Реферат на тему Потеря качества нефтепродуктов в следствии окисления

Содержание:

Введение. 3

1. Окисление нефтепродуктов: понятие. 4

2. Влияние окислительных процессов на параметры
нефтепродуктов. 8

Заключение. 15

Список литературы.. 16

Введение:

Технологические процессы
добычи нефти и производства нефтепродуктов, их транспорт и хранение неизбежно
связаны с потерями, иногда значительными. Наиболее тяжелые и опасные
последствия возникают при аварийном фонтанировании скважин, прорыве
нефтепроводов, нарушении герметичности транспортных средств и нефтехранилищ.
Это приводит к возникновению экологически опасных ситуаций, вызывающих
разрушение почвенного покрова, загрязнение атмосферы, проникновение нефти в водоемы
и в конечном счете к отрицательному воздействию на здоровье человека

В настоящее время задача
управления качеством промежуточной и товарной продукции на
нефтеперерабатывающих заводах решается с использованием информации, получаемой
от измерительных средств, и результатов лабораторного контроля качества. Текущее
регулирование топливно-энергетического комплекса носит локальный характер, а
многочисленные проблемы обусловлены, в том числе, отсутствием обобщенного
нормативного акта, устанавливающего основные принципы и подходы к регулированию
отношений в нефтегазовой отрасли. Каждый сектор в топливно-энергетическом
комплексе регулируется собственным отдельным законом (законами) и подзаконными
актами, принятыми в его (их) исполнение. Такой подход к правовому регулированию
создает условия для неравномерного применения требований этих законов и,
следовательно, для неосуществления или только частичного достижения
поставленных целей и задач.

Цель работы: рассмотреть
потери качества нефтепродуктов в следствии окисления.

Задачи работы:

Заключение:

Перечень качественных
характеристик нефтепродуктов довольно разнообразен и включает, например,
следующие показатели: температурные точки фракционной разгонки, вязкость,
плотность, давление насыщенных паров, температура вспышки, содержание различных
компонентов и др.

Оперативный контроль
качественных характеристик получаемых нефтепродуктов позволяет снизить выпуск
некондиционной продукции благодаря своевременному выявлению нарушений
качественных показателей. Показателем качества нефтепродуктов является
количественная характеристика одного или нескольких свойств, характеризующих их
качество. Значение такого рода показателей определяется при помощи
измерительных, расчетных и экспериментальных методов.

Повышение эффективности
переработки нефти и качества выпускаемых нефтепродуктов – это основные задачи,
которые стоят перед современной нефтепереработкой. В связи с этим важное
значение имеют исследования, направленные на разработку рациональных методов
совершенствования технологии производства нефтепродуктов.

Тем не менее
окислительная обработка может оказывать непосредственное влияние на такие
физико-химические параметры нефти как: вязкость, элементный состав, кислотность
фракций нефти и т. д. Поэтому актуальным является разработка каталитических
окислительных систем, обеспечивающих максимальное снижение содержания серы в
сырой нефти и нефтяных фракциях с минимальным воздействием на основные
физико-химические параметры, влияющие на добычу, транспортировку и переработку
нефти, и свойства нефтяных фракций.

Фрагмент текста работы:

1. Окисление нефтепродуктов: понятие Под воздействием внешних
факторов в топливах и маслах протекают физические и химические процессы.
Основными физическими процессами являются:

– испарение;

– загрязнение
механическими примесями и водой;

– окисление;

– выпадение высокоплавких
компонентов при охлаждении;

– смешение в резервуарах
и при последовательной перекачке по трубопроводам нефтепродуктов различного
сорта, например, реактивного топлива и бензина[1].

Большая часть этих
процессов приводит к необратимому изменению качества нефтепродуктов. Основные
химические процессы следующие:

– окисление;

– разложение;

– полимеризация;

– конденсация и коррозия[2].

