.
трубчатых устаIIОВOI, 296
Н лауса процесс 162
Н ляйзепа колба 115
Коrезпя бптумоп 86
Кожухотрубчатые теплооб reННИЮI
255 ел.
Кокс пефтяной 14, 145
НОliса rрафш; 41 сл., 229
Н:ОЛОНIIЫ
абсорберы 158, 162, 165, 310 СЛ.,
315
адсорберы 160, 168
десорберы 158, 162
контроль за работоii 251 сл.
отпарные 165, 243 CJ[., 298 сл.,
306 сл., 315 сл., 324
размеры 234 сл.
реIПИфШШЦIIопные, см. РeI{ТПф'и
I,ацпо пые КОJI\>ПНЫ
Н:олПIШЫ
стабплпзацuонныеl94, 310
НОЛОРIшетр Н:H 51 \)6 .
КолпаЧЮI 215 CJI.
I\олпачковые тареЛ]{II 2! 2 CJI.
1\ольца II шара метод 84 сл.
I-\омбuнпроваПIIЫе устаIIОПIШ пере
rоПIШ пефтп 309 сл.
КО1\Iпепсаторы тепловоrо растпрепия
265, 266
Н:омпрессорные масла 139, 140
Ii:опдеаснторы
lJо:щуиШОI'О охлаждепил: 261 сл.
наружные 25\), 260
оросшелr,пые 260, 261
С lсшеПIIЛ: 263
I\онтроль :за работоii I\оЛОНН 251 сл.
l{ОРРОЗПfl иппаратуры 176, 177
l{отельные топлпва 133 сл.
]{охп тареЛЮI 217
Н'реЮШl' термпчеСIшii 13
Ii:рпвые ИТН: 202
Н:рипые ОН 202, 227 сл.
КритнчеСIше параl\lетры rазоп 43 сл.
J{ ра2а
уравпенп!' 63
формула 39
КСUЛОJIЫ 26 сл.
Куоопая батарея '11, 294
I\убы периодич:ескоrо действия 11
Кустовое буренuе 18
ЛабораторныЙ I\ОIIТРОЛЬ за работоii
установо]{ 339 сл.
Летучесть 47 ел.
Л OJltOHOcoaa теорпя пропсхождения
пефтп 1 7
Лэп2J11юра
теОрШI 158
уравпеШlе Н8
Л эп2уэйта тареЛIШ 220
Мазут 13 СЛ., 294, 302 ел., 306,
307, 308, 312 сл., 315, 320
ЛIаJ, Н обе n Тилu метод 234
МаланомеТрПчеСЮIe свойства 84 сл.
п peD:iI!eтnbLU упа8ат6,11,
351
11[ а Ilстопа формула 58
]\!UС.па
UlJIlUЦIIоппые 13, 13В
аПТО Iобпльпые 137
аптотрю{торпые 13
белые 142
ВПЗIИСТIIO весовая понстапта 54
внз,исть 50 сл.
днзеЛЫIЬ!е 137, 138
ДJIЯ rпдравлпчеСI\rтх спстем 141
ПЗ0Ляцпопные свопства 95
ппдcr,с ВЯЗI\ОСТП 53
Ilндустрпальные 137, 138
ЮIaсспфш\ацпя 136
I\о шрессо рные 139, 140
пефтяпые 136 сл.
осевые 139, 140
поперхностпое иаТЯiI\енпе 91
. ПОДВШIШОСТЬ 59
пр06пвное папряжеnnе 94
транс шсепонпые 139, 140
турбпппые 139
цплпндровые 138, 139
элеКТрОПЗ0ляционные 140, 141
Матернальпый баланс I\О.1JОППЫ
222 сл.
111 елыlльдаa п Х идщтпон.а l'рафИI\
236
м енделеевq. формула 35, 75
Мернаптапы 28
а МеТИJIНафталпн 108
МПОI'ОIшмерпые печп 278,
MHoroHpaTHoe lIспарение
201 СЛ.
МОЛСI\улярпыii вес
111 олипа rypall'la
59, 61
Моторпые топлпва 13, 29
279
пефтп
38 сл.
ВПСI:о;шrraмы а
llaiiJIO п 25
НасаДОЧllые НОJIOППЫ 211 сл.
НАТИ аппарат 40
Нафталин 26
Нафтеновые ЮIСЛОТЫ 31
НафтеНОlJые уrлеllОДОрОДЫ 211 сл.
неiiтраJIыIюю смолы 32
11 еЛЬСОIl({
I'рафIIl\ 237
MeTO \ 228
Непредельпые уrлеводороды в пеф
тп 24
Непрерывная реюпфш\ацпя 210
НеУI'леlJодородпые сосдппенпя в
пефтп 27 сл.
