Vienas iš produktų, gautų rafinavimo procese, yra bitumas. Bitumas paprastai naudojamas kaip asfaltas kelių statyboje ir kaip stogo danga statybų sektoriuje. Tačiau, kadangi bitumas vartojamas labai mažai, pavyzdžiui, tepalai ir vaškai, jis gaminamas nedaugelyje privačių naftos perdirbimo gamyklų. Tradicinis kuras taip pat gaminamas šiose naftos perdirbimo gamyklose kartu su specialiais produktais. Tepalų, vaškų ir bitumo rinkos vis dar turi atitikti standartus ir pagerinti produktų kokybę. Pramonėje bitumas ir asfaltas yra priimtini kaip likučių tipo produktai.
Bitumo yra tokiose nuosėdose kaip tankūs, labai klampūs, naftos pagrindu pagaminti angliavandeniliai, naftos smėliai ir deguto ežerai. Arba jis gaunamas distiliuojant žalią aliejų. Daug kur bitumas dažnai vadinamas asfaltu. Bitumas turi didelę rišamąją galią, sumaišomas su žvyru, smėliu ir kitais užpildais ir naudojamas kelio dangos medžiagoms. Bitumas taip pat vadinamas derva arba bitumu. Tačiau pikis yra šalutinis karbonizacijos produktas ir paprastai gaunamas distiliuojant akmens anglių degutą. Bitumas neteka tokioje temperatūroje, kokia paprastai būna natūraliose nuosėdose. Prieš gabenant, reikia pašildyti ir kai kuriais atvejais atskiesti lengvesniu aliejumi.
Bitumo tankis ir klampa priklauso nuo jo cheminės sudėties. Bitume dažnai būna daug metalų, tokių kaip nikelis ir vanadis, ir nemetalinių neorganinių elementų, tokių kaip azotas, deguonis ir siera. Tačiau, atsižvelgiant į bitumo naudojimo sritį, šiuos elementus gali tekti išvalyti. Valymas, perdirbimas ir pirkimas - tarp paslaugų, kurias teikia laboratorijos, yra bitumo ir asfalto bandymo paslaugos. Laboratoriniai darbai - tai praktiniai rašto darbai, kuriuose pateikiami eksperimentų ar tyrimų rezultatai, analizė ir išvados. Šių darbų metu atliekami įvairūs bandymai, siekiant patikrinti teorines žinias ir geriau suprasti mokslinius procesus. Pas mus talpinami fizikos, organinės chemijos, bendrosios chemijos, elektronikos, elektrotechnikos, informatikos ir kiti laboratoriniai darbai.
Turinys atspindi šiuolaikinę literatūrą apie naftos ir jos produktų laboratorinę analizę. Mokomoji knyga „NAFTOS IR JOS PRODUKTŲ ANALIZĖ“ apima įvairias temas: frakcinė sudėtis, tankis, lūžio rodiklis, stingimo temperatūra, rūgštinis skaičius, koksuojamumas, mineralinės priemaišos, pelenų kiekis, vandens kiekis, taip pat dujų analizė ir alyvų bei tepalų analizės metodai. Knygoje pateikiamos teorijos, praktiniai metodai ir įranga - tai naudinga bazė būsimiems naftos tyrimų laboratorijos darbuotojams.
1. Naftos ir jos produktų analizės metodai
Įvairių telkinių naftos sudėtis ir savybės skiriasi, todėl tyrimai orientuoti į naftos sudėtį, frakciją, jėgą ir kitus rodiklius. Pagrindiniai naftos tyrimų rodikliai yra tankis, frakcinė ir grupinė sudėtis, sieros kiekis, dervingųjų ir asfaltinių medžiagų, naftos rūgščių, parafinų, vandens, druskų kiekiai, klampa, sočiųjų garų slėgis, stingimo ir pliūpsnio temperatūros. Tyrimų tikslas - nustatyti naftos tinkamumą įvairiems produktams ir pasirinkti technologijas.
1.1. Frakcinė sudėtis
Frakcionavimas - daugiakomponenčių mišinių išskaidymas į panašių savybių komponentų mišinius. Naftos frakcinė sudėtis nustatoma distiliuojant ir rektifikuojant. Distiliacija - fizikinis išskyrimo metodas, pagrįstas daliniu mišinio išgarinimu ir jo lakiųjų garų kondensavimu. Distiliuojant galima koncentruoti komponentus, kurių virimo temperatūros skiriasi ne mažiau kaip 50 °C. Dėl didesnės atskyrimo spartos rektifikacija atliekama pakartotinai, o jos tikslumas leis išskirti komponentus iki permatomos kokybės. Rektifikacija - tai išskyrimo metodas, pagrįstas daugkartiniu garų ir skysčio kontakto, leidžiantis atskirti sudėtinius komponentus net tada, kai jų virimo temperatūros skiriasi vos 0,5 °C.