При хранении,
транспортировании и применении нефтепродуктов под воздействием кислорода воздуха
протекают процессы окисления, причем они усиливаются в присутствии
каталитически активных металлов, их окислов, различных инородных примесей.
Следствием процессов окисления является образование высокомолекулярных веществ
– смол и осадков, которые после превышения определенных концентраций ухудшают
эксплуатационные свойства топлив и масел.

На образование смол и
осадков влияют химический состав нефтепродуктов и внешние условия:

– температура;

– давление;

– состав атмосферы;

– контакт с металлами и
др.[3]

Смолистые вещества,
содержащиеся в автомобильных и авиационных бензинах сверх определенных
пределов, значительно ухудшают их качество и понижают надежность работы
двигателей. Отлагаясь во впускных трубопроводах и на клапанах, они приводят к
уменьшению мощности и экономичности двигателей, а иногда и к аварийной их
остановке. С увеличением количества смолистых веществ повышается
нагарообразование в камерах двигателей, хотя и менее значительно, чем рост
отложений во впускной системе.

Смолистые вещества ухудшают
термоокислительную стабильность топлив, в их присутствии фильтры топливной
системы сильно засоряются. Смолистые вещества повышают нагарообразо­вание в
камерах сгорания реактивных двигателей. Отлагаясь на стенках камер сгорания,
нагар нарушает аэродинамику потока, ухудшает эффективность горения топлива,
вызывает местный перегрев, коробление и растрескивание жаровых труб[4].

При отложении нагара на
форсунках изменяется форма распыленной струи, снижается эффективность горения
топлива, камеры сгорания в отдельных случаях могут прогореть. Частицы нагара,
отрывающиеся от форсунок и стенок камер, уносятся с газами к турбине и вызывают
эрозию ее лопаток, что приводит к децентровке турбины и может вызвать аварийную
ситуацию в полете.

Смолы увеличивают
образование нагара и в камерах сгора­ния дизелей. Нагар вызывает закоксовывание
распылителей форсунок, засорение продувочных окон двигателей, абразивный износ
дизелей, в результате их мощность уменьшается, возникает возможность аварийных
поломок. Смолистые вещества значительно ухудшают качество котельных топлив.
Понижение стабильности, нарушение процесса горения, образование эмульсий с
водой связано с присутствием смолистых веществ в мазутах.

Топлива с высоким
содержанием смолистых веществ при хранении образуют осадки, выпадающие на дно
резервуаров. Выпавшие осадки уменьшают полезную емкость складов и судов,
ухудшают эффективность подогревателей, забивают топливные фильтры и
мазутопроводы. Смолистые вещества значительно ухудшают топочный процесс[5].

На соплах форсунок образуется
нагар, который ухудшает качество распила, изменяет структуру факела. Каналы
сердечника зачастую забиваются вплоть до полного прекращения подачи мазута. При
горении котельных топлив с повышенным содержанием смол наблюдается интенсивное
образование искр.

При увеличении содержания
смолистых веществ сверх оптимальных количеств в смазочных маслах их
устойчивость к окислению уменьщается; масла темнеют, в них интенсивно накаплива­ются
осадки, засоряющие масляные фильтры и масляную систему двигателей. Вязкость
масел увеличивается, их низкотемпературные свойства ухудшаются. Из-за
повышенной вязкости доступ масла к некоторым трущимся деталям затрудняется.

Образующиеся при хранении
смолистые вещества значительно ухудшают качество промышленных масел, в частности
индустриальных, изоляционных. Смолы, например, существенно повышают
диэлектрические потери в изоляционных маслах. После дальнейшего окисления
смолистые вещества выпадают в осадок, состоящий в основном из асфальтенов и
оксикислот. Мельчайшие частицы этого осадка образуют коллоидный раствор и тем
самым повышают проводимость масел[6].