НефтеПРОДУI;ТЫ
апаЛl1З I\Ольцевой 99
Дllсперспя оптпческая 98
ш,uсспфшшцпп 125 сл., 135 сл.,
:[42 СЛ.
о ilтнчесюю свойства 95 CJI., 100
повС'рхпостное патяжеппе 90 сл.
поюrзатеJIЬ преломления 97 CJI.
]JастворшIOСТЬ 88 сл.
рефраI\ЦПЯ 99
CpOI; службы 24
ТОlJарпая харантерпстИIШ 125 сл.
фра\;цпонный состав 111 сл.
Э,1JеI,трпчеснпе свойства 93 сл.
эптальппя 69 CJI.
Нефть
азеотропная реI\тпфпнацпп 205 сл.
азотпстые соедппення 30
борьба с ПоТерЯilIП леrlШХ фрaI{
цпii 188 сл.
буренне СIШЮI\llН 17 сл.
вредпые прпмесп 17В, 177
ВЫСОI\оСilIолистая 13
ВЯ:J1{QСТЬ 50 сл.
ДUВJlепне иасыщеппых Шl.ров
41 сл.
добьрiа 12 CJ!.
запасы 14
IIспареИIIе 119, 199, 200, 201 СЛ.
IШI, сырье для переработю! 21 СЛ.
Iшслородные соедппенпя 31 сл.
IШUССНфШШЦПП 121 сл.
I'lШiJые разI'ОШШ 1117, '1118
летучесть 47 сл.
маЛUl\о IеТРlIчес I.ше cnoi',cTlJa
84 ел.
матерШlJIЬПЫЙ баланс переl.'ОПЮI
НН
352
п pea.lteтnbLи Уl>азатель
Нефть
методы перераБОТRП 198 сл.
мпrрацпя 92
мноrОRратпое пспарепие 201 сл.
молеI{улярная дпстнлшщия 119
молекулярнып вес 38 сл.
мощпостп перерабоТI\П 1.'11 сл.
направлепия переработкп 1!i1 сл.
неуrлеводородные соедппеппя
27 сл.
обезвоживанnе п обессолпваппе
'177 сл.
однократное пспаренпе 119 сл.,
199, 200, 227 сл., 297
оптпческие свопства 96 СЛ., 100
отстапвапие 20
парафинистая 13
первпчпая перераБОТI\а 153 сл.,
198 сл.
переrошш, сы. Переrонка пефтп
переработка 13 сл., 176 сл.,
198 сл.
ППРОЛ1I3 12, 198
плотность 34 сл.
поверхностное натяженпе 90 сл.
подrЩОВI\[1 к перераБОТI{е 176 сл.
по]{азатель преЛОl\Iлешш 97 са.
постепенное пспаренпе 201 сл.
потребленпе 15 сл.
nронзводственно проеI{тнаJ'!'., оцеп
1\[1 147 сл.
происхожденпе 17 С.п.
прямая переrоНIШ '13
районы добычи 14
растворшlOСТЬ п рl\СТВОрЛlOщал
способпость 86 сл.
сернистал 13, 344
сернистые соедннеппл 27 сл.
соленость 177
сортировна 196, 197
состав 21 сл.
стабилпзацпя 20, 153 СЛ., 188 сл.,
194 сл.
температура
воспламененпя 82
ВСПЫШIЩ 79 сл.
Нефть
температура "
застыванпя II плавленпя'82 сл.
тепловые свойства 62 сл.
теплое шость 62 с.п., 64 сл.
теплопроводность 76 са.
теплота
пспарешIЯ 66 С.п.
плавленпя 73 сл.
реaJЩПИ, растворешш. aдcop
бцпп п с raчпванш[ "78 сл.
су6JI1ша цпн 73 сл.
транспортпрованпе 17 Сп.
удельный объем 34
ФП3Ш{О ХИМН'1еСlше свойства
34 сл.
фпльтрованnе 180
фрarщпонпыЙ состав 111 сл.
хараюерпзующпii фатпор ::!8 сл.
хшшчеСIШЯ прпрода 21 сл.
цептрпфуrпрованпо 180
;:шсплуатацпя СIШЮЮIП 18 сл.
;шстраI\тпвпая реRТПфШШЦПЛ
205 сл.
элентрпчеСIше СDоirстпа 93 сл.
flефтяноп нонс 143
Нефтяnые
бптумы 143 сл.
I'азы 14
Jaсла 136 сл.
Нпзкотемпературнал ];опдеlIсацпя
тазов 163, 169
НОl\Iоrрашra ASTM 59, 60
Нормальная эксплуатаЦIIЛ YCTaHO
вок 337 сл.
Обезвожпванuе п
нефти 177 сл.
