Модификация нефтяного сырья в аппарате с вихревым слоем
Электрические и магнитные свойства углеводородов. Влияние постоянного магнитного поля на показатели нефтяного сырья. Использование кавитации для интенсификации деструктивных превращений. Пожароопасные свойства горючих веществ и материалов, безопасность.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 14.02.2016 |
Размер файла | 2,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Тип связи |
Тип соединения |
Энергия разрыва связи, кДж/моль |
|
С?СООН |
Кислоты |
230 |
|
Сар?ОН |
Фенолы |
293 |
|
С?С |
Парафины |
332 |
|
С?N |
Амины |
334 |
|
C?O |
Эфиры |
376 |
|
Сар?Салк |
С6Н5?СН3 |
384 |
|
С?С |
Нафтены |
385 |
|
С?Н |
Парафины |
413 |
|
Сар?Н |
Ароматические |
434 |
|
С=С |
Олефины |
588 |
|
С?С |
Ароматические |
610 |
- Кавитация возникает и используется в новом отечественном устройстве - дезинтеграторе высокого давления ДА-1. В работе [27] приведены результаты поисковых исследований по выявлению возможности увеличения выхода легких фракций при переработке жидкого нефтяного сырья с помощью этого аппарата.
- Дезинтеграционный агрегат высокого давления ДА-1 (экструзионный диспергатор) представляет собой аппарат для диспергирования (измельчения) нефтепродуктов на молекулярном уровне вплоть до разрушения сложных органических молекул на более простые составляющие. Принцип действия дезинтеграционного агрегата высокого давления основан на скоростном течение диспергируемых (экструдируемых) веществ в узких каналах под действием высоких и сверхвысоких давлений ( от 10 до 150 МПа). При этом в процессе обработки возникают большие напряжения сдвига, кавитационные явления при резком переходе обрабатываемых веществ из зоны высокого давления в зону нормального атмосферного давления, кроме того возникают ударные нагрузки, связанные с торможением скоростного потока диспергируемых веществ неподвижным экраном. Конструкция дезинтеграционного агрегата высокого давления ДА-1 обеспечивает подачу углеводородного сырья из расходной емкости в камеру высокого давления с помощью плунжерного механизма в диспергирующую головку, где происходит сжатие до установленного давления. Далее происходит вытеснение обрабатываемых веществ через сопловой блок диспергирующей головки, состоящий из пары сопло-заслонка, в приемную емкость. Диспергирующая головка испытывает на себе сверхвысокие нагрузки от статического давления экструдируемого вещества и динамического воздействия скоростного потока. Продавливание нефтепродуктов через узкую гомогенизирующую микрощель с регулирующим зазором шириной ~25 - 500 мкм из области высокого давления в область нормального атмосферного давления приводит к разрушению нефтепродуктов под действием кавитационного удара, развивающегося при резком перепаде давлений и сил гидравлического трения, возникающих при высокоградиентном течении жидкости. Аппарат работает как в непрерывном, так и в циклическом режиме.
- Объектами исследования служили образцы западно-сибирских нефтей с различной плотностью, а также прямогонный мазут, выработанный из товарной смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана.
- В качестве нефтяного сырья с наибольшей степенью структурирования использовали прямогонный мазут, выработанный из товарной смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана. Образец мазута с температурой 35 - 45єС подавали в диспергирующую головку лабораторного варианта устройства ДА-1 (охлаждение рабочей камеры не проводили) и обрабатывали под давлением 20МПа (5 кавитационных ударов в циклическом режиме).
- При совмещении хроматограмм исходного мазута и мазута, подвергнутого обработке в агрегате ДА-1, было выявлено уменьшение после кавитационного воздействия относительного содержания "нафтенового горба" - смеси "неразделяемых" нефтяных углеводородов. Площадь "нафтенового горба" преобразованного мазута (91,50 отн.%) меньше, чем исходного (96,45 отн.%).
- Под воздействием кавитационных ударов и сил гидравлического трения в агрегате ДА-1, вероятно, происходит разрушение дисперсной структуры мазута, частичный крекинг алкильных цепей и образование как относительно низкомолекулярных алканов (в первую очередь С7 - С15 ), так и соединений других классов.
- Под вакуумом (при остаточном давлении 1 мм рт. ст.) в колбе Кляйзена, было проведено фракционирование исходного и преобразованного образцов мазута. Для фракций, выкипающих до 480єС, определили коэффициент преломления (), плотность (при 20єС) и рассчитали среднюю молекулярную массу.
- Из полученных данных видно, что после обработки содержание фракции, выкипающей выше 480єС, заметно снижается при одновременном увеличении доли более легких (особенно кипящих при 350 - 480єС) фракций. Произошла деструкция высококипящих компонентов мазута.
- Менее структурированным нефтепродуктом является отбензиненная нефть, полученная путем отбора из образца исходной нефти с плотностью 832,4 кг/м3 (при 20єС) фракции, выкипающей в пределах 49,8 - 127,0єС. Образец отбензиненной нефти был подвергнут обработке в циклическом режиме на лабораторной установке ДА-1 при температуре 23єС при давлении 30 МПа (3 кавитационных удара).
- При фракционировании в стандартных условиях в аппарате для разгонки нефтепродуктов (АРНП-1) было зафиксировано количество отбираемых фракций (об.%) при повышении температуры от НК до 312єС через каждые 20є.
