Нафта як сировина для виробництва палив і олив - студопедія

Підпис викладача _______________________________

Прискорена форма навчання

Контрольна робота №1

Нафта як сировина для виробництва палив і олив.

Хімічний склад нафти.

У хімічному відношенні нафту - складна суміш вуглеводнів. підрозділяється на дві групи - важку і легку нафту. Легка нафту містить приблизно на два відсотки менше вуглецю, ніж важка, зате відповідно, більша кількість водню і кисню.
Головну частину нафт складають три групи вуглеводнів - алкани, нафти і арени.
Алкани (в літературі Ви можете також зіткнутися з назвами граничні вуглеводні, насичені вуглеводні, парафіни) хімічно найстійкіші. Їх загальна формула СnH (2n + 2). Якщо число атомів вуглецю в молекулі не більше чотирьох, то при атмосферному тиску алкани будуть газоподібними. При 5-16 атомах вуглецю це рідини, а понад - вже тверді речовини, парафіни. До нафтенами відносять алициклические вуглеводні складу CnH2n, CnH (2n-2) і CnH (2n-4). У нафтах содердітся переважно циклопентан С5Н10, циклогексан С6Н10 і їх гомологи.

Крім вуглецевої частини в нафті є асфальто-смолиста складова, порфірини, сірка і зольна частина.
Асфальто-смолиста частина - темне щільне речовина, яка частково розчиняється в бензині. Растворяющуюся частина називають асфальтеном, а нерастворяющуюся, зрозуміло, смолою.
Порфірини - особливі органічні сполуки, що мають в своєму складі азот. Багато вчених вважають, що колись вони утворилися з хлорофілу рослин і гемоглобіну тварин.
Сірки в нафті буває значна частина - до 5%, і вона приносить чимало клопоту нафтовикам, викликаючи корозію металів.
Зольна частина. Це те, що залишається після спалювання нафти. У золі, зазвичай містяться сполуки заліза, нікелю, ванадію і деяких інших речовин. Про їх використанні ми поговоримо в подальшому.

Методи очищення палив

- Для зниження концентрації кислих продуктів (органіч-ських кислот, сірководню) дистилят обробляють розчином лугу, а потім промивають чистою водою.
- Для видалення смол дистилят очищають сірчаною кислотою, а потім послідовно промивають лужними розчинами і чистою водою.

Методи переробки нафти.

Переробку нафти, в залежності від якості використовуваної сировини і характеру вироблених продуктів, здійснюють різними методами. Всі методи нафтопереробки можна розділити на два види: фізичні і хімічні. До перших належить перегонка, до других - крекінг, піроліз і ін.

Перегонка являє собою процес поділу нафти як складної рідини на окремі фракції (частини). В основі такого процесу лежить метод роздільної конденсації парів речовин, що складають нафту. Зазвичай перегонка проводиться в дві стадії. Спочатку з нафти під атмосферним тиском виділяють моторне паливо, отримуючи в залишку мазут, а потім під вакуумом мазут переробляють.

Перегонка нафти проводиться на атмосферних або атмосферно-вакуумних установках, що складаються з трубчастої печі. ректифікаційної колони. теплообмінників. насосів та інших апаратів.

Трубчаста піч - це пристрій, всередині якого вміщено система сталевих труб, що обігріваються теплом спалюваного пального газу або мазуту. Колона ректифікації є вертикальний сталевий циліндр висотою до 40 м розділений всередині горизонтальними перегородками (барботажний тарілками) на відділення.

Пройшовши ряд теплообмінників, нафта потрапляє в змійовики трубчастої печі, де нагрівається до 320 "С. При цьому найбільш легкі вуглеводні нафти закипають, переходячи в газоподібний стан. Суміш рідини і парів потрапляє в нижню частину колони ректифікації і тут розділяється. Пари спрямовуються вгору, проходячи . Через отвори в тарілках, а рідка, що не випарувався, частина нафти (мазут) стікає вниз.

Виділені з нафти при перегонці речовини (дистиляти) є напівпродуктами. Щоб отримати товарні нафтопродукти, дистиляти очищають і, якщо необхідно, вдруге ректифіков. Наприклад, бензиновий дистилят при розгоні дає різні марки автомобільного та авіаційного бензину, уайт-спіриту (лаковий бензин) і інші продукти.

При згорянні 2 кг палива отримано 93766,4 кДж теплоти і 2,9 кг парів води. Визначити максимально можливу кількість теплоти (кДж), отримане при згорянні і елементарний склад палива (% мас.), Вважаючи його вуглеводневим.

1. Відомо, що Qніз. = Qвис. -2512,08 × q (кДж / кг)

де - вища теплота згоряння, тобто кількість теплоти, що виділяється при згорянні 1 кг твердого або рідкого палива, включаючи теплоту, що виділилася при конденсації води, яка утворюється за рахунок згоряння водню, що входить до складу палива, кДж; - кількість теплоти, що виділилася при згоранні 1 кг палива, не враховує теплоту, що виділилася при конденсації водяної пари. За умовами завдання згорає 2 кг палива, тому кількість теплоти і пари води ділимо на 2 кг. Отримуємо 93766,4 кДж / 2 = 46833,2 кДж; 2,9кг / 2 = 1,45 кг.

Qвис. = 46833,2 + 2512,08 × 1,45 = 50475,716 (кДж / кг).

2. До складу 1 благаючи води (H2 O) входить 2 благаючи атомів H

18 г H2 O утворюється з 2 г H

x = m (H) = (1,45 * 10 3 * 2) / 18 = 161,11 (г) = 0,161 кг

Це маса водню, що міститься в паливі.

3. За умовою завдання маса згорілого палива 1 кг, в ньому містилося 0,161 кг водню і, отже, 0,839 кг вуглецю, що становить 16,1% водню (Н) і 83,9% вуглецю (С) відповідно.