ОбрядЧUl>ова п C.ltrtaOBU 1 t ыетод 228
ОДПОI;ратное пспаренпе нефт[] 119,
120, 199, 200, 297
Онтановое чпсло бензпнов 102 сл.,
341
ОпреССОВI\[1 труб 334
ОптичеСIше свопства 95
ОрrанпзаЦIIЯ труда на
341 сл.
обессолпваппе
C,I., 100
устаПОВI,ах
Пред. !етnыЙ унааатель
353
Орrапичееюю IШСЛОТЫ ппх еоли
144, 145
Оросптельиые конденеаторы n холо
дильники 260, 261
Орошение 203, 223 ел.
I'орячее 223
холодное 224
циркуляционное 224 сл.
Осветительные кероспны 135
Осевые масла 139, 140
Оствальда Пunпевuча ВИСI\ОЗII
9 метр 61
ОСУШI,а rазов 156 сл.
Отбензпнивадие rазов
абсорбЦНОНllое 165 сл.
адеорбцпонное 166 ел.
низкотемпературное 169 ел.
Отбойные устройства 240
Отбор п ПОДВОД жпдкости в I\олонне
239
Отиарные КОЛОННЫ t65, 243 сл.,'
298 сл., 306 сл., 315 сл., 324
ОЧИСТIШ нефтепродуктов 12
ПАВ деэмульrаторы 181 ел.
Паля I\ОЛЬца 211
Па,nчеnliова формула 51
Парафпповые уrлеDОДОрОДЫ 22 сл.
Парафппы 23 eJI., 74, 142, 143
Парахор 93
Пародиетиллятные теплообменники
258, 259
Пепнып аппарат 156
ПеРШIчная
перетонка нефтей н мазутов 294
перераБОТI\а пефти 198 сл.
Переrою;а нефПI
ВaI{уумная 11, 12, 115 ел., 205,
303, 307, Я08, 310, 312, 315,
320
в ТОIЮ в()дяпоrо пара 11, 12
до тудрона 298
до полуrудропа 299
матерпальпыЙ балапс 149 \ '
припципиальная ехема 202
пряыая 13
23 3al'[l1 1000
Пl'jJеrОlша пефтп
с дny paTНЫM IIСПарением 301
е дефлеrмацией 113
сернпстой 306
с IIепарптелем 300
с Пспаряющим атентом. 203 сл.
с мноrОRратпым IICnapeItlIeM
201 ел.
е ОДНОI{ратным испарением 112,
113, 199, 200
с ()тбепзинивающеп колонноii 301
е иостепенным испарением 112,
113, 201 сл.
е ректифш{ацпей 113
среднетеыпературная 115 сл.
Передача тепла в печп 286, 287
ПеjJеработтш нефти 11, 25, 176 сл.,
198 ел.
ПеРlIодичеСI{ая ректпфпкация 210
Печи трубчатые 273 сл.
боспламелпоrо rорепия 275, 276,
277
ДВОIПППШ 290
двухиамерные 274 ел., 278
двухеторонпеrо облучения 276
детали 289 ел.
IшаССПфПI\ацпя 274 сл.
MHoroKaMepИble 278, 279
передача теШlа 286, 287
потеря напора 292 ел.
расход топлива 285 сл.
е наКлоппы ш сводами 278
с объе lно настильным пламепе I
275
с панольпьшп rорелщщп 276
е nылевпдnым топЛIШОМ 279
теьшературпый режпм 280 сл.
тепловая наrрузна 284 сл.
теПЛОВОII бадапс 283 сл.
тепловые параыетры 28б сл.
теШIOнапрлшеIПIOСТЬ 286
технолоrпческие покаЗl\тели 288',.
289
эксплуатация 291 ел.
Пщшоыетр 37
Пuю,евич,а форыула 54
351
п peD.1IeтHbLll упааатель
Пнперидпн 30
Ппрпдпн 30
ПпробеНЗ0Л 136
Пиролпз пефтп 12, 198
Ппррол 30
Пuру.1IQ8а метод 228
Плавающпе I\рЫПШ 193 сл.
ПлаСТIшчатые !{лапапы 218 сл.
ПлаСТП1шые с шз!Ш 146
Плотпость
l'иЗ0В 36
методы определения 37
нефтп 34 сл.
ПовеРХIlостно аI{тивпые добашш
91 сл.
Поверхпостное натюкенпе 90 сл.
Поверхностные теплооб [еНllIПШ
254 сл.
Поrружпые I\ондеПсаторы и холо
дпльппкп 259, 260
Подвод тепла ВШIЗ колонш,r 225 ел.
Подоrревателп с паровЫЫ простраи
ством 258
ПОI(1JзатеJ1Ь преJIомлешIЯ 97 сл.
