TECHNOLOGIA CHEMICZNA PRODUKTY NAFTOWE



Podobne dokumenty
Destylacja z parą wodną

o skondensowanych pierścieniach.

DESTYLACJA JAKO METODA WYODRĘBNIANIA I OCZYSZCZANIA ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH

PROCESY JEDNOSTKOWE W TECHNOLOGIACH ŚRODOWISKOWYCH DESTYLACJA

Opis modułu kształcenia Technologia otrzymywania paliw ciekłych i olejów smarowy z ropy naftowej

RÓWNOWAGA CIECZ PARA W UKŁADZIE DWUSKŁADNIKOWYM

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego

Ćw. nr 1. Oznaczanie składu grupowego frakcji paliwowych metodą FIA

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1275 wydany przez POLSKIE CENTRUM AKREDYTACJI Warszawa, ul.

Opis modułu kształcenia Technologia produkcji paliw i olejów smarowych

Wykonanie destylacji:

ĆWICZENIE WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK POMPY WIROWEJ

Magazynowanie cieczy

ĆWICZENIE 22 WYZNACZANIE CIEPŁA PAROWANIA WODY W TEMPERETATURZE WRZENIA

Piroliza odpadowych poliolefin

PARLAMENT EUROPEJSKI

Gazy rafineryjne w Zakładzie Produkcyjnym PKN ORLEN SA w Płocku gospodarka gazami rafineryjnymi

Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Przemysłowe laboratorium technologii. ropy naftowej i węgla II. TCCO17004l

PVD-COATING PRÓŻNIOWE NAPYLANIE ALUMINIUM NA DETALE Z TWORZYWA SZTUCZNEGO (METALIZACJA PRÓŻNIOWA)

Technika próżni / Andrzej Hałas. Wrocław, Spis treści. Od autora 9. Wprowadzenie 11. Wykaz ważniejszych oznaczeń 13

Warunki izochoryczno-izotermiczne

ODWADNIANIE OSADU NA FILTRZE PRÓŻNIOWYM

ZALEŻNOŚĆ CIŚNIENIA PARY NASYCONEJ WODY OD TEM- PERATURY. WYZNACZANIE MOLOWEGO CIEPŁA PARO- WANIA

KATEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH LABORATORIUM INŻYNIERII CHEMICZNEJ, PROCESOWEJ I BIOPROCESOWEJ

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

PL B1. Sposób rozdziału produktów procesu hydroodsiarczania ciężkiej pozostałości po próżniowej destylacji ropy naftowej

INSTYTUT INŻYNIERII ŚRODOWISKA ZAKŁAD GEOINŻYNIERII I REKULTYWACJI ĆWICZENIE NR 7 BADANIE POMPY II

D E C Y Z J A Prezesa Agencji Rezerw Materiałowych Nr BPI 18/I/16 w sprawie udzielenia pisemnej interpretacji przepisów dotyczących opłaty zapasowej

Technologia chemiczna. Zajęcia 2

PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1. (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. C10G 7/06 (2006.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 297

Rektyfikacja - destylacja wielokrotna. Wpisany przez Administrator czwartek, 05 lipca :01 -

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

DZIAŁ 2 ŹRÓDŁA ENERGII przygotowanie do sprawdzianu

Ściąga eksperta. Mieszaniny. - filmy edukacyjne on-line Strona 1/8. Jak dzielimy substancje chemiczne?

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Materiały i tworzywa pochodzenia naturalnego

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ

POLITECHNIKA GDAŃSKA

WNIKANIE CIEPŁA PRZY WRZENIU CIECZY

AUTOMATYKA I STEROWANIE W CHŁODNICTWIE, KLIMATYZACJI I OGRZEWNICTWIE L4 STEROWANIE KOLUMNĄ REKTYFIKACYJNĄ

A4.04 Instrukcja wykonania ćwiczenia

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

(54) Sposób wydzielania zanieczyszczeń organicznych z wody

Trociny, wióry, ścinki, drewno, płyta wiórowa i fornir zawierające substancje niebezpieczne Osady z zakładowych oczyszczalni ścieków

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

PL B1. Sposób wytwarzania ciekłych węglowodorów i instalacja do wytwarzania ciekłych węglowodorów

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

Badanie zależności temperatury wrzenia cieczy od ciśnienia

APARATURA W OCHRONIE ŚRODOWISKA - 1. WPROWADZENIE

PIROLIZA. GENERALNY DYSTRYBUTOR REDUXCO :: ::

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

C 6 H 12 O 6 2 C 2 O 5 OH + 2 CO 2 H = -84 kj/mol

Ćwiczenie 5: Wymiana masy. Nawilżanie powietrza.