Показатели качества
(температуры начала и конца кипения нефтяных фракций и др.) зависят от
технологических параметров процесса (расходов орошений, расходов нефтяных
фракций, расхода перегретого водяного пара; температурного профиля, плотности и
др.). Каждый способ определения показателей качества нефтепродуктов имеет
преимущества и недостатки. При выполнении лабораторных анализов частота отбора
проб и контроля фракционного состава нефтепродуктов составляет один раз в
сутки. Вследствие невозможности обеспечения сохранения истинного фазового
состояния пробы при ее транспортировке в лабораторию точность измерений
снижается. 2. Влияние окислительных процессов на параметры
нефтепродуктов Увеличение объемов добычи
тяжелых, сернистых и высоковязких нефтей и растущие при этом затраты на
транспорт и переработку требуют создания технологий предварительной обработки
нефти, обеспечивающих снижение содержания серы, не ухудшая при этом
физико-химические параметры нефти, такие как вязкость, плотность, кислотность,
элементный и фракционный состав и т.д. Находящиеся в нефти сероорганические
соединения оказывают отрицательное воздействие на качество нефтепродуктов:
понижается стабильность автомобильных бензинов, их восприимчивость к присадкам,
увеличиваются способность к нагарообразованию и коррозионная агрессивность, а
также уменьшается срок службы катализаторов, трубопроводов и технологического
оборудования на нефтеперерабатывающих заводах.

Приказом Минэнерго России
от 19 июня 2003 г. № 231 утверждена Инструкция по контролю и обеспечению
сохранения качества нефтепродуктов в организациях нефтепродуктообеспечения для
установления единых требований по контролю качества нефтепродуктов у индивидуальных
предпринимателей и в организациях, которые осуществляют операции с
нефтепродуктами, а именно прием, хранение, транспортировку и их отпуск.
Благодаря подзаконным актам устанавливается объем и график транспортировки
нефти и газа по магистральным трубопроводам, а также ведется реестр субъектов,
имеющих право на пользование данным трубопроводом. Исходя из этого, опять
следует подчеркнуть, что характерной чертой правового регулирования
нефтегазовой отрасли является восполнение законодательных пробелов посредством
подзаконного нормотворческого регулирования.

Находящиеся в нефти
сероорганические соединения оказывают отрицательное воздействие на качество
нефтепродуктов:

– понижается стабильность
автомобильных бензинов, их восприимчивость к присадкам;

– увеличиваются
способность к нагарообразованию и коррозионная агрессивность;

– уменьшается срок службы
катализаторов, трубопроводов и технологического оборудования на
нефтеперерабатывающих заводах[7].

В процессе окислительной
обработки нефтяные серосодержащие соединения (сульфиды, тиофены и их
бензопроизводные) окисляются сначала до сульфоксидов, а затем до сульфонов.
Использование этого метода позволяет достичь низкого уровня содержания серы с
удалением химически малоактивных производных бензотиофена и дибензотиофена в
сырой нефти при весьма простом технологическом оформлении процесса.

С помощью окислительной
обработки можно влиять на такие физико-химические параметры нефти как вязкость,
элементный состав, кислотность фракций нефти и т. д. Для транспортировки нефтей
с повышенной вязкостью требуется увеличение мощности перекачивающих агрегатов,
и в этом случае особенно важно уменьшение величины такого физико-химического
параметра, как вязкость.

Различия в характере природных
смол и полученных окислением нефти на воздухе достаточно велики и легко
обнаруживаются инфракрасными спектрами, несмотря на большую близость
химического состава, некоторых физических свойств и т. д. Поэтому нельзя
говорить о тождестве природных нефтяных смол и выделенных из продуктов аэрации
нефтепродуктов и тем более нельзя говорить о том, что нефтяные смолы
образовались из углеводородов путем их окисления в условиях подземного нахождения
нефти в залежах.