ПОJlуrудрон 299, 308
Попутные rазы 22
П орфн рнпы 30
Постепенное I1спареппе нефтп 201 сл.
Потеря напора в печах 292 сл.
Пределы взрьшаеЫОСТII уrJIеводоро
дов 80, 81
П рПрОДНЫll rаз 22
П рпсаДЮI
антидетонаторы 101 сл.
аНТlIстатич:есюю 93
депрессорные 83
тетрамеТПЛСlJlIнец 101
тетраЭТI1Лсвпнец (Т8С) 101
11 робная ЦПрI\УЛЯЦИЯ 335
11 ровалъные тареЛЮI 214 сл.
Пропсхошдение нефтн 17 CJI.
П РОЫЫш.1Jенные устаНОВЮI первпч
пой переrошш нефти II ыизу
тов 294 сл.
iIpocTble KOJIOHHbl 210
П рос УШIШ печеll 334
Пу.1ьрuха рефраI\Тоыетр 100
Пус]\ трубчатых YCTaHOBOI{ 334 сл.
Размеры 1\оЛОIШЫ 234 сл.
Размещенпе аппаратов на площаДI\е
329 сл.
Риспределенпе флеrмы 238, 239
Раств()рнмостъ п растворяющая СПо
c()orrOCTb уrлеводор()дов 86 сл.
РаСТВОРJlтеJIП 135 сл.
l'астЯlЮШОСТЬ БПТУЫОIJ 86
l'ucxoA
водппorо пира 233 сл.
топтшu в печи 285 С,11.
Расчеты
бот,шоrо ДыханПя резервуара
189 сл.
высоты НeJ{оптящеrо шшмеип 135
r:яз[шстп пефтепродуюов 51 сл.,
57, 59
rорячеrо орошенпя 223
давлеппя насыщенных паров
42 СЛ., 191
диаметра колонны 236 сл.
I\U;)ффицпента очисткп rазов 154
J,РНТIIчеСКIIХ параметров rазов 43
летучести 48, 206
ЩlТериальпоrо баланса' колонны
222
матеРШ\JIьпоrо баланса переI'ОШШ
пефтп 148 сл.
,'\ОлеI{улярноrо веси нефтепро
дуюов 39 сл.
OJ,TuHoDoro ЧllСJШ бензинов 105,
106
переrошш
рением
нерепада
2'13
IШОТНОСТИ uефтеПРОДУI\ТОВ 35 сл.
пределов взрываеМОСТII 80 CJI.
'расхода водяпоrо пара 233 сл.
содержаШIЯ ароматпчеСIШХ уrJЮ
водородов 98
те шературноrо режима IШЛОИНЫ
227 CJI.
с lYIIfоrОI{ратпыы пспа
201 сл.
давлетш па тареЛJ\е
IIред:iltетnыЙ Уl>ааатель
355
Расчl'ТЫ
температурноrо
281 сл.
температуры застывания нефте
продуктов 83
тепловоrо балапса I;ОЛОННЫ 223
тепловоrо баланса печп 283 сд.
тепловых парЮIС'ТрОВ печп 286 СП:.
тепловых своЙств пефтепродув
тов 62 сл.
теплообменных аппа ратов 266 СЛ.,
271
фактора СiIШ1vшем()стп 47
холодноrо орошешIЯ 224
цетановото чпсла днзе. 1 IЬПЫХ TO
ПШIВ 110, Н t
ЦПРЪ:У.ТIЯцпонпоrо ОрОIIIеrIIIЯ 2 4,
226
решпма
печи
ЧlIсла тареЛОI{ 234, 235
Рауля II Дальтопа :!aJ\ОП 43, 48, 206
Рl1шtlzа кольца 21 t
РеаIппвпые ТОПЛ1ша 77, 128 СJl.
РС'rеперацпя тепла в теплообмеШШ
.I\aX 270
Реrулироnаппе решпма устапово!,
339 сл.
Редвуда. впскозпыетр 51
Рейда бомба 49 сл.
J'ен.Тllфпкацпоппые rюлоппы 170 СЛ.,
195, 202, 209 сл., 297 С.1.,
320, 324, 327 сл., 330 сл.
аТi\!осферные 211
вакуумные 211, 244 сл.
ввод сырья 11 водяноrо пара 238,
239
впды ОРОlпеппя 223 CJI.
вспомоrательиые узлы n дета:пr
238 сл.
выбор тарелон. 221 сл.
высо!{ото давленпя 211
rорячее ороmеппе 223 C.1J.
давленпе 233 сл.
диаметр 236 сл.
контроль за работой 251 сл.
