Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРИМЕСЕЙ В НЕФТЕПРОДУКТАХ

К минеральным примесям нефти и нефтепродуктов относятся: вода, соли, механические примеси, зола, а также минеральные кис­лоты и щелочи. Большая часть минеральных примесей содержится в сырой нефти и во время ее переработки может частично переходить в нефтепродукты. Присутствие минеральных кислот и щелочей в неф­тепродуктах является следствием их недостаточной отмывки в про­цессе кислотно-щелочной очистки. Наличие минеральных примесей усложняет переработку нефти и плохо сказывается на эксплуата­ционных свойствах нефтепродуктов.

Примеси свободных минеральных кислот или щелочей в нефте­продуктах, особенно при повышенной температуре, вызывают кор­розию металлических частей машин, двигателей и трубопроводов. Кроме того, при наличии этих примесей уменьшается стабильность нефтепродуктов против окисления. Поэтому нефтяные масла, мотор­ные и котельные топлива даже с ничтожными следами минеральных кислот или щелочей непригодны к употреблению.

Буровая вода является постоянным спутником нефти. Вода, как правило, плохо растворяется в нефти, но образует с ней при механическом перемешивании нефтяные эмульсии. Стойкость эмуль­сии в большой мере зависит от размеров частичек воды, которая в нефтяных эмульсиях обычно является дисперсной фазой. Частички размером несколько десятков микрометров легко соединяются между собой, что позволяет отделять воду отстаиванием. Однако частички величиной меньше 1 мкм образуют весьма стойкие эмуль­сии, особенно под влиянием эмульгаторов, и поэтому полное удале­ние воды достигается только на установке деэмульгирования и обезвоживания нефти.

Значительно меньше воды содержится в нефтепродуктах. Боль­шинство из них по отношению к воде обладает ничтожной растворя­ющей способностью. Кроме того, в процессе переработки нефти удаляется значительная часть смолистых веществ, сернистых соеди­нений, нафтеновых кислот и их солей, играющих роль эмульгаторов. Значительное обводнение котельных и тяжелых дизельных топлив происходит при их транспортировке и перевалке, особенно при разогреве острым паром.

Присутствие воды в смазочных маслах, карбюраторных и дизель­ных топливах, топливе для воздушно-реактивных двигателей и в дру­гих нефтепродуктах крайне нежелательно и по техническим нормам в большинстве случаев недопустимо. Содержание воды в масле усили­вает его склонность к окислению, а также ускоряет процесс коррозии металлических деталей, соприкасающихся с маслом. Присутствуя в карбюраторном и дизельном топливе, вода снижает их теплотвор­ную способность, засоряет карбюратор и вызывает закупорку распы­ляющих форсунок. При низких температурах кристаллики льда засоряют топливные фильтры, что может служить причиной аварии при эксплуатации авиадвигателей.

Буровые воды содержат в растворенном виде соли, состав кото­рых меняется в зависимости от месторождения и глубины залегания нефти. Очень часто в буровой воде содержатся хлориды калия, натрия, магния, кальция и железа, реже сульфаты и карбонаты, а в отдельных водах присутствуют бромиды и йодиды. Эти соли вместе с водой попадают в нефть и осложняют ее переработку. По­этому сырая нефть перед переработкой подвергается обессоливанию и обезвоживанию.

Механические примеси состоят из мелкого песка, частичек глины, различных солей. Они находятся в нефти и нефтепродуктах во взвешенном состоянии и чем более дисперсны, тем труднее отде­ляются от нефтепродукта при отстаивании. Особенно стойко удер­живаются мелкие кристаллики солей. Во время переработки нефти механические примеси оседают на стенках аппаратуры и снижают ее теплопроводность. В остаточные нефтепродукты механические примеси могут переходить из нефти в виде различных минеральных солей и оксидов, а в маслах адсорбционной очистки иногда содержатся мельчайшие частички отбеливающей глины. Кроме того, механические примеси появляются в маслах в результате их небрежного хранения в грязной таре, попадания в них пыли, песка и т. п. При­сутствие механических примесей в моторных топливах и в смазочных маслах (без присадок) по техническим нормам недопустимо, так как они засоряют топливоподающую систему и могут вызвать абразивный износ трущихся поверхностей.

При сгорании нефти и ее продуктов образуется минеральный остаток, называемый золой. Этот минеральный остаток не дает полного представления о химическом составе негорючих компонентов нефти, так как при сгорании они превращаются в соответствующие оксиды. В золе находятся оксиды кальция, магния, кремния, алю­миния, железа, ванадия и других элементов.

Для большинства чистых масел, реактивных и дизельных топлив содержание золы не должно превышать сотых и тысячных долей процента, а в бензинах зола должна отсутствовать. Резко возрастает содержание золы, а также механических примесей в отработанных маслах. Например, анализ авиационного масла МС-20 свежего и после 50-часовой работы в двигателе показал содержание золы соответственно 0,001 и 0,18 %, а механических примесей – 0 и 0,056 %.