Цеолит
В этой связи речь можно вести лишь о составе, молекулярном строении и свойствах «среднестатистической» нефти. Менее всего колеблется элементный состав нефтей: 82–87% углерода, 12–16,2% водорода; 0,04–0,35%, редко до 0,7% кислорода, до 0,6% азота и до 5 и редко до 10% серы. Кроме названных, в нефтях обнаружены в небольших количествах очень многие элементы, в том числе металлы (Са, Mg, Fe, Al, Si, V, Ni, Na и другие).
Поскольку нефть представляет собой смесь углеводородов и иных соединений, то обычными методами перегонки не удаётся разделить их на индивидуальные соединения со строго определёнными физическими константами, в частности температурой кипения при данном давлении. Принято разделять нефть и нефтепродукты путём перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты называют фракциями, или дистиллятами. В условиях лабораторной или промышленной перегонки отдельные нефтяные фракции отгоняются при постоянно повышающейся температуре кипения. Следовательно, нефть и её фракции характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения и конца кипения.
Как перерабатывают нефть
Нефть, получаемая из скважин, или как её называют, сырая нефть, как правило, не используется. Из неё получают бензин, дизельное топливо, различные масла – вот они-то и нужны нам. Необходимых в промышленности и быту нефтепродуктов очень много, а значит, много и способов переработки нефти.
Переработка нефти происходит на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ). Первичная переработка состоит в перегонке, в результате которой получают светлые (бензин, керосин, реактивное и дизельное топливо) и тёмные (мазут, вакуумные дистилляты, гудрон) нефтепродукты. Отметим, что ещё до первичной переработки нефть попадает на обессоливающую и обезвоживающую установку (ЭЛОУ), где удаляются также и механические примеси.
При переработке нефти образуется изрядное количество нефтезаводских газов самого разного строения. Эти газы отправляют на газофракционирующие установки для разгонки, где они разделяются.
Как правило, первичной переработки нефти недостаточно, в ней остаётся много вредных примесей вроде серы и различных смол.
И поэтому нефть отправляют на вторичную переработку. Применение вторичных процессов переработки улучшает качества всех светлых фракций – повышает антидетонационные качества бензинов, улучшает термическую стабильность реактивных топлив, снижает количество серы в дизтопливе.
Вторичная переработка даёт также сырьё для нефтехимических производств.
В числе важнейших процессов вторичной переработки нефти – гидрокаталитические процессы, которые невозможны без присутствия эффективных катализаторов.
Что такое гидрокатализ
Гидрокаталитические процессы происходят в водородной среде в присутствии катализаторов. Гидрокаталитические процессы наиболее распространены в качестве вторичных процессов переработки нефти. А такие их разновидности, как каталитический риформинг и гидроочистка, производятся на любом НПЗ, особенно при переработке высокосернистых нефтей.
По специфичности каталитического действия гидрокаталитические процессы можно классифицировать следующим образом:
1. Гидрокаталитическое реформирование (переработка) нефтяного сырья.
Основной целью этих процессов является повышение октанового числа бензинов или получение индивидуальных ароматических или лёгких изопарафиновых углеводородов.
2. Каталитические гидрогенизационные процессы облагораживания нефтяного сырья.
Эти процессы предназначены для удаления из нефтяного сырья гетероорганических соединений.
3. Каталитические процессы деструктивной гидрогенизации (гидрокрекинг) нефтяного сырья.
Это прежде всего селективный гидрокрекинг нефтяного сырья (топливных фракций, масел, гидравлических жидкостей) с целью повышения октановых чисел автобензинов и получения низкозастывающих нефтепродуктов путём гидродепарафинизации.
А также лёгкий гидрокрекинг вакуумных газойлей и низкооктановых бензинов соответственно для гидроподготовки сырья каталитического крекинга с одновременным получением дизельных фракций и для повышения содержания изопарафиновых углеводородов в бензинах;
Кроме того – глубокий гидрокрекинг дистиллятного сырья (вакуумных газойлей) и нефтяных остатков с целью углубления переработки нефти.
А также гидродеароматизация реактивных топлив и масляных дистиллятов.