Природные нефтяные смолы
и смолы, полученные аэрацией углеводородов, представляют собой различные
вещества. Содержание нефти, ее составляющих или продуктов неполного окисления
нефти (фенолов, нафтеновых кислот) в питьевой или в используемой в быту воде
допустимо до известных пределов, называемых санитарными нормами. Нефть и нефтепродукты
(бензин, керосин, нефтяные масла и др.) могут придавать воде запах и вкус,
делающие воду непригодной для питья при таких концентрациях (в мг/л).

Шааль первым извлек практические
выводы из этих наблюдений, взяв патент на метод окисления нефти и подобных ей
углеводородов в кислоты и получения мыла и эфиров этих кислот. Хотя Шааль уже
использовал ускорители окисления, например, щелочи, процесс этот не нашел практического
применения, так как продукты представляли небольшую ценность.

Так, при окислении нефти Кенкияк
суммарная концентрация нормальных алканов снизилась с 29,2 до 2,5%. Из
сопоставления хроматограмм исходной нефти (контроль) и продуктов окисления он
увидел, что пики нормальных алканов значительно уменьшились, однако пики
изопреноидов сохранились без изменения. Резко увеличилось, как и следовало
ожидать, значение изопреноидного коэффициента. Нафтеновый паспорт остался
неизменным. В итоге нефть по всем своим показателям полностью соответствовала природным
нефтям этого химического типа.

Переработка вязкой нефти
требует усовершенствования технологических схем на всех стадиях, что приводит к
увеличению затрат не только на ее транспорт, но также на добычу и переработку.
Основные характеристики, определяющие особенности технологических процессов,
связанных с переработкой нефти повышенной вязкости, связаны со
структурно-механическими свойствами, на которые большое влияние оказывает
содержание в нефти высокомолекулярных соединений, в том числе асфальтенов. В
малопарафинистых нефтях высокая вязкость нефти обусловлена присутствием
асфальтенов[8].

Кислотность нефти и
нефтепродуктов зависит от содержания в них нафтеновых, карбоновых и
гидроксикарбоновых кислот, фенолов и других соединений кислотного характера. Из
перечисленных соединений нафтеновые кислоты играют доминирующую роль.

Наряду с моноциклическими
нафтеновыми кислотами в нефтях содержатся и полициклические кислоты с двумя и
более циклами в молекуле. Жирные кислоты, фенолы и другие кислые вещества
присутствуют в нефтях в незначительном количестве, однако их содержание
сказывается на величине общей кислотности. На основании вышесказанного
кислотность нефти и ее продуктов принято выражать не в содержании тех или иных
кислых веществ, а в массе щелочи, отнесенной к единице массы или объема
анализируемого нефтепродукта или нефти, которая идет на нейтрализацию всех
кислых органических соединений.

Присутствие органических
кислот в нефтепродуктах крайне нежелательно, особенно это относится к
низкомолекулярным жирным кислотам, обладающим большой коррозионной
агрессивностью. Поэтому кислотность топлив и масел строго нормируется в
соответствующих ГОСТах.

Процесс окислительной
обработки сырой нефти состоит из двух стадий:

1) окисление нефти с
помощью окислительной композиции;

2) извлечение продуктов
окисления из сырья. при окислительной обработке как легкой, так и тяжелой нефти
увеличивается доля кислорода[9].

Это связано с побочными
реакциями окисления, использованием в окислительной композиции карбоновых
кислот и уменьшением доли серы. при окислительной обработке сырых нефтей увеличивается
кислотность нефтяных фракций, а это, в свою очередь, коррелирует с данными по
увеличению доли кислорода в нефти, которая подвергалась окислительной
обработке.

Увеличение кислотности,
также как и увеличение доли кислорода в нефтях, обусловлено образованием
карбоксильных групп за счет окисления алкильных групп в ароматических
соединениях и использованием в окислительных композициях карбоновых кислот. При
окислительной обработке сырых нефтей в молекулах их компонентов образуются
карбоксильные группы, а также происходит окисление серосодержащих соединений до
сульфонов и сульфоксидов.