с ПШI\eIЩIIОНПЫЫИ тареЛ1{а1IП 220
с IшсrшдньП\ш тарелкамн 217
23*
РеЮПфНЮЩlIОIПIые IЮnОППЫ
с юшпаПllЫМИ тарелками 218 сл.
с I,олпачI\овыlIш тарелкамп
212 сл., 215 сл.
матерпальный балапс 222 CJI.
пасадочпые 2'11 сл.
непрерывноrо деiiствия 209, 21 О
основпые размеры 235 сл.
отбойные устройства 240
отбор п' подвод ЖИДЮ?СТП 239
перподпчеСlюrо деЙСТШIЛ 209
подвод теП.1JД 225 сл.
простьш 21 О
размеры 23!1 С.тI.
расход ВОДЛllоrо пара 233 CJI.
расчет 222 CJ!., 226 СЛ., 233 C:I.
роторпые 220 сл.
с решетчатымп тареШШШI 214 сл.
с сптчаТЫМII тареЛIШМII 213 СЛ.
СЛОlIшые 2tO, 241 сл. '
с ТlIреJII;амп Бептурн 217 сл.
с тареш,юIП Веста 2t6 сл.
с тарелнюLП Лэпrуэйта 220
таfJl'ЛIШ, C)I. ТареJIIШ ректпфп
I,аЦПU11НLIе
тарельчатые 211, "212 сл.
температурный решиы 226 сл.
тепловой балдпс 223 СЛ.
теПЛО1130ЛЯЦПЯ 240 сл.
техшша безопасности при ЭI(С
IlлуатаЦIIП '252
холодпое орошеlше 224
циркуллционное орошенпе 224 С. Т !.
чпсло тареЛОI, 234 сл.
Реюпфпкация 113 сл.
азеотроппая 225 CJI., 322, 326, 327
МllOl"ОIюмпонентпых сыесей 241 сл.
nепрерывпая 209, 210
низкотемпературная 114
llерподпчесr\аЯ 209, 210
среднете)шературная 115 сл.
УВОДllТель 207
ЭI,страЮIшная . 205 сл., 207
Ре)IOНТ устаиовок 342
Рефрактометры 99 СЛ.
Рефракция 99
356
Пред.l!етный уr;даатель
Роторное буренnе 18
Роторные I\ОЛОННЫ 211, 220 ел.
Саша 145, 146
Саудерса п Брауна формула 237
Сейболта впснозrnютр 51
Ce.1LeHLLDo номотрамма 52
Сернистые нефти 13, 27 СЛ., 344
Сероводород 28
Система rлуБОI\оrо ван.уума 313
Ситчатые тарелни 213 сл.
Спобло rрафик 150
Скрубберы 156, 254, 263
Сложныс колонны 210, 24'1 ел.
Смазки пш\стичные 146
S образные колпачпИ 215, 216
Советские трубчатки» 299
Сортпровка нефтей 196, 197
Сортность бензппов 107, 108
Состав
бензпнов 341
rазоВ 22
нефти 21 сл.
'Стабилизация нефти 194 сл.
Стабпльность моторных топлив 29
Стоиа ЗaIши.179
Стокса уравненпе 155
Стрпппинrп 243 сл.
сульфпды 28
,Сухие rазы 22
Таптенс уrла диэлектрических по
терь 93, 95
Та реюш рентифин:ацпонные
Бептури 217 сл.
Веста 216 сл.
ВОЛШIстые 215
выбор 221 сл.
пдеальные ,213
пнжеКТОРШJе 220
I\аСI{адные 217
клапанные 218 сл.
нолпачковые 212 сл., 215 сл.
Лэнrузiiта 220
попазателп работы 222
провальпоrо тппа 214 сл.
ТарСЛЮI р!'ктпфrrШЩllо!\!\ые
распределенпе флеп!ы 238, 239
решетчатые 214 сл.
роторные 211, 220
с дпсковы ш Юlапапа:ми 219 ел.
сптчатые 2'13 сл.
с пластпичатымп нлапанюш
218 сл.
Тарельчатые IШЛОНПЫ 211,212 сл.
Твердость битумов 85
Температура
ВСПЫШIШ. 79 сл.
застыванлл п плаВ:IСНИН 82 сл.
ТемпературныЙ реШШI
НОЛОННЫ 226 сл.
печп 280 сл.
Теоретпчесная тарешщ 213
Тепловая наrРУЗI,а печп 284 сл.
Тепл'овоll: баланс
IШЛОННЫ 223 ел.
пеЧII 283 сл.
Тепловые параметры ПСЧИ 286 ел.
Тепловые свойства нефтп 62 сл.
Теплоеrvшость
тазов и паров 64 ел.
нефтепродунтов 62сл.
сrvюееп 66 сл.
Теплопзоляцпя колопн 240 ел.