1.1.1. Naftos frakcinės sudėties nustatymas
Frakcinė naftos sudėtis nustatoma rektifikuojant ją standartinėse aparatūrose (ASTM D 2892, GOST 11011, DIN 51356 ir kt.). Pavyzdys - ARN-2 tipų rektifikavimo aparatas, turintis 50 mm skersmenį ir 1016 mm aukštį su kolona, kuri leidžia išskirti iki 20 teorinių lėkščių. Distiliacijos metu nafta šildoma ir laikui bėgant frakcijos kaupiamos taip, kad būtų pasiektas stabilus procesas. Reikšmingas momentas - temperatūros kontrolė ir frakcijų rinkimas aplink skirtingas išgarinimo ribas. Čiaupų ir vamzdelių padėtis bei krosnelės reguliavimas užtikrina tvarkingą eksperimentą.
2. Dujų analizė
2.1. Bendrosios žinios apie dujas. 2.2. Dujų mėginio paėmimas. 2.3. Dujų tankio nustatymas. 2.4. Volumetrinė dujų analizė. 2.5. Dujų šiluminės vertės nustatymas. 2.6. Dujų ir skysčių chromatografinė analizė. Dujų analizė padeda įvertinti energinę išvestį ir sudėtinių angliavandenilių profilį.
Naftos ir dujų pramonės apžvalga – įvadas
3. Naftos degalų analizė
3.1. Bendrosios žinios apie naftos degalus. 3.2. Sieros kiekio nustatymas - lempiniu metodu, deginant kvarco vamzdelyje ar naudojant varinę plokštelę. 3.3. Sočiųjų garų slėgio nustatymas. 3.4. Skystojo kuro degimo šilumos nustatymas - naudojami kalorimetrai ir skaičiavimai. 3.5. Grupinė angliavandenilinių junginių analizė: anilininis metodas, nesočiųjų angliavandenilių kiekio nustatymas, karbamido deparafinavimas.
4. Alyvų, tepalų ir kietųjų naftos produktų analizė
4.1. Bendrosios žinios apie alyvas. 4.2. Alyvos kinematinė klampa ir jos priklausomybė nuo temperatūros. 4.3. Pliūpsnio ir užsiliepsnojimo temperatūros nustatymas. 4.4. Alyvos molekulinės masės nustatymas. 4.5. Žibalo-gazolio ir alyvos frakcijų sudėčių analizė: grupinės ir struktūrinės analizės. 4.6. Dervų ir asfaltenų kiekio nustatymas. 4.7. Plastiškųjų tepalų analizė. 4.8. Kokso analizė. 4.9. Naftos bitumo analizė. 4.10. Parafino analizė.
5. Naftos perdirbimo technologijos darbai
5.1. Katalizinio krekingo procesai. 5.2. Aromatinių angliavandenilių ekstrakcija iš tepalinių frakcijų. 5.3. Tepalinių frakcijų deparafinavimas. Šie procesai lemia galutinio produkto kokybę ir išeigas.
Praktinis panaudojimas
Naftos frakcijų tyrimai leidžia nustatyti jų tinkamumą skirtingoms technologijoms, prognozuoti išeigas ir užtikrinti atitiktį standartams. Laboratoriniai darbai reikalauja tiksliai aprašyti tyrimo eigą, rezultatų interpretaciją ir mokslinį pagrindimą. Tyrimuose taikomi įvairūs chemijos, fizikos ir mišrių metodų deriniai, kurie leidžia greitai gauti reikiamus rodiklius bei įvertinti produkto kokybę.
Turinio ir praktikiškumo santrauka
- Frakcinė sudėtis ir rektifikavimo principai - pagrindiniai naftos sudėties nustatymo metodai.
- Tankis, lūžio rodiklis, stingimo ir pliūpsnio temperatūros - esminiai naftos charakteristikų rodikliai.
- Mineralinės priemaišos, vanduo, pelenai - kokybės kontrolės ir aplinkosaugos aspektai.
- Dujų, alyvų ir bitumo analizė - platus spektras laboratorinių darbų, skirtų pramoniniams sprendimams.
- Perdirbimo technologijų įtaka produktų kokybei ir išeigoms - praktinės gairės inžinieriams.
Žinių rengimas ir įgūdžių įgijimas laboratorijoje reikalauja išsamaus teorijos supratimo ir praktinės patirties, kuri leidžia savarankiškai atlikti naftos ir jos produktų tyrimus.
Studentams ir magistrantams šioje knygoje pateikiama teorinė dalis, užduotys, klausimai ir praktiniai pavyzdžiai, padedantys įgyti gebėjimų atlikti savarankiškus naftos ir jos produktų tyrimus. Leidinys yra skirtas bakalauro studijų kursų studentams ir gali būti naudingas magistro studijų studentams, siekiantiems gilinti žinias šioje srityje.