- Дифференциальные кривые выхода этих фракций показывают, что повышение выхода дистиллята в результате обработки высоким давлением обеспечивается в основном за счет фракции, выкипающей в пределах до 200єС. Дополнительное количество углеводородов этой фракции в количестве 2 масс.% (1,9 об.%) образовалась за счет разложения более высокомолекулярных соединений, выкипающих выше 312єС.
- При обработке нефти марки "Западно-Сибирская" в ходе эксперимента одновременно изменяли два параметра (цикличность обработки и температуру сырья) при сохранении постоянным давления. Установлено, что сразу после воздействия на нефть при температуре 2єС плотность составила 0,8763 г/см3. Значение плотности указанное в табл.3, было получено спустя неделю после хранения при комнатной температуре, т.е. был зафиксирован эффект последействия, который связан, вероятно, с протеканием цепных реакций долгоживущих радикалов, возникающих в структурированной среде (плотность нефти при температуре 2єС - 0,8973 г/см3). Значение плотности образца, обработанного при 23єС, в течение недели не изменилось, так как среда была менее структурирована (плотность нефти при температуре 23єС - 0,8304 г/см3). В стандартных условиях на установке АРНП-1 был определен фракционный состав (до 300єС) исходного и обработанного образцов.
- Из данных табл.9 можно установить, что под действием сил кавитации и гидравлического трения выход фракции, выкипающей до 300єС, увеличился на 2,1 об.% (5 кавитационных ударов при 23єС) и 3,9 об.% (1 кавитационный удар при 2 єС), а температура начала кипения снизилась соответственно на 4 и 9 єС по сравнению с исходным образцом.
- В ходе анализа дифференциальных кривых атмосферной разгонки образцов нефти, обработанной при температуре около 2єС, в ходе полевых испытаний полупромышленной установки ДА-1 в Ханты-Мансийском автономном округе, было выявлено, что в результате совокупного воздействия кавитации и сил гидравлического трения заметно увеличилось содержание углеводородов, выкипающих до 100єС.
- Имеются предпосылки (резкое увеличение выхода продуктов, выкипающих в диапазоне 280 - 300єС) к тому, что при выделении более высококипящих фракций эффективность воздействия в условиях относительно низкой температуры окажется выше.
- Таблица 9.
- Влияние режимов обработки (количество кавитационных ударов) на характеристики нефти при давлении 300 атм.
- Таким образом, впервые для механохимической активации жидких нефтепродуктов различного фракционного состава успешно использован дезинтеграционный агрегат высокого давления (экструзионный диспергатор) как в лабораторных, так и в полевых условиях. Показано, что в условиях прямоточного режима и циклической работы при температуре от 0 до 25 єС за счет совместного воздействия сил кавитации и гидравлического трения происходит частичное разрушение структуры дисперсной системы и крекинг высококипящих компонентов сырья, приводящие к увеличению содержания легкокипящих углеводородов. Эффективность воздействия зависит от условий обработки (давления, цикличности) и степени структурированности нефтепродукта.
- Как показано в работе [28], одним из перспективных направлений является применение кавитационно-вихревых аппаратов (КВА) в процессах получения битума.
- На одной из действующих установок производства битума проводили промышленные испытания КВА.
- В одну из колонн окисления битума были установлены кавитационно-вихревые аппараты. Сырье и воздух через распределительные устройства подавались непосредственно в аппарат для смешения, после которого газожидкостная струя попадала в пенную камеру, где происходило образование дисперсной системы пенного типа. Перфорированные трубы распределения воздуха были полностью исключены из схемы. Линия подачи сырья под уровень раздела фаз была отключена. Отвод газов окисления и готового продукта остался без изменений.
- Сырье представляло собой смесь гудрона с установки АВТ и асфальта с установки деасфальтизации масел. Соотношение "гудрон: асфальт" составляло 3:1 - 4:1.
- В ходе серии экспериментов по изучению изменения удельного расхода воздуха, подаваемого в колонну с аппаратом КВА, по сравнению с традиционной колонной, выявлено уменьшение удельного расхода воздуха на 30 - 40 % в колонне со встроенным КВА.
- Применение кавитационно-вихревого аппарата, предназначенного для увеличения пощади контакта газовой и жидкостной фаз, позволило интенсифицировать процесс окисления битума, что выразилось в повышении температуры размягчения готового продукта по КиШ на 4 - 5 градусов, увеличении производительности колонны на 20 - 25% и уменьшении удельного расхода воздуха на 0,5 - 1 м3/(м2*мин) по сравнению с традиционной технологической схемой. Кроме того, понизилось остаточное содержание кислорода в газах окисления на 1,5 - 2 %, что свидетельствует о повышении степени использования кислорода воздуха при применении КВА.
- Анализ и сопоставление информации, приведенной в [1 и 11] выявляет ее недостаточность в [11], что не позволяет судить обо всех факторах воздействия на тяжелое нефтяное сырье в аппарате с вихревым слоем. Отсутствуют данные о параметрах магнитного поля, размерах, материале и количестве ферромагнитных частиц, влиянии продолжительности воздействия на структуру и свойства остаточных компонентов газоконденсата. В то же время относительно высокие температуры не позволяют сделать вывод о вкладе собственно магнитного поля в зафиксированные изменения структуры и свойств сырья.
- Для достижения цели работы, сформулированной на стр. 4, необходимо решить следующие задачи - установить характеристики магнитного поля в используемом нами аппарате с вихревым слоем периодического действия, выявить влияние продолжительности механоактивации на изменение, в первую очередь, фракционного состава тяжелого нефтяного сырья с различным содержанием ПМЦ при постоянной температуре (ниже 100°С).
- 2. Экспериментальная часть
- 2.1 Характеристики исходного сырья
- 2.2 Схема и описание установки
- 2.2.1 Общий вид и принцип работы установки
- Лабораторная установка представляет собой индуктор (статор асинхронного электродвигателя), внутрь которого помещена рабочая камера с обрабатываемым образцом (рис.13). Электродвигатель характеризуется следующими показателями [31]:
- · номинальная мощность - 2,2 кВт;
- · номинальное напряжение - 380 В при частоте 50Гц;
- · нормальная частота вращения - 2850 об/мин;
- · число полюсов - 2;
- · коэффициент полезного действия - 81,0%
- · масса - 15,5 кг.
- Таблица 10.
- Сравнительная характеристика исходных образцов.
- Рабочая камера конструктивно выполнена в форме полого цилиндра из немагнитного материала (нержавеющая сталь Х18Н10Т). Герметичность аппарата обеспечивается фланцевым соединением.
- В ходе выполнения исследовательской работы обрабатываемый образец в объеме 250 мл взвешивали и загружали в рабочую камеру установки. После чего рабочая камера с сырьем подвергалась нагреву до температуры порядка 70°С. В нагретую камеру помещались ферромагнитные элементы, выполненные из углеродистой стали и представляющие собой цилиндры длиной 15мм и диаметром 1,5 мм, в количестве 100 грамм (объемом 13 см3).
- Для выявления влияния собственно магнитного поля на нефтепродукт ферромагнитные частицы в камеру не загружались.
- После включения индуктора в цепь электрического тока, находящиеся в рабочей камере частицы приходили в сложное движение вследствие воздействия вращающегося электромагнитного поля, создавая своеобразный вихревой слой. Проводили исследования при разном времени воздействия вихревого слоя на сырье. Вследствие обработки сырья в аппарате с вихревым слоем (АВС), оно изменяло свои физико-химические свойства, которые были изучены описанными ниже методами.
- 2.2.2 Определение характеристик магнитного поля индуктора
- Поскольку в нашем распоряжении был самодельный аппарат с вращающемся вихревым слоем, то для более глубокого понимания протекающих в нем процессов было необходимо провести изучение индуктивности магнитного поля, создаваемого статором электродвигателя.
- Для этой цели нами был сделан датчик, представляющий собой катушку индуктивности, выполненную из медной проволоки толщиной 1,3 мм. Катушка сделана прямоугольной формы, габариты 25Ч60 мм, число витков n=7, длина проволоки l=1,65 м.
- Датчик помещался в индуктор и подключался к цифровому мультиметру VC88C, который показывал значение ЭДС самоиндукции , возникающей в катушке после включения индуктора в сеть (рис. 14). Измерения проводились как по высоте, так и по диаметру индуктора. После измерения ЭДС самоиндукции измеренные значения подставлялись в формулу, по которой вычислялась индукция:
- , (18)
- где f -- частота, Гц; S -- площадь измерительной катушки датчика, м2; W -- число витков в измерительной катушке.
- Полученные результаты представлены в табл. 11. Характер изменения индукции по высоте и радиусу статора показан на рис. 15. В ходе исследования было выявлено, что с течением времени индукция статора уменьшается, а температура индуктора возрастает за 140 секунд с 20 до 94°С (табл. 12).
- Рис. 13. Схема лабораторной установки.
- 1 - рабочая камера, 2 - индуктор, 3 - обрабатываемый образец, 4 - стальные сердечники, 5 - обмотка индуктора, 6 -фланцевое соединение, 7 - прокладка, 8 - пробка.
- Таблица 11. Результаты измерения индукции в АВС.
- Таблица 12.
- Индукция статора электродвигателя с течением времени.
- ЭДС самоиндукции U, В
- Рис. 14. Схема измерения ЭДС самоиндукции.
- 1 - индуктор, 2 - катушка индуктивности, 3 - щуп, 4- цифровой мультиметр VC88C.
- Рис. 15. Характер изменения индукции по высоте и радиусу статора. а) рабочая камера, помещенная в индуктор, б) характер изменения магнитной индукции по высоте аппарата, в) характер изменения магнитной индукции по радиусу рабочей камеры.
- 2.3 Методы исследования сырья и продуктов
- 2.3.1 Определение фракционного состава
- Исходное и модифицированное в АВС тяжелое нефтяное сырье подвергалось вакуумной разгонки из колбы Кляйзена при остаточном давлении 1 мм рт. ст. Отбирались дистиллатные фракции, выкипающие в пределах НК-360°С, 360-430°С, 430-500°С и остаток выше 500°C.
- 2.3.2 Статистическая обработка результатов разгонки
- Для использования данных химического эксперимента в научных и производственных целях необходимо, чтобы результаты исследования были достоверными. Известно, что при любых измерениях имеют место погрешности, и экспериментатору необходимо уметь оценить погрешности отдельных операций, стадий и эксперимента в целом [32, 33].
