Загрязнение нефтью. Экологические аспекты.
е УВ (арены) представлены формулой СnНn, наиболее бедны
водородом. Молекула имеет вид кольца с ненасыщенными связями углерода.
Простейшим представителем данного класса углеводородов является бензол
С6Н6, состоящий из шести групп СН.
Для ароматических УВ характерны большая растворяемость, более высокая
плотность и температура кипения.
Асфальто-смолистая часть нефтей представляет собой вещество темного
окраса, которое частично растворяется в бензине. Растворившееся часть
-асфальтены. Они обладают способностью набухать в растворителях, а затем
переходить в раствор. Растворимость асфальтенов в смолисто-углеродных
системах возрастает с уменьшением концентрации легких УВ и увеличением
концентрации ароматических углеводородов. Смола не растворяется в бензине и
являются полярными веществами с относительной молекулярной массой 500-1200.
В них содержатся основное количество кислородных, сернистых и азотистых
соединений нефти. Асфальтосмолистые вещества и другие полярные компоненты
являются поверхностно-активными соединениями нефти и природными
стабилизаторами водонефтяных эмульсий.
Порфиритами называют особые азотистые соединения органического
происхождения. Предполагают, что они образовались из гемоглобина животных и
хлорофилла растений. Эти соединения разрушаются при температуре 200-250°С.
Сера широко распространена в нефтях и углеводородном газе и содержится
как в свободном состоянии, так и в виде соединений (сероводород,
меркаптаны).
Зольная часть представляет собой остаток, образующийся при сжигании
нефти. Это различные минеральные соединения, чаще всего железо, никель,
ванадий, иногда соли натрия.
Свойства нефти определяют направление ее переработки и влияют на
продукты, получаемых из нефти, поэтому существуют различные виды
классификации, которые отражают химическую природу нефти и определяют
возможные направления переработки.
Например, в основу классификации, отражающей химический состав,
положено преимущественное содержание в нефти какого-либо одного или
нескольких классов углеводородов. Различают нафтеновые, парафиновые,
парафино-нафтеновые, парафино-нафтено-ароматические, нафтено-ароматические,
ароматические. Так, в парафиновых нефтях все фракции содержат значительное
количество алканов; в парафино-нафтено-ароматических углеводороды всех трех
классов содержатся примерно в равных количествах; нафтено-ароматические
нефти характеризуются преимущественным содержанием циклоалканов и аренов,
особенно в тяжелых фракциях. Также используется классификация по содержанию
асфальтенов и смол. В технологической классификации нефти подразделяют на
классы - по содержанию серы; типы - по выходу фракций при определенных
температурах; группы - по потенциальному содержанию базовых масел; виды -
по содержанию твердых алканов (папафинов). При выходе из нефтяного пласта
нефть содержит взвешенные частицы горных пород, воду, растворенные в ней
соли и газы. Нефть, получаемую непосредственно из скважин называют сырой
нефтью, которая иногда сразу транспортируется в ближайшие центры
нефтепереработки. Но в большинстве случаев добываемая нефть проходит
промысловую подготовку, так как она может быть предназначена для экспорта
или для транспортирования в отдаленные от мест добычи нефтеперерабатывающие
заводы.
Перечисленные выше примеси вызывают коррозию оборудования и серьезные
затруднения при транспортировании и переработки нефтяного сырья. Именно
поэтому перед транспортированием сырая нефть подготавливается: из нее
удаляется вода, большое количество механических примесей, солей и выпавших
твердых углеводородов. Также следует выделить из нефти газ и наиболее
летучие ее компоненты. Если этого не сделать, то при хранении нефти даже за
то время, которое пройдет, пока она не попадет на нефтеперерабатывающий
завод, газ и наиболее легкие углеводороды будут утеряны. А между тем газ и
летучие жидкие УВ являются ценными продуктами. Кроме того, при
трубопроводной транспортировке нефтей из них необходимо удалять все легкие
газы. В противном случае на возвышенных участках трассы возможно
образование газовых мешков.
Перечислим важнейшие показатели качества: фракционный состав,
плотность, содержание воды, хлористых солей, механических примесей и серы.
Также определяют технологические показатели нефти. К ним можно отнести:
давление насыщенных паров, вязкость, содержание парафинов, температура
застывание и вспышки, содержание асфальтенов и смол. (Иногда определяют
кислотность, молекулярную массу, объемную долю газа, массовую долю тяжелых
металлов). Некоторые показатели качества нефти могут определяться согласно
договоренности между поставщиком и покупателем. Рассмотрим значения этих
показателей для характеристики нефти и получаемых из нее нефтепродуктов.