Wzorcowanie mierników temperatur Błędy pomiaru temperatury

KRYSTALIZACJA JAKO METODA OCZYSZCZANIA I ROZDZIELANIA SUBSTANCJI STAŁYCH

Utylizacja osadów ściekowych

Zatwierdzam do stosowania od dnia

Wskaźnik szybkości płynięcia termoplastów

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie ciepła właściwego cieczy metodą kalorymetryczną

Laboratorium z Konwersji Energii. Kolektor słoneczny

Pomiary ciepła spalania i wartości opałowej paliw gazowych

Laboratorium z Konwersji Energii SILNIK SPALINOWY

Ćwiczenie 3. Otrzymywanie i badanie właściwości chemicznych alkanów, alkenów, alkinów i arenów.

RAF-2. Sprawozdanie o produkcji i obrocie produktami naftowymi. w jednostkach naturalnych tony

Kaskadowe urządzenia do skraplania gazów

Opis modułu kształcenia Przygotowanie i destylacja ropy naftowej

Rodzaj odpadu Ilość Proces R/D Sposób i miejsce magazynowania Odpady niebezpieczne Barwniki i pigmenty zawierające substancje 500,00 R12/R13.

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA ABSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA

ROZDZIELANIE I OCZYSZCZANIE SUBSTANCJI. DESTYLACJA.

BILANS CIEPLNY CZYNNIKI ENERGETYCZNE

Operacje wymiany masy oraz wymiany ciepła i masy

1 ekwiwalent 2 ekwiwalenty 2 krople

Odwadnianie osadu na filtrze próżniowym

Obiegi gazowe w maszynach cieplnych

WNIKANIE CIEPŁA PRZY KONDENSACJI PAR

Wykład 3. Diagramy fazowe P-v-T dla substancji czystych w trzech stanach. skupienia. skupienia

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. opracowali dr L.Bartel, dr M.Wasiak

Zatwierdzam do stosowania od dnia

Zadanie 1. Zadanie 2.

Awaryjne przetłaczanie amoniaku w zdarzeniach komunikacyjnych założenia metody. Warszawa, 01 grudzień 2014r. Barszcz Robert

KATALIZATOR DO PALIW

Para pozostająca w równowadze z roztworem jest bogatsza w ten składnik, którego dodanie do roztworu zwiększa sumaryczną prężność pary nad nim.

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 7

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

Metrologia cieplna i przepływowa

ODWADNIANIE OSADÓW PRZY POMOCY WIRÓWKI SEDYMENTACYJNEJ

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

Zaawansowane oczyszczanie

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie entalpii parowania wody na podstawie pomiaru temperaturowego współczynnika prężności pary

Wersja z dnia: Metoda piknometryczna jest metodą porównawczą. Wyznaczanie gęstości substancji ciekłych

NAGRZEWANIE ELEKTRODOWE

Urządzenie do rozkładu termicznego odpadów organicznych WGW-8 EU

Zagadnienia hydrokonwersji olejów roślinnych i tłuszczów zwierzęcych do węglowodorowych bio-komponentów parafinowych (HVO)

Transkrypt:

TECHNOLOGIA CHEMICZNA PRODUKTY NAFTOWE SKŁAD FRAKCYJNY ROPY NAFTOWEJ I JEJ PRODUKTÓW Wrocław 2011

SPIS TREŚCI 1. WSTĘP 1.1. Definicja ropy naftowej 1.2. Procesy przetwarzania ropy naftowej i podstawowe rodzaje produktów 2. DESTYLACJA PRÓŻNIOWA 2.1. Analiza składu frakcyjnego ropy naftowej i produktów jej przeróbki metodą destylacji próżniowej 2.1.1. Wstęp 2.1.2. Zakres destylacji próżniowej 2.1.3. Wytwarzanie próżni 2.1.4. Pomiar próżni 2.1.5. Metoda oznaczania składu frakcyjnego instrukcja do ćwiczenia 3. SPRAWOZDANIE Wykorzystano materiały śp. dr inż. Lecha Kieżela Ćwiczenia Laboratoryjne z Chemii i Technologii Ropy Naftowej, Laboratorium II, Praca Zbiorowa, Wrocław 1973 2