- Чтобы определить погрешность разгонки из колбы Кляйзена, было решено провести 5 параллельных экспериментов с образцом мазута марки М-100. Результаты экспериментов представлены в табл. 13.
- Таблица 13.
- Результаты параллельных экспериментов по разгонке М-100.
- Часто оказывается так, что в ряду измерений одной и той же величины один результат резко отличается остальных: он заметно больше или заметно меньше. Можно предположить, что этот результат появился вследствие грубой ошибки, существенно превосходящей по абсолютной величине обычные случайные ошибки. Для выявления грубых промахов использовали Q-критерий. Имеющиеся параллельные измерения располагали в порядке возрастания их числовых значений (табл. 14).
- Таблица 14.
- Результаты экспериментов, упорядоченные по возрастанию их числовых значений.
- Вычисляли Qэксп., представляющую собой отношение разности между сомнительным и соседним значением к разности между крайними значениями выборки:
- , (19)
- , (20)
- Таблица 15.
- Результаты проверки выборки на наличие грубых промахов.
- Вычисленную Qэксп сопоставляли с табличным значением Qтабл. Если Qэксп ?Qтабл, то сомнительное значение исключали, если же Qэксп?Qтабл, то сомнительное значение принимали в расчет. Для данного числа определений n=5 и доверительной вероятности Р=0,95 находим Qтабл=0,64 [32]. После сравнения выбрасываем грубые ошибки (табл. 15). После чего по уравнениям
- , (21)
- , (22)
- , (23)
- , (24)
- рассчитывали среднее значение , экспериментальное стандартное отклонение единичного результата , относительного стандартного отклонения Sr , величину доверительного интервала , значение коэффициента Стьюдента при Р=0,05 и f=n-1 находили из таблицы [32]. Полученные результаты представлены в табл. 16.
- Таблица 16.
- Результаты статистической обработки экспериментальных данных.
- 2.3.3 Определение физико-химических свойств образца и его фракций
- После обработки в аппарате с вихревым слоем производилось определение плотности модифицированного образца пикнометрическим способом [34].
- Для полученных дистиллатных фракций мазута были определены показатели преломления nd20 и сделаны ИК-спектры. В работе [35] показана возможность определения по ИК-спектрам оптических плотностей, характеризующих колебательные движения углеродных скелетов молекул углеводородов различного строения. Максимумы пиков поглощения на ИК-спектре в области 1603 см-1 соответствуют ароматическим углеводородам, 724 см-1 - алканам, два пика 966 и 1033 см-1 соответствуют нафтенам.
- Типичный ИК-спектр фракции мазута М-100 показан на рис. 16. По данным ИК-спектров рассчитано относительные содержание алканов, нафтенов и ароматических углеводородов в каждой фракции.
- Рис. 16. ИК-спектр фракции мазута М-100.
- Расчет оптической плотности призводился по следующей формуле:
- , (25)
- Значения I находили по ИК-спектру (рис.15), а рассчитывали, используя уравнения линейной алгебры и зная координаты точек вершин А, В, С (рис.16). Согласно [36, 37], уравнение прямой, проходящей через две точки с координатами (x1;y1) и (x2;y2):
- , (26)
- Отсюда находим:
- , (27)
- Координаты точек А(x1;y1) и В(x2;y2) известны, а вместо х подставляем абсциссу точки С(х3;у3) и находим искомую ординату у4. Тогда .
- Рис. 17. Пик поглощения ИК-спектра.
- Относительное содержание искомых классов углеводородов было рассчитано по следующей формуле:
- , (28)
- где Ci - относительное содержание основных классов углеводородов, , Di - оптическая плотность данного класса углеводородов, УDi - сумма оптических плотностей основных классов углеводородов.
- 3. Результаты исследований и их обсуждение
- 3.1 Топочный мазут марки М-100
- 3.1.1 Обработка только во вращающемся электромагнитном поле
- В ходе экспериментальной работы нами выявлялось воздействие вращающегося магнитного поля на образец в отсутствии ферромагнитных элементов. Нами изучалось и фиксировалось влияние времени механоактивации на характеристики исходного образца и конечных продуктов вакуумной перегонки (табл. 16).
- Исходя из экспериментальных данных, получаем следующие закономерности (рис. 18-32)
- Отмечено (рис. 18), что с увеличением времени воздействия электромагнитного поля на образец мазута, его плотность, изменяясь неоднозначно, в сравнении с начальным значением (от -0,1 до 0,8 % отн.), имеет тенденцию к снижению. Температура начала кипения (рис. 19) при этом изменяется в более широком пределе (от -5 до 7 % отн.). Однако, при отмеченной неоднозначности фактических показаний плотности и температуры начала кипения, взаимосвязь между ними (рис. 20) коррелируется с высокой точностью.