Гидрогенизационные каталитические процессы в современной мировой нефтепереработке получили среди вторичных процессов наибольшее распространение, а такие как каталитический крекинг и гидроочистка, являются процессами, обязательно входящими в состав любого НПЗ, особенно при переработке сернистых и высокосернистых нефтей. Это обусловлено:
– непрерывным увеличением в общем балансе доли сернистых и высокосернистых нефтей;
– ужесточением требований по охране природы и к качеству товарных нефтепродуктов;
– развитием каталитических процессов с применением активных и селективных катализаторов, требующих предварительного глубокого гидрооблагораживания (например, для процессов каталитического риформинга и крекинга).
Катализаторы создаются в лаборатории
Катализаторы для гидрокаталитических процессов – это в основном так называемые цеолиты.
Главная особенность цеолитов – это их мезопористая структура, то есть наличие внутренних полостей и каналов.
Мировая наука назвала природные цеолиты минералом ХХI века. В отличие от большинства других минералов цеолиты обладают уникальными физико-химическими свойствами: они устойчивы к действию высоких температур, агрессивных сред, ионизирующих излучений, проявляют селективность к крупным катионам тяжёлых металлов. Высокая сорбционная способность и молекулярно-ситовой эффект обуславливают широкий диапазон использования этого материала в промышленности и сельском хозяйстве.
Конечно же, природные цеолиты не годятся для применения в нефтепереработке и нефтехимии. Усилия учёных направлены на разработку искусственных, то есть созданных в лаборатории высокоэффективных катализаторов для риформинга и гидроочиски нефти.
В лабораториях РН-ЦИР учёные «Роснефти» успешно исследуют эти и ряд других направлений синтеза современных и эффективных катализаторов для выработки новейших сортов топлива и моторных масел.
В масле главное – чистота и текучесть
Масло для трансформатора
Всем известно, что продукты глубокой переработки нефти используются как топливо для автомобилей, самолётов и ракет. Но из нефти получают также различные масла, причём не только для двигателей разных типов, но и для весьма важных и необходимых на каждом шагу силовых трансформаторов или выключателей. Это устройства, в которых протекает электрический ток высокого напряжения и где необходима защита от возможных вспышек и искрения. Немаловажна также функция охлаждения.
Трансформаторные масла - минеральные масла высокой чистоты и низкой вязкости. Применяются для заливки силовых и измерительных трансформаторов, реакторного оборудования, а также масляных выключателей. Предназначены для изоляции находящихся под напряжением частей и узлов силового трансформатора, отвода тепла от нагревающихся при работе трансформатора частей, а также предохранения изоляции от увлажнения.
Трансформаторные масла выполняют функции дугогасящей среды. Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных масел, в свою очередь, в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в таких маслах должны полностью отсутствовать.
Низкая температура застывания масел (минус 45С и ниже) нужна для сохранения их подвижности в условиях пониженных температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150°С для разных марок.
Наиболее важное свойство трансформаторных масел – это их стабильность против окисления, то есть способность сохранять свои параметры при длительной работе.
Обычно все сорта таких отечественных масел содержат эффективную антиокислительную присадку.
Эксплуатационные свойства трансформаторного масла определяются его химическим составом, который зависит главным образом от химического состава сырья и применяемых способов его очистки. Применяемые марки трансформаторного масла отличаются химическим составом и эксплуатационными свойствами и имеют различные области применения. В новые масляные трансформаторы следует заливать только свежие трансформаторные масла, не бывшие в эксплуатации. Каждая партия трансформаторного масла, применяемая для заливки и доливки трансформаторов, должна иметь сертификат завода – поставщика масла. Свежее трансформаторное масло, поступающее с нефтеперерабатывающих предприятий, перед заливкой в силовые трансформаторы следует очистить от имеющихся механических примесей, влаги и газов. Влага в трансформаторном масле может находиться в состоянии осадка, в виде эмульсии и в растворённом состоянии. Подготовленное для заливки трансформаторное масло полностью очищается от влаги, находящейся в эмульсионном состоянии и в виде отстоя. В растворённом состоянии влага не оказывает значительного влияния на электрическую прочность и тангенс угла потерь, однако способствует повышению окисляемости трансформаторного масла и снижению его стабильности. Поэтому достижение удовлетворительных значений пробивного напряжения и тангенса угла потерь трансформаторного масла не является окончательным критерием очистки. При атмосферном давлении в трансформаторном масле может быть растворено 10% воздуха. Перед заливкой в силовые трансформаторы, оборудованные азотной и плёночной защитой, трансформаторное масло должно быть дегазировано до остаточного газосодержания не более 0,1% массы. После очистки в масле должны отсутствовать механические примеси.