1. WSTĘP 1.1. Definicja ropy naftowej Ropa naftowa naturalny, węglowodorowy surowiec energetyczny, powstały z materii organicznej obumarłych organizmów w wyniku przebiegu reakcji biochemicznych, chemicznych i geochemicznych. Ropa naftowa jest cieczą o charakterystycznym zapachu i żółtobrunatnej, zielonkawej lub czarnej barwie (bardzo rzadko bywa bezbarwna lub czerwonawa). Pod względem chemicznym ropa naftowa stanowi jednorodną mieszaninę węglowodorów parafinowych (alkanów), naftenowych (cykloalkanów) i aromatycznych (arenów). Zawiera także organiczne związki siarki, tlenu, azotu, związki metaloorganiczne oraz składniki mineralne (związki żelaza, krzemu, wanadu, sodu, niklu i innych metali). 1.2. Procesy przetwarzania ropy naftowej i podstawowe rodzaje produktów Pozyskiwanie produktów handlowych wymaga prowadzenia szeregu procesów technologicznych. Pierwszym stopniem przerobu surowca w obrębie rafinerii jest podział na frakcje podczas destylacji atmosferycznej i próżniowej.. W kolejnych etapach frakcje są konwertowane (kraking termiczny, katalityczny, hydrokraking), ulepszane (reforming katalityczny, izomeryzacja, alkilacja), oczyszczane (hydrorafinacja) i kierowane do komponowania określonych produktów. Ropa naftowa jest surowcem, z którego uzyskuje się wiele niezbędnych dla funkcjonowania społeczności produktów. Różnią się one między sobą właściwościami fizycznymi, chemicznymi i zastosowaniem. Do palety produktów handlowych należą: Paliwa: Środki smarne: paliwa gazowe (LPG), paliwa benzynowe, paliwa lotnicze, oleje napędowe, lekkie oleje opałowe, oleje smarowe, smary plastyczne, Parafiny i cerezyna, Asfalty, Rozpuszczalniki Surowce petrochemiczne 3

2. DESTYLACJA PRÓŻNIOWA Destylacja jest procesem polegającym na przeprowadzeniu substancji ze stanu ciekłego w stan gazowy z następującą kondensacją do postaci ciekłej. W przypadku próbek naftowych, charakteryzujących się szerokim zakresem temperatury wrzenia, równocześnie zawierających bardzo dużo składników o zbliżonej temperaturze wrzenia destylacja jest jedną z najważniejszych metod charakterystyki technologicznej rop naftowych i użytkowej produktów. Skład frakcyjny to podstawowy element charakterystyki surowych rop naftowych i produktów naftowych oraz kontroli procesowej w rafinerii. Skład frakcyjny surowców rafineryjnych jest wykorzystywany do prognozowania uzysków poszczególnych frakcji w procesie destylacji przemysłowej i oceny ekonomicznej przeróbki ropy naftowej. Skład frakcyjny jest wskaźnikiem właściwości eksploatacyjnych benzyny, a także ważnym wskaźnikiem jakości olejów napędowych i smarowych.. 2.1. Analiza składu frakcyjnego ropy naftowej i produktów jej przeróbki metodą destylacji próżniowej Wraz ze wzrostem temperatury cieczy wzrasta również prężność jej par nad powierzchnią cieczy. Wrzenie cieczy następuje w momencie gdy, prężność par nad powierzchnią cieczy jest równa ciśnieniu zewnętrznemu. Wrzenie mieszanin jest bardziej złożone. W tym przypadku prężność par mieszaniny jest określana przez sumę prężności parcjalnych par poszczególnych składników mieszaniny. Dla mieszanin prostych w skład, których wchodzą znane ilości znanych składników, temperaturę wrzenia mieszaniny można obliczyć znając zależności prężności par od temperatury dla poszczególnych składników. W przypadku złożonych mieszanin jakimi są ropy naftowe i jej produkty, wobec braku znajomości szczegółowego ich składu nie można obliczyć ich temperatury wrzenia. Produkty naftowe ze względu na złożony skład nie mają określonej temperatury wrzenia. Wrzenie tych produktów zachodzi w szerokim zakresie temperatury, praktycznie do około 600 o C. Dla określenia tzw. charakterystyki destylacyjnej tych cieczy, stanowiącej jedną z podstawowych informacji o danym produkcie naftowym (frakcji), określa się zazwyczaj następujące wartości: - temperaturę początku wrzenia, 4