- Вышеописанное можно объяснить тем, что при воздействии электромагнитного поля на образец мазута, происходит упорядочение его дисперсной структуры из-за наличия в тяжелых нефтяных остатках парамагнитных центров (ПМЦ). Отмеченный эффект снижения температуры начала кипения (при 30 сек) наблюдается вследствие квазирасслаивания мазута, обработанного в электромагнитном поле и формировании новой структуры. Следует отметить, что тепловое движения частиц, возрастающее с увеличением обработки электромагнитным полем, противодействует упорядочиванию дисперсной структуры. Мазут М-100 - это продукт смешения остатка гудрона и газойлевой фракции процесса висбрекинга. При воздействии электромагнитного поля на образец более тяжелые компоненты (смолистоасфальтеновые вещества) уплотняются, а компоненты с более низкой температурой начала кипения, являющиеся дисперсионной средой, отгоняются в первую очередь, так как облегчается их переход из жидкой в паровую фазу. При этом, однако, наблюдается снижение выхода дистиллатных фракций (рис. 21-24) и увеличения выхода кубового остатка (рис. 25).
- Выявлено увеличение относительного содержания аренов при одновременном снижении концентрации нафтенов и алканов в широкой фракции НК-500°С от времени воздействия электромагнитного поля (рис.26).
- В соответствии с увеличением содержания аренов в дистиллатных фракциях (рис.27), закономерно возрастают и показатели преломления данных фракций (рис.28). Отмеченные изменения в углеводородном составе дистиллатных фракций связаны, вероятно, с протеканием реакций циклизации и дегидроциклизации. При этом, т.к. образование газообразных продуктов (в частности, водорода) не зафиксировано, можно предположить, что выделившийся водород прореагировал со свободными радикалами, присутствующими изначально в качестве ПМЦ (табл. 10).
- Дополнительным подтверждением формирования новой структуры под воздействием электромагнитного поля является характер изменения температуры размягчения тяжелого остатка. Отмечаем максимальное значение этого показателя при продолжительности воздействия электромагнитного поля 30 секунд. Точно такой же характер выявлен ранее (рис. 25) для выхода тяжелого остатка. Надежность указанной взаимосвязи иллюстрирует рис. 32.
- Таким образом, при воздействии электромагнитного поля на образец мазута М-100, происходит увеличение содержания смолисто-асфальтеновых компонентов. В условиях нагрева при вакуумной перегонке в образце протекают термические реакции по радикально-цепному механизму. Длинные алкильные радикалы подвергаются крекингу с образованием алканов с меньшей длиной цепи и алкенов, которые в данных условиях склонны к полимеризации и дегидроконденсации. Дегидроконденсация аренов приводит к образованию продуктов уплотнения - смолисто-асфальтеновых веществ.
- Таблица 16.
- Результаты обработки образца М-100 во вращающемся электромагнитном поле в отсутствии ферромагнитных элементов.
- Рис. 18. Характер изменения плотности мазута от времени воздействия вращающегося магнитного поля.
- Рис. 19. Характер изменения температуры начала кипения от времени воздействия вращающегося магнитного поля.
- Рис. 20. Взаимосвязь между температурой начала кипения и плотностью обрабатываемого в АВС мазута.
- Рис. 21. Характер изменения выхода фракции, выкипающей в пределах НК-360°С, от времени воздействия магнитного поля.
- Рис. 22. Характер изменения выхода фракции, выкипающей в пределах 360-430°С, от времени воздействия магнитного поля.
- Рис. 23. Характер изменения выхода фракции, выкипающей в пределах 430-500°С, от времени воздействия магнитного поля.
- Рис. 24. Характер изменения выхода широкой фракции, выкипающей в пределах НК-500°С, от времени воздействия магнитного поля.
- Рис. 25. Характер изменения выхода остатка, выкипающего выше 500°С, от времен...
Показатели |
Исходная нефть |
5 кавитационных ударов при 23єС |
1 кавитационный удар при 2єС |
|
Плотность (20єС), г/см3 |
0,8838 |
0,8733 |
0,8730 |
|
Начало кипения (НК), єС |
54 |
50 |
45 |
|
До 300єС выкипает, об.% |
36,0 |
38,1 |
39,8 |
|
Выход фракций, масс.% НК - 180єС |
13,3 |
15,9 |
16,0 |
|
НК - 360єС |
43,5 |
46,7 |
46,8 |
В ходе экспериментальной работы в качестве сырья были использованы мазуты, отличающиеся способом получения, составом и физико-химическими показателями. Для исследования были выбраны товарный мазут марки М-100 (ГОСТ 10585 - 99), и два образца, выработанные на НПЗ при первичной переработке нефтей.
Топочный мазут марки М-100 (котельное топливо).
Товарный мазут марки М-100 получается в результате смешения нескольких компонентов: продуктов установки висбрекинга гудрона, масляного производства, легкого газойля каталитического крекинга и керосиновой фракции [29].
Основной компонент котельного топлива - так называемый комбинированный продукт установки висбрекинга гудрона, получаемый смешением остатка висбрекинга и газойлевой фракции. Остальные компоненты добавляются для достижения требуемой вязкости (не выше 118 мм2/с).
Процесс висбрекинга представляет собой легкий термический крекинг гудрона при температуре 320-470°С. В результате протекания реакций крекинга, образуются газы висбрекинга, фракции "светлых" нефтепродуктов и остаток висбрекинга. Наряду с реакциями крекинга протекают реакции полимеризации и конденсации, приводящие к образованию асфальтенов и кокса.
Мазут характеризуется следующими паспортными данными: кинематическая вязкость при 80 °С - 109 мм2/с, массовая доля серы - 0,82%, плотность при 20°С - 925 кг/м3.