Плотность является одним из наиболее общих показателей,
характеризующий свойства нефти и нефтепродуктов, измерение которого
предусмотрено стандартами различных стран. По плотности можно
ориентировочно судить об углеводородном составе различной нефти и
нефтепродуктов, поскольку ее значение для углеводородов различных групп
различна. Например, более высокая плотность указывает на большее содержание
ароматических углеводородов, а более низкая - на большее содержание
парафиновых УВ. Углеводороды нафтеновой группы занимают промежуточное
положение. Таким образом, величина плотности до известной степени будет
характеризовать не только химический состав и происхождение продукта, но и
его качество. При характеристики плотности отдельных фракций нефти следует
прежде всего отметить возрастание плотности с увеличением температуры
кипения. Однако это положение, справедливое для большей части случаев,
имеет исключения.
Важнейшим показателем качества нефти является фракционный состав.
Фракционный состав определяется при лабораторной перегонке с использованием
метода постепенного испарения, в процессе которой при постепенно
повышающейся температуре из нефти отгоняют части - фракции, отличающиеся
друг от друга пределами выкипания. Каждая из фракций характеризуется
температурами начала и конца кипения.
Промышленная перегонка нефти основывается на схемах с так называемым
однократным испарением и дальнейшей ректификацией. Фракции, выкипающие до
350°С, отбирают при давлении несколько превышающим атмосферное, называют
светлыми дистиллятами (фракциями). Названия фракциям присваиваются в
зависимости от направления их дальнейшего использования. В основном, при
атмосферной перегонке получают следующие светлые дистилляты: 140°С (начало
кипения) -бензиновая фракция, 140-180°С - лигроиновая фракция (тяжелая
нафта), 140-220°С (180-240°С ) - керосиновая фракция, 180-350°С (220-350°С,
240-350°С) - дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый
дистиллят). Фракция, выкипающая выше 350°С является остатком после отбора
светлых дистиллятов и называется мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом и в
зависимости от дальнейшего направления переработки нефти получают следующие
фракции: для получения топлив - 350-500°С вакуумный газойль (дистиллят),
>500°С вакуумный остаток (гудрон); для получения масел - 300-400°С (350-
420°С) легкая масленная фракция (трансформаторный дистиллят), 400-45 0°С
(420-490°С) средняя масленная фракция (машинный дистиллят), 450-490°С
тяжелая масленная фракция (цилиндровый дистиллят), >490°С гудрон. Мазут и
полученные из него фракции - темные. Таким образом, фракционирование - это
разделение сложной смеси компонентов на более простые смеси или отдельные
составляющие. Продукты, получаемые как при первичной, так и при вторичной
переработки нефти, относят к светлым, если они выкипают до 350°С, и к
темным, если пределы выкипания 350°С и выше.
Нефти различных месторождений заметно отличаются по фракционному
составу, содержанию светлых и темных фракций. В технических условиях на
нефть и нефтепродукты нормируются:
• температура начала кипения;
• температура, при которой отгоняется 10,50,90 и 97.5% от загрузки, а
также остаток в процентах;
• иногда лимитируется температура конца кипения.
При добыче и переработке нефть дважды смешивается с водой: при выходе
с большой скоростью из скважины вместе с сопутствующей ей пластовой водой и
в процессе обессоливания, т.е. промывки пресной водой для удаления
хлористых солей. В нефти и нефтепродуктах вода может содержаться в виде
простой взвеси, тогда она легко отстаивается при хранении, либо в виде
стойкой эмульсии, тогда прибегают к особым приемам обезвоживания нефти.
Образование устойчивых нефтяных эмульсий приводит к большим финансовым
потерям. При небольшом содержании пластовой воды в нефти удорожается
транспортировка ее по трубопроводам, потому что увеличивается вязкость
нефти, образующей с водой эмульсию. После отделения воды от нефти в
отстойниках и резервуарах часть нефти сбрасывается вместе с водой в виде
эмульсии и загрязняет сточные воды. Часть эмульсии улавливается ловушками,
собирается и накапливается в земляных амбарах и нефтяных прудах, где из
эмульсии испаряются легкие фракции и она загрязняется механическими
примесями. Такие нефти получили название «амбарные нефти». Они
высокообводненные и смолистые, с большим содержанием механичес
| |  скачать работу |
Загрязнение нефтью. Экологические аспекты. |