Теплонапряженность печп 286
Теплопосптелп 253
Теплообменные аппараты 253 сл.
воздушноrо охлажденпя 261 сл.
выбор 269 сл.
деталп 263 сл.
зыеевпковые 254
Iшаеепфшшцпя 254 сл.
Rожухотрубчаты() 255 сл.
I;Qыпспсаторы 266
I{опдепсаторы п ХОЛОДIIЛЬНШШ
259 сл.
крепленпе II размсщеппс трубок
265 сл.
оросптельпые 260, 261
ародистпллятпые 258, 259
переrОрОДIШ 264
повсрхпостные 254 сл.
п ред:метпый упазатель
357
ТСПJIообмсппью аппараты
поrрушные 259, 260
потеря напора 268 ел.
расчет 266 ел.
реrенерация тепла 270
смешеппя 254, 263
с неподвижнымп решеткаМII 255,
266
с паровьш прострапством 258
с плавающей rолоВ!ий 257
средняя разность те шератур 267",
268
схемы теплооб reна 267
с U обраЗllЪШII трубюшп 256
теплоносптели 253
«труба в трубе» 255
эксплуатация 271 сл.
Теплопроводпость пефтепродуктов
76 сл.
Теплота
испарения нефтепродунтов 66 сл.
илавления иефтепродуктов 73 сл.
реаRЦПП, раствореппя, адсорб
ЦНll и смачивания 78 сл.
сrоранпя иефтеПРОДУI\ТОВ 75 сл.
сублимацнп нефтепродуктов
73 сл.
Тетраметилсвниец 101
Тетраэтилсвинец (ТЭС) 29, 101 сл.
ТехнIПШ безопасностп
на установках 343 сл.
ири :жсплуатац!ш 1\ОЛОНП 252
Технолоrическая 1\лассифнкацня
нефтей 123 сл.
ТехполоrпчеСIше ПOIшзателп печей
288, 289
ТехполоrичеС1\ие схемы
абсорбцпонноrо отбензинпвания
rазов 165
АВТ вторичная переrОШ\а беп
зина 315
адсорБЦИОНllоrо отбеНЗПНIIванпя
rазов 168
адсорбцпонной ОСУШIШ rазов
160
азеотропной реКТИфIIнации 327
ТеХП()ЛОl'llЧССЮ/l' СХРМЫ
АТ вторпчпап переrОlIRа бсп
зина 317
вторичной переrошш беН3Iша 324
выделенпя толуола 327
деrазацПИ нефтп 194, 195
Rо шреСdпонноii устаПОDIШ 104
непрерьшноii реНТИфП1\аЦШI 21 О
нп3!итемпературной 1\опденсацпп
rазов 170
ппзнотемпературной реIППфПIЩ
ции 170
ОСУШ1\П rазов rлИ!и:!шш 158
ОЧПСТ1\И rазов раствораш! :)Танол
амина п этилеиrлиноля 162
переrоНIШ мазута 303
переrошш пефтп 202, 298, 299,
300, 301, 306
перподической РeI(ТПфШЩЦИIl 210
разделепия аромаТIlчеС1\ИХ Yl'.1Je
водородов 325
разделення бензопа п ЦПЮIоrer\
сапа 328
реI .ТПфИIШЦПП ).[поrOIиыпоиент
ных смееей 242
стабплизации бепзина 171
теРМОХIIмическоrо деэмульrпро
ванил нефти 181
трехступенчатой ЛВТ 307
четырехступепчаТОll 'ЛВТ 308
Э1\СТрЮ\ТИВНОЙ ре1\тпфиItaции 328
э.1JeIпрообеЗВОrюшающей YCTa
ношш 183
ЭЛОУ АВТ 310, 312
ЭЛОУ АВТ вторичная пе
реrопка бензпна 320
ЭЛОУ с rоризонтальпымп :эпен
тродеrпдраторамп 186
Тпофаны 28
Тпофены 28
Толуол 26 сл.
Топлива 125 сл.
авпацпонные бепзины 126
автомобпльпые бензпиы 126
rазотурбинные 132 е:!.
ДIIзе.1Jьные 131 сл.
/
358
п ред,метный. упааатnель
ТОПЛIша
JшаССПфШ\аЦJfI1 125
KOTCJIbIIble 133 сл.
MOTopm,Ie '1.3
рею{тпвные 128 сл.
температура ВОСП.l!амененпя 82
теплота cropamrH 75 сл.
тракториые карбюраторные 128
ТОПЛIшно эперrеТIIчеСJшii: uалапс
15 CJI.
ТраПСМJIССIlопные масла
ТраJIСПОРТIIроваmrе пефТII
Треа!lБОRа ;IlСТОД 227
«Труиn в трубе» тсплооuмепнПIШ 255
Труuчатые устаНОDIШ
ЛВТ 1I вторпчной переrошш беи
ЗIlНn 3'14' сл.