Прямогонный мазут, выработанный на предприятии "Орскнефтеоргсинтез" из смеси нефтей Шкаповского месторождения Башкортостана.
В нефти, согласно [30] содержится (масс.):
· парафин - 4,10/Тпл=55°С;
· смолы силикагелевые - 10,8 %;
· асфальтены - 3,30;
· сера 1,6 %.
При первичной переработке на НПЗ, выход дистиллатных фракций, выкипающих до 350°С, составил 52%.
Выработанный мазут характеризуется следующими показателями: плотность при 20°С - 943 кг/м3, температура начала кипения - 298 °С, содержание серы - 1,6 % масс., содержание парафина ~ 2 % масс., содержание смол и асфальтенов предположительно около 20 % и 7 % соответственно.
Прямогонный мазут, выработанный на предприятии ООО "ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез" из товарной смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана.
Выработанный мазут характеризуется следующими показателями плотность при 20°С - 959 кг/м3, температура начала кипения - 272 °С, содержание серы - 1,1 % масс., содержание парафина ~ 0,5 % масс.
Сравнительная характеристика мазутов приведена в табл. 10.
Топочный мазут марки М-100 |
Прямогонный мазут, выработанный из смеси нефтей Шкаповского месторождения Башкортостана. |
Прямогонный мазут, выработанный из смеси нефтей Западной Сибири и Татарстана. |
|
Температура начала кипения °С |
|||
243 |
298 |
264 |
|
Плотность при 20 °С, кг/м3 |
|||
925 |
943 |
959 |
|
Кинематическая вязкость при 80 °С, мм2/с |
|||
109 |
- |
50 |
|
Содержание парафина, % масс. |
|||
не опр. |
2,0 |
0,5 |
|
Содержане серы, % масс. |
|||
0,82 |
1,6 |
1,1 |
|
Содержание радикалов, спин/г Ч1017 |
|||
3,45 |
3,45 |
3,95 |
|
Содержание ванадилпорфиринов, спин/г Ч1017 |
|||
1,89 |
6,26 |
17,73 |
|
Суммарно ПМЦ , спин/г Ч1017 |
|||
5,34 |
9,71 |
21,68 |
Высота аппарата h, мм |
ЭДС самоиндукции в датчике U, В |
Индукция статора электродвигателя B, Тл |
|
0 |
0,137 |
0,042 |
|
20 |
0,262 |
0,079 |
|
40 |
0,306 |
0,093 |
|
60 |
0,311 |
0,094 |
|
80 |
0,308 |
0,093 |
|
100 |
0,299 |
0,091 |
|
120 |
0,27 |
0,082 |
|
140 |
0,18 |
0,055 |
|
160 |
0,076 |
0,023 |
|
Радиус аппарата R, мм |
ЭДС самоиндукции в датчике на высоте 40 мм U, В |
Индукция статора электродвигателя на высоте 40 мм B, Тл |
|
0 |
0,306 |
0,093 |
|
20 |
0,308 |
0,093 |
|
35 |
0,320 |
0,097 |
Время, с |
(средняя 2-х измерений) |
Индукция статора электродвигателя В, Тл |
|
0 |
1,708 |
0,098 |
|
10 |
1,667 |
0,095 |
|
20 |
1,631 |
0,092 |
|
30 |
1,607 |
0,091 |
|
40 |
1,606 |
0,091 |
|
50 |
1,577 |
0,089 |
|
60 |
1,560 |
0,088 |
|
90 |
1,502 |
0,085 |
|
120 |
1,452 |
0,082 |
|
140 |
1,411 |
0,080 |
№ эксперимента |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1. Температура начала кипения, °С |
||||||
235 |
249 |
243 |
244 |
243 |
||
2. Фракционный состав, % масс. |
||||||
НК- 360°С |
13,2 |
12,1 |
12,2 |
15,3 |
12,2 |
|
360 -430°С |
20,3 |
19,7 |
19,7 |
18,0 |
19,6 |
|
430 - 500°С |
24,5 |
26,4 |
26,0 |
27,2 |
26,2 |
|
УНК-500°С |
58,0 |
58,2 |
57,9 |
60,5 |
58,0 |
|
>500°С |
41,8 |
41,5 |
41,8 |
39,0 |
41,6 |
|
Потери |
0,2 |
0,3 |
0,3 |
0,5 |
0,4 |
|
Всего |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
№ |
Температура начала кипения, °С |
Выход фракции, выкипающей в пределах, % масс. |
|||||
НК- 360°С |
360 -430°С |
430 - 500°С |
УНК-500 |
>500°С |
|||
1 |
235 |
12,1 |
18,0 |
24,5 |
54,6 |
39,0 |
|
2 |
243 |
12,2 |
19,6 |
26,0 |
57,9 |
41,5 |
|
3 |
243 |
12,2 |
19,7 |
26,2 |
58,0 |
41,6 |
|
4 |
244 |
13,2 |
19,7 |
26,4 |
58,2 |
41,8 |
|
5 |
249 |
15,3 |
20,3 |
27,2 |
60,5 |
41,8 |
Рассчитанные значения |
|||||||
0,57 |
0,03 |
0,70 |
0,56 |
0,56 |
0,89 |
||
0,36 |
0,66 |
0,26 |
0,30 |
0,39 |
0,00 |
||
Результаты выборки после исключения грубых промахов |
|||||||
№ |
Температура начала кипения, °С |
Выход фракции, выкипающей в пределах, % масс. |
|||||
НК- 360°С |
360 -430°С |
430 - 500°С |
УНК-500°С |
>500°С |
|||
1 |
235 |
12,1 |
19,6 |
24,5 |
56,2 |
41,5 |
|
2 |
243 |
12,2 |
19,7 |
26,0 |
57,9 |
41,6 |
|
3 |
243 |
12,2 |
19,7 |
26,2 |
58,0 |
41,8 |
|
4 |
244 |
13,2 |
20,3 |
26,4 |
58,2 |
41,8 |
|
5 |
249 |
искл. |
искл. |
27,2 |
60,5 |
искл. |
Температура начала кипения, °С |
Выход фракции, выкипающей в пределах, % масс. |
|||||
НК- 360°С |
360 -430°С |
430 - 500°С |
УНК-500°С |
>500°С |
||
Расчет среднего результата анализа |
||||||
243 |
12,4 |
19,8 |
26,1 |
58,2 |
41,7 |
|
Расчёт экспериментального стандартного отклонения единичного результата |
||||||
5,02 |
0,52 |
0,32 |
0,98 |
1,53 |
0,15 |
|
Расчёт относительного стандартного отклонения Sr |
||||||
0,0207 |
0,0418 |
0,0161 |
0,0378 |
0,0264 |
0,0036 |
|
Коэффициент Стьюдента |
||||||
2,78 |
3,18 |
3,18 |
2,78 |
2,78 |
3,18 |
|
Расчет доверительного интервала |
||||||
6 |
0,7 |
0,5 |
1,2 |
1,9 |
0,2 |
|
Результат эксперимента |
||||||
243±6 |
12,4±0,7 |
19,8±0,5 |
26,1±1,2 |
58,2±1,9 |
41,7±0,2 |
Показатели |
Время обработки в АВС, с |
|||||
0 |
30 |
100 |
140 |
200 |
||
Плотность при 20°С, г/см3 |
||||||
0,9250 |
0,9325 |
0,9245 |
0,9296 |
0,9252 |
||
Начало кипения, °С |
||||||
243 |
230 |
242 |
260 |
251 |
||
Фракционный состав, % масс. |
||||||
НК- 360°С |
12,4 |
11,0 |
11,5 |
12,5 |
13,2 |
|
360 -430°С |
19,8 |
18,8 |
19,5 |
19,9 |
19,8 |
|
430 - 500°С |
26,1 |
24,5 |
24,2 |
22,9 |
24,8 |
|
УНК-500 |
58,3 |
54,3 |
55,2 |
55,3 |
57,8 |
|
>500°С |
41,7 |
45,6 |
44,7 |
44,1 |
41,9 |
|
Потери |
0,2 |
0,1 |
0,1 |
0,6 |
0,3 |
|
Всего |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
|
Показатель преломления, nd20 |
||||||
НК- 360°С |
1,4852 |
1,4825 |
1,4823 |
1,4848 |
1,4854 |
|
360 -430°С |
1,4990 |
1,4979 |
1,4978 |
1,4990 |
1,4992 |
|
430 - 500°С |
1,5142 |
1,5124 |
1,5125 |
1,5165 |
1,5167 |
|
Относителньное содержание аренов во фракции, % |
||||||
НК- 360°С |
43 |
44,7 |
47,6 |
46,3 |
47,7 |
|
360 -430°С |
34,7 |
35,1 |
35,9 |
37,5 |
38,1 |
|
430 - 500°С |
36,8 |
36,3 |
36,4 |
41,9 |
41,1 |
|
Относителньное содержание нафтенов во фракции, % |
||||||
НК- 360°С |
12,2 |
12,6 |
12,9 |
13,7 |
13,6 |
|
360 -430°С |
10,6 |
10,8 |
10,6 |
10,7 |
10,6 |
|
430 - 500°С |
16,5 |
16,5 |
15,9 |
12,2 |
7,6 |
|
Относителньное содержание алканов во фракции, % |
||||||
НК- 360°С |
44,8 |
42,7 |
39,5 |
40 |
38,7 |
|
360 -430°С |
54,7 |
54,1 |
53,5 |
51,8 |
51,3 |
|
430 - 500°С |
46,7 |
47,2 |
47,7 |
45,9 |
51,3 |
|
Относительное содержание аренов во фракции НК-500, % |
||||||
37,4 |
37,6 |
38,6 |
41,3 |
41,6 |
||
Относительное содержание нафтенов во фракции НК-500, % |
||||||
13,6 |
13,7 |
13,4 |
12,0 |
10,0 |
||
Относительное содержание алканов во фракции НК-500, % |
||||||
49,0 |
48,7 |
48,0 |
46,7 |
48,4 |
||
Температура размягчения по КиШ остатка >500°С, °С |
||||||
24 |
29 |
28 |
27 |
23 |
Подобные документы
Влияние условий осаждения на структуру, электрические и магнитные свойства пленок кобальта. Рентгеноструктурные исследования пленок кобальта. Влияние условий осаждения на морфологию поверхности и на толщину пленок. Затраты на амортизацию оборудования.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 24.07.2014Свойства и механизм процесса образования кокса, характеристика сырья и продукции. Требования, предъявляемые к нефтяным коксам. Технологическая схема установки замедленного коксования, выбор и обоснование параметров регулирования контроля и сигнализации.