В настоящее время для
регулирования качества нефтепродуктов используют различные технологические
приемы, среди которых можно выделить следующие:

– применение в качестве компонентов
сырья или добавок к сырью продуктов, содержащих в большом количестве
смолисто-асфальтеновые вещества, полициклические ароматические углеводороды;

– использование веществ,
катализирующих или инициирующих процесс окисления и, соответственно, не только
ускоряющих процесс, но и влияющих на свойства получаемого продукта;

– введение добавок
функционализированных соединений, обеспечивающих структурирование нефтяной
дисперсной системы за счет образования новых химических связей (многоатомные
спирты, диизоцианаты);

– активация исходного
нефтехимического сырья воздействием энергетических, электромагнитных,
акустических полей;

– модификация нефтепродуктов
полимерами, адгезионными добавками для коррекции физикохимических свойств и
эксплуатационных характеристик товарной продукции;

– совершенствование
аппаратурного оформления технологического процесса получения нефтепродуктов[10].

Таким образом,
окислительная обработка оказывает значительное влияние на физико-химические
параметры легких и тяжелых сырых нефтей (вязкость, элементный состав,
кислотность фракций), а также на изменение химического состава нефтей и их
фракций.

При выборе нефтепродуктов
конструкторы и технологи пользуются их классификацией по классам вязкости и
группам эксплуатационных свойств. Температурную область работоспособности
определяют по температуре вспышки, а вязкостно температурные свойства – по
индексу вязкости. Эти данные приводятся в сертификате качества нефтепродукта.

Для определения
критической температуры процессов окисления необходимо использовать графическую
зависимость десятичного логарифма времени достижения оптической плотности
значения равного 0,05, от температуры испытания и по точке пересечения данной
зависимости с осью температуры определить критическую температуру для исследуемого
масла, которая составила 208,5 °С. В этой связи для сравнения различных масел
одного назначения необходимо принять постоянным время испытания и время
достижения оптической плотности значения равного 0,05.

Важными эксплуатационными
показателями качества смазочных масел для их сравнения и соответствия
классификации по группам эксплуатационных свойств являются, температура начала
процессов испарения и критическая температура, при которой масло нельзя
использовать т.к. на поверхностях трения оно будет испаряться. показатели
термоокислительной стабильности, включающие оптическую плотность, испаряемость,
кинематическую вязкость и коэффициент термоокислительной стабильности, а также
температуры начала процессов окисления, испарения, изменения коэффициента
термоокислительной стабильности и критические температуры этих процессов, что
позволяет сравнивать различные масла, более точно определять группу
эксплуатационных свойств и обоснованно выбирать смазочные масла в зависимости
от температурных условий работоспособности механических систем.

Кислотность нефти и
нефтепродуктов зависит от содержания в них нафтеновых, карбоновых и
гидроксикарбоновых кислот, фенолов и других соединений кислотного характера, из
которых нафтеновые кислоты играют доминирующую роль. Присутствие органических
кислот в нефтепродуктах крайне нежелательно, особенно это относится к
низкомолекулярным жирным кислотам, обладающим большой коррозионной
агрессивностью, поэтому кислотность топлив и масел строго нормируется в
соответствующих ГОСТах.