11эе.ОТРОIIноii реi{ТПфш;nцпп 322,
32В, 327
аТI\IОСФСJ1НО ВaI{УУ;llпые 297 сл.,
305 С'!!.
НТI\Iосферные 297 сл.
вю(уумные 297 сл., 302 сл.
вторпчпоii: переrошш 322, 323
rорячая ЦПрI{УЛЯЦЧЯ 336
lilJyxI{paTHOro пспареНПI1 пефтп
298 сл.
клаССПфШШЦIIЯ 296
IЮllIбпmrрованные 309 сл.
лабораторный IИПТРОЛЬ 339 сл.
нормальпаl1 ы{сплуаТацпп 337 сл.
одпокрnтноrо пспареппя нефтп
297 сл.
орrанпааЦIII1 труда 341 сл.
ОТIшопеIIПП от ПОрllншьноii: pa
бnты 338
ПОJIучеппе I\ОilIПОПСНТОВ 3'10 сл.
ПУСI{ 334 С'!!.
размещенпе оборудоваПIIЯ 329 ел.
реrУЛl1ровашIН ре;ЮIilIа 339 сл.
ремопт 342
теХНIша безопасностп 343 сл.
холодпап ЦЩJI\УЛI1ЦПЯ 336
четной ректпфш{ацпп 322, 324
ЭI{СТР:ШТIIDJlOii РeJ{ТПФШШl\IШ
322, 326, 328
139,
'17,
140
20
Трубчатыс УСТНJfОDIШ
ЭЛОУ ЛВТ :ЮCJ ел.
ЭЛОУ АВТ вторпчпап п('рс
rош{а бепзпнn 316 C.'i.
ТРУПLOICа ФОРМУ.тJl1 В7
Турбинпое бурсппе 18
Турбиппью масла '139
Турбоnур 18
ТУРUОВJIптовые liDIlraTeJJII 13
ТурБОРСaIПППНЫС двпrnтслп В, '12li
ТЭС 29, 101 CJI.
у аiiт сппрпт '135
Уводптель 207
YrJlelJOliOpolibI пефтп
аптпдетопnцпонныс cBoiicTBrt
101 сл.
ароматпческпе 26 сл.
водородные связп 87
ВЫДС.тJсппе 170 сл.
ДIIсперспя оптпческая 08
нафтеновые 24 сл.
непредеJIьпые 24
ОI{таповое чпсло 107
парафППОlJые 22 сл.
парnхор 93
поверхностнос патяжеПl1е 91
поназатель преЛО IЛеппя 97 сл.
пределы взрываемостн 80, 81
растворимос:rь п растворяющая
способность 86 C.тJ.
рефрarщпя 99
температура воспла reнеПIШ 82
теШIОeJ\ПИСТЬ 64
тешlOПРОВОДНОСТЬ 76 сл.
теплота плавлеmrя 74
цетаповое чпсло 108, 111
чувствптельпость 107
Ударное бурешю '17
Условная вязкость 50, 51
УстаПОDlШ rазотурбшшые 132 сл.
Фю\тор СШIшаеМОСТII rаза 47
Фенолы 31
Фепспе формула 235
Флеrма 203
п реr),lIепшыt'i. !I/, n.]aтe.1b
359
Фо еJlЯ ОСlтщ IJПСI;();НШСТР (j 1
ФОТО:)ЛСI;ТРОIЩЛОРЮlетр ФЭ Н [\ :)()
97
ФрnlЩllOIшыii cocTnIJ111 С.'!.
ФУПIТIIIш()стr, 47 С.ТС.
Ф!/нса фОlНlу.тrа 83
Хараl;ТСРIl;JУIOЩlIii Фш,тор 38 СЛ.
ХIIII'J.ТfIШ 30
ХО:IO,ЦIШЫIIIЮI, C I. I\OIЩСlIеnторы
ХЩЮДllан ЦII]ЖУЛПЦПП 336
Х О.'lOЩIOС О рошсшIC 32/1
ЦСНТрПфУПI 180
ЦереЗlIПЫ 33 СЛ., 74, 142, 14:-1
Цетан -108
Цстановос 'IlIСЛО 108 СЛ.
ЦшШоrе!{СIШ 35
ЦIШJlОПЫ '154
,""'
цпJIIIндроIJыe Iасла 138, '139
ЦJl]J!(уллцпонпое ОрОШСНlIе 224 СЛ.,
298, 309
ч СТIШП реюпфi:шаЦIIЛ 322, 324
ЧПСЛО тарелок D I;олоппе 234 СЛ.
Ч УIJСТIJптельность бензинов -106
ЭжеRТОрЫ 246 сл
Э!{СПJlуатацпя
печей 29'1 сл.
теплообменных аппnраТОIJ 271 сл.
Э l,cT]1n I,ТПIJrшн РCI{тпфш;ацпн 205 сл..
:'322, 326, 328
Э.'!СI,ТРII'ICСlше CIJoiiCTBa пефтепро
ДУIПОIJ 93 СЛ.
Элею'ровозбудш[()пь пефтеПРОДУI{
тов 93
Э.:rеюродеrпдрnторы 184, -186, 187
ЭЛСlпродныii !\О!;С -14
ЭДСlпропзолпцпопные масла -140, -141
ЭлеI(ТРОПРОIJОДПОСТЬ ПСфТСl1рОДУП
тов 03
э.пОУ АВТ IJторп'шап переrоп
на беН;J!fIrа 31 () сл.
;).пОУ АВТ устапоВlШ зm) сл.
э.пОУ схс ш '183
;) IУ.'lЬСПII
IСТОДЫ раэруruеппп 179 СJI.
ОТСТШllJанпс '179
С/I/онса з,шоп 179
тшIЫ '177, '178
фплr,тРОlJаппе -180
ХШllIчеСI;ое разрушС)ппе [81 СЛ'.
цснт рпфуrПРОDаШlе180
элеIпрнчеСIИС разрушсппе 183 С.II.
Эl/.3J/.ера ПРИDые 228
Энтальпнл 69 сл.
Эро;шя 176
ЭтанолаМППОDал ОЧПСТIШ rа:ЮD 1 Ы
ЭТШIOнал iIШДIИСТЬ '102
ПОР помоrращra 43, 44
ЯновСНОЗ0 I'рафш{ 265
Иосиф Львовu.t rуревuч,
Технолоrил перераБОТRи нефти и rаза
Часть первая
'Издательство «Химию>, М., 1972 r.
360 с.
УД1\'. 665.63 (075.8)
Редаюоры К. Ф. К л е ii м е н о в а, r. И. к о л е Д о D а
ТехпичеСIше редю,торы r. И. I{ о с а ч е в а, 3. И. Я I{ О В ле D а
Художпш, Н. В. Н о с о в'
Ii:oppeI,Top :М. С. Х р и п у н о D а
T O 11,98. Лодппсапо Ji печати 7/IП 1972 r. Формат бумаrп 00 Х 90'/". Леч. л. 22,5.
У'I. П3Д. л. 22,00. Тпраж 22000 3Н3. ТI!ПОl'р. бум. No 2. Цена 1 р. 03 Н.
Te"l. план 1971 r., No 56. Заи. 1000.
ЛеНIII l'раДСI;аFI тппоrрафIШ ;,у, 6 rлiШПОЛИl'раФПРОilIа I\омптета по печатП
. 'ПjШ Совете ШПППСТ\10В СССР. Шос!{овснпЙ пр., 91.
ОВУ
500
400
300
200
100
50
40
30
.. 20
15
10
9
Qj 8
7
8
5
4
3
2
5
р
Ри.с.13. Ном:;ерамма ОЛЯ оп.:J30еленu.я 8я,JI(остu. нефтеПРОО!lt'r'тоо 8 .за8u.сцмостu. от температ!lраl
rемпература, ос
сст 5'O 45 40 35 3'O---25 2'O !5 1O 5 О 5!О 152'0253035404550558055707580858095/00 /!о /20 13'0140 /50!В'О /70 180/8'02002/0220230 сст
2000000. 20000000
10000001 10000000
500000 5000000
2000
'(],
,
о
,
'о , I
'о
; I :
, ,
I I
'о
I
I I I 11 I : I I
'о ,
1 I I I 1 I I1
'о
о
о
о I
О
,
, ,
,
g .
о
'о ,
I I
'о 1 I I I I \ I I I I
О
'о
'о
О
О
О
5 -, -
о
:
I I I
I
I I
, I I
I I I IIIIII!II I
9
_!"С-
7
I
100000.
50000.
1000000
500000
10000.
5000.
100000
50000
20000
10000
5000
4000
3000
2000
1000.
500
400
300
200
1000
1000
50.
60
30.
20.
500
1;.00
300
200
1(),
9
11
7:
8
5
4-
30
2
2
100
90
80
70
80
50
1,0
30
25
20
15
15
10
10
9
8
7
8
5
8
6
5
*
4-
3
1,2 .z5!J 1r5 4'O 35 30 25 2'O 15 !O 5 О 5 10 15 20 25303540 1,55055808510 7580858095!ОО 110 /2'0 130 /'f0 150 180 170 180 180200210 22'0230
Те""Пlipатура, ос