курсовая работа [360,9 K], добавлен 24.11.2014Висбрекинг как наиболее мягкая форма термического крекинга, процесс переработки мазутов и гудронов. Основные задачи висбрекинга на современных нефтеперерабатывающих заводах: сокращение производства тяжелого котельного топлива, расширение ресурсов сырья.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 04.04.2013Использование попутного нефтяного газа (ПНГ) и его влияние на природу и человека. Причины неполного использования ПНГ, его состав. Наложение штрафов за сжигание ПНГ, применение ограничений и повышающих коэффициентов. Альтернативные пути использования ПНГ.
реферат [544,7 K], добавлен 20.03.2011Зависимость работоспособности машин и агрегатов от свойств материалов. Прочность, твердость, триботехнические характеристики. Внедрение в материал более твердого тела – индентора. Температурные, электрические и магнитные характеристики материалов.
реферат [56,6 K], добавлен 30.07.2009Основные закономерности и процессы спекания оксидов. Влияние чистоты сырья и добавок на свойства Al2O3 керамики. Исследование влияния эффекта саморазогрева корундоциркониевой композиции в электромагнитном поле СВЧ на структуру и свойства материала.
дипломная работа [190,3 K], добавлен 02.03.2012Выбор метода производства карбамида (мочевины). Основные физико-химические свойства сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции. Материальный баланс выпарной установки и стадии кристаллизации. Тепловой баланс выпарки в аппарате пленочного типа.
дипломная работа [391,5 K], добавлен 03.11.2013Классификация веществ по магнитным свойствам. Орбитальные и спиновые магнитные моменты отдельных электронов, складывающиеся в результирующие орбитальные-спиновые моменты атомов. Основные свойства и параметры магнитных материалов и их назначение.
контрольная работа [608,8 K], добавлен 15.12.2015Сырье и материалы для производства консервной продукции, консервная тара. Нормы потерь и отходов сырья и материалов. Рецептура консервов, нормы расхода сырья и материалов. Выбор и расчет технологического оборудования. Безопасность пищевого сырья.
курсовая работа [260,0 K], добавлен 09.05.2018Виды теплоизоляционных материалов, которые предназначены для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, а также различных технических применений. Классификация, свойства. Органические материалы. Материалы на основе природного органического сырья.
презентация [5,0 M], добавлен 23.04.2016Топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов. Три поколения сырья для производства биотоплива. Страны, производящие и использующие этанол. Свойства и состав биодизеля.
презентация [1,8 M], добавлен 09.12.2016Разработка лабораторной установки для исследования эффективности сгорания газового топлива при воздействии на него магнитного поля. Расчет экономии топлива при использовании магнитного активатора. Исследование изменения масса баллона и характера пламени.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 20.03.2017Производство, строение и синтез полиимидных пленок. Диэлектрические и электрические свойства, влияние повышенной температуры и радиационного облучения. Энергетические характеристики разрушения изоляционных материалов под воздействием частичных разрядов.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 18.10.2011Пути утилизации попутного нефтяного газа. Использование сжигания попутного нефтяного газа для отопительной системы, горячего водоснабжения, вентиляции. Устройство и принцип работы. Расчет материального баланса. Физическое тепло реагентов и продуктов.
реферат [658,7 K], добавлен 10.04.2014Влияние времени на деформацию. Упругое последействие, влияние температуры на свойства материалов. Механические свойства материалов. Особенности испытаний на сжатие. Зависимость предела прочности пластмасс от температуры, неоднородность материалов.
реферат [2,5 M], добавлен 01.12.2008Характеристика района работ и история освоения Хохряковского месторождения. Свойства и состав нефти и нефтяного газа . Сопоставление проектных и фактических показателей разработки месторождения. Фонд добывающих скважин и показатели его эксплуатации.
дипломная работа [8,7 M], добавлен 03.09.2010Классификация и основные свойства теплоизоляционных материалов и изделий. Характеристика их отдельных видов, созданных на основе синтетического сырья. Сопротивление теплопередаче наружных стен зданий. Методы получения высокопористой структуры материалов.
реферат [27,6 K], добавлен 01.05.2017Процесс обработки шкур с помощью специальных дубителей. Влияние количества дубящих веществ на температуру сваривания коллагена. Дубление овчинного сырья и примеры обработок шкур. Особенности дубления пушно-мехового сырья. Отходы процесса дубления.
курсовая работа [70,0 K], добавлен 17.04.2011Компрессоры, используемые для транспортировки газов. Предел взрываемости нефтяного газа. Расчет годового экономического эффекта от внедрения блочных компрессорных установок для компрессирования и транспорта нефтяного газа. Удельный вес газа на нагнетании.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 28.11.2010Санитарные и ветеринарные требования к молочной продукции. Влияние сезона года, периода лактации, кормов и обмена веществ в организме коров на содержание жира и белка в молоке. Методы выявления фальсифицированной продукции и некачественного сырья.
презентация [2,1 M], добавлен 13.06.2014