- temperaturę, do jakiej destyluje określona ilość cieczy wyrażona w procentach objętościowych (masowych), - temperaturę końca destylacji. Trudność przedstawia fakt, że charakterystyka destylacyjna obejmuje zazwyczaj w praktyce produkty wrzące do 550 o C, zaś produkty naftowe mogą być w sposób zachowawczy ogrzewane do temperatury 360 380 o C. Powyżej tej temperatury, część składników zawartych w produktach naftowych ulega rozkładowi, zmienia się skład analizowanego produktu i charakterystyka destylacyjna traci swój praktyczny sens. Aby umożliwić charakterystykę destylacyjną wysokowrzących produktów naftowych w warunkach zachowawczych destylację prowadzi się pod zmniejszonym ciśnieniem jako destylację próżniową. W poniższym zestawieniu podano dla przykładu zmianę temperatury końca wrzenia mazutu z ropy romaszkińskiej w zależności od ciśnienia: Ciśnienie, [N/m 2 ] Temperatura wrzenia, [ o C] 101.308 540 93.310 530 13.330 406 6.665 400 3.999 393 3.332 387 2.399 384 2.133 373 1.333 326 666 270 266 250 133 220 13.3 170 1.33 120 Znając wartość ciśnienia i temperatury wrzenia cieczy pod tym ciśnieniem, można obliczyć temperaturę wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym. Do tego celu służy szereg równań empirycznych, jak równanie Cokes a, Antoine a, Ramsey a czy Ashwood a. Korzystanie z równań empirycznych jest bardzo pracochłonne oraz wymaga zazwyczaj oznaczenia danych dla cieczy wzorcowych. Z tego względu, aby uprościć interpretację wyników destylacji próżniowej opracowano nomogramy dla charakterystyki destylacyjnej produktów naftowych, które w sposób graficzny umożliwiają określenie 5

temperatury wrzenia produktów naftowych pod ciśnieniem atmosferycznym na podstawie znajomości temperatury wrzenia pod danym obniżonym ciśnieniem. Nomogramy opracowane są na podstawie danych doświadczalnych i słuszne są dla danego układu aparaturowego i sposobu prowadzenia destylacji. Z tego względu aparatura i sposób destylacji próżniowej produktów naftowych jest ujęty odpowiednimi normami, np. rosyjska GOST, amerykańska ASTM, niemiecka DIN 51567. Każda z wymienionych norm cytuje nomogram dla interpretacji wyników destylacji normalnej na ciśnienie atmosferyczne. Różnice między wynikami destylacji prowadzonej wg wymienionych norm nie są duże, różnice temperatur pod ciśnieniem atmosferycznym wynoszą od 3 do 8 o C. W praktyce laboratoryjnej destylację próżniową stosuje się dla preparatywnego rozdziału składników substancji wysokowrzących oraz w celach analitycznych dla oznaczenia składu frakcyjnego różnego rodzaju substancji. Destylacja w głębokiej próżni (np. destylacja molekularna) stanowi narzędzie dla precyzyjnego rozdziału oraz identyfikacji połączeń chemicznych w złożonych mieszaninach wysokowrzących. Destylacja próżniowa stanowi również powszechnie stosowaną operację technologiczną. W przemyśle rafineryjnym destylacja próżniowa stanowi podstawową operację, która stosowana jest w celu rozdziału wysokowrzących składników ropy naftowej. 2.1.2. Zakres destylacji próżniowej W zależności od wartości ciśnienia (próżni) w jakim prowadzona jest destylacja, wyróżnia się następujące zakresy destylacji próżniowej: 1. Destylacja próżniowa zwykła zakres cisnienia 101,3 10,7 kn/m 2, stosowana jest w przemyśle i w laboratoriach do rozdziału produktów o niezbyt wysokiej temperaturze wrzenia w warunkach normalnych, do odparowania rozpuszczalników, wody, itp., 2. Destylacja próżniowa średnia zakres ciśnienia 2,7 7 kn/m 2 stosowana w przemyśle i w laboratoriach dla rozdziału wysokowrzących produktów, m.in. w przemyśle rafineryjnym dla głębokiej destylacji ropy naftowej do temperatury wrzenia 550 600 o C w warunkach normalnych. 3. Destylacja próżniowa niska zakres ciśnienia 666 1,33 N/m 2, stosowana głównie w praktyce laboratoryjnej dla analizy frakcyjnej i rozdziału substancji o wysokiej temperaturze wrzenia w warunkach normalnych oraz substancji o niskiej stabilności 6