В процессе окислительной
обработки нефтяные серосодержащие соединения (сульфиды, тиофены и их
бензопроизводные) окисляются сначала до сульфоксидов, а затем до сульфонов с
последующим их удалением, что позволяет достичь низкого уровня содержания серы
в сырой нефти при весьма простом технологическом оформлении процесса. [1] Белозерова, О. В. Химия нефти и газа : учебное
пособие / О. В. Белозерова ; Министерство
науки и высшего образования РФ,
Иркутский национальный исследовательский технический университет. – Иркутск :
Издательство Иркутского национального исследовательского технического
университета, 2019. – 125 с. С. 24. [2] Шувалов, Г. В. Метрологический контроль качества нефти и нефтепродуктов
: учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки
бакалавров 27.03.01 «Стандартизация и метрология» / Г. В. Шувалов, И. В. Минин,
О. В. Минин ; Министерство образования и науки Российской Федерации,
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
образования «Сибирский государственный университет геосистем и технологий»
(СГУГиТ). – Новосибирск : СГУГиТ, 2015. – 169 с. С. 4. [3] Шарифуллин, А. В. Анализ качества нефти, нефтепродуктов и метрологическая
оценка средств измерений : лабораторный практикум / А. В. Шарифуллин, Н. А.
Терентьева ; Федеральное агентство по образованию,
Гос. Образовательное учреждение
высш. проф. образования
«Казанский гос. технологический ун-т». – Изд. 2-е, перераб. – Казань : КГТУ,
2010. – 141 с. С. 48. [4] Технология
и оборудование процессов переработки нефти и газа : учебное пособие для
подготовки дипломированных специалистов по направлениям 657300 «Оборудование и
агрегаты нефтегазового производства», 551800 «Технологические машины и
оборудование» и специальности 250400 «Химическая технология природных
энергоносителей и углеродных материалов» / С. А. Ахметов [и др.] ; под ред. С.
А. Ахметова. – СПб. : Недра, 2006. – 871 с. С. 65. [5] Новейшие
технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение безопасности экосистем
Каспийского шельфа : материалы IX Международной научно-практической
конференции, 7 сентября 2018 года / ООО «Лукойл-Нижневолжскнефть» ; [научный
редактор Н. Н. Летичевская]. – Астрахань : Изд-во АГТУ, 2018. – 331 с. С. 309. [6] Нефтегазовый
терминал / М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос.
бюджетное образовательное учреждение
высш. образования «Тюменский гос. нефтегазовый ун-т». Выпуск 17, т. 1 : материалы
международной научно-технической конференции «Транспорт и хранение углеводородного сырья» (25-26
апреля 2019 года)– Тюмень : ТюмГНГУ, 2019. – 350 с. С. 50. [7] Орловская, Н. Ф. Совершенствование
переработки нефтей севера
Красноярского края на малых нефтеперерабатывающих заводах : монография / Н. Ф.
Орловская, И. В. Надейкин, Е. Д.
Агафонов ; М-во образования и науки Российской Федерации, Сибирский федеральный
ун-т, [Ин-т нефти и газа]. –
Красноярск : СФУ, 2013. – 136 с. С. 103. [8] Новейшие
технологии освоения месторождений углеводородного сырья и обеспечение
безопасности экосистем Каспийского шельфа : материалы X Международной
научно-практической конференции : Астрахань, 6 сентября 2019 года / ООО
«Лукойл-Нижневолжскнефть», Министерство промышленности, транспорта и природных
ресурсов Астраханской области, Федерального агентство по рыболовству, ФГБОУ ВО
«Астраханский государственный технический университет», Институт нефти и газа АГТУ ; [научный редактор
Н. Н. Летичевская]. – Астрахань : Издательство АГТУ, 2019. – 341 с. С. 82. [9] Технология
переработки угля, нефти, газа :
учебное пособие / [Н. М. Теляков и др. ; науч. ред. Ю. В. Шариков] ;
Федеральное агентство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш.
проф. образования Санкт-Петербургский гос. горный ин-т Г. В. Плеханова
(технический ун-т). – СПб. : Санкт-Петербургский гос. горный ин-т Г. В.
Плеханова, 2008. – 87 с. С. 44. [10] Коршак, А. А. Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа : учеб. пособие
для системы доп. проф. образования по направлению «Трансп. и хранение нефти, нефтепродуктов и газа» / А.А. Коршак,
А.М. Нечваль. – Уфа : ДизайнПолиграфСервис, 2005 (Уфа : ДизайнПолиграфСервис).
– 515 с. С. 60-63.