termicznej. Ze względu na znaczne koszta związane z wytworzeniem próżni w tym zakresie, destylacja taka stosowana jest w przemyśle tylko w wyjątkowych przypadkach i w niewielkiej skali, np. przemysł farmaceutyczny. 4. Destylacja próżniowa głęboka zakres ciśnień 1,33 N/m 2 0,13 mn/m 2, stosowana w praktyce laboratoryjnej dla rozdziału i analizy wysokowrzących lub nietrwałych substancji, np. destylacja molekularna. 5. Destylacja ultrapróżniowa zakres ciśnień poniżej 0,13 mn/m 2, stosowana dla celów specjalnych, np. do wytwarzania rozrzedzonego strumienia par w niektórych metodach analizy instrumentalnej. 2.1.3. Wytwarzanie próżni Dla uzyskania próżni w układzie destylacyjnym w zależności od zakresu cisnienia, stosowane są różnego rodzaju pompy próżniowe. W zależności od zasady działania i zakresu stosowalności rozróżnia się następujące typy pomp próżniowych: 1. Pompy tłokowe suche: ssanie wywołane jest przez ruch tłoka w cylindrze. Jako czynnik uszczelniający i smarujący stosuje się olej. Pompy tłokowe suche jednostopniowe stosowane są do wytwarzania próżni rzędu 2,67 kn/m 2, wielostopniowe 13,3 N/m 2. 2. Pompy tłokowe mokre: ssanie wywołane jest przez ruch tłoka w cylindrze w obecności fazy ciekłej (woda, roztwory lub inne ciecze), która stanowi czynnik smarujący i uszczelniający. Pompy tego typu stosowane są do zasysania mieszanin par i gazów przy czym w układzie pompy następuje zazwyczaj kondensacja par. Zakres stosowalności pomp tego typu ogranicza prężność par kondensatu w warunkach pracy pompy. W przypadku wody można uzyskać próżnię ok. 2,67 kn/m 2. 3. Pompy rotacyjne mokre: ssanie wywołane przez ruch obrotowy wirnika wewnątrz cylindra w obecności fazy ciekłej. Pompy te podobnie jak pompy tłokowe mokre służą do zasysania mieszanin par i gazów. Faza ciekła stanowi czynnik uszczelniający i smarujący. Zakres stosowalności ogranicza prężność par fazy ciekłej w warunkach pracy pompy. 4. Pompy rotacyjne suche: ssanie wywołane jest przez mimośrodowy ruch wirnika wewnątrz gładzi cylindra. Pompy te bez próżni wstępnej mogą być stosowane do ciśnień rzędu 13,3 N/m 2, z próżnią wstępną (ok. 2,67 kn/m 2 ) do 0,13 N/m 2. 7

5. Pompy rotacyjne olejowe: ssanie wywołane jest.ruchem obrotowym rotora kulistego lub suwakowego wewnątrz cylindra. Czynnikiem smarującym oraz odprowadzającym ciepło jest olej utrzymywany w obiegu w czasie pracy pompy. Pompy tego typu jednostopniowe mają zastosowanie dla wytwarzania próżni rzędu 13,3 N/m 2 (z próżnią wstępną (ok. 2,67 kn/m 2 ) do 1,33 N/m 2, wielostopniowe do 0,13 N/m 2. 6. Pompy strumieniowe cieczowe: ssanie wywołane jest przez energię kinetyczną strumienia cieczy wypływającego z dużą szybkością z dyszy. Strumień cieczy porywając ze sobą cząstki gazu z najbliższego otoczenia powoduje obniżenie cisnienia w układzie. Najczęściej stosowane pompy strumieniowe to pompy wodne, zakres ich stosowalności jest teoretycznie równy prężności pary wodnej w temperaturze pracy pompy. 7. Pompy strumieniowe parowe: ssanie wywołane jest przez energię kinetyczną strumienia par wypływającego z dużą szybkością z dyszy. Jako czynnik nośny stosuje się parę wodną w pompach o dużej mocy, m.in. w pompach przemysłowych oraz pary rtęci lub pary oleju. Wielostopniowe pompy strumieniowe, z para wodną jako czynnikiem nośnym stosowane są do ciśnień ok. 1,33 kn/m 2. Pompy strumieniowe rtęciowe i olejowe stosowane są do wytwarzania próżni rzędu 0,13 N/m 2. Pompy strumieniowe parowe (para wodna) stosowane są do wytwarzania próżni w warunkach przemysłowych, m.in. w instalacjach destylacji próżniowej ropy naftowej. 8. Pompy molekularne: ssanie wytwarzane jest przez obracające się z dużą szybkością w obudowie bębny lub tarcze. Odległość powierzchni części wirującej od powierzchni wewnętrznej obudowy jest mniejsza od średniej drogi swobodnej cząstek usuwanego gazu pod utrzymywanym ciśnieniem. Obracający się wirnik porywa ze sobą cząstki gazu utrzymując w układzie próżnię. Pompy molekularne, zazwyczaj wielostopniowe stosuje się do uzyskania głębokich próżni, rzędu 13,3 mn/m 2 przy czym wymagana jest próżnia wstępna ok. 13,3 N/m 2. 9. Pompy dyfuzyjne: ssanie wytwarza strumień par wypływających z dyszy. Przy jednoczesnej dyfuzji cząstek gazu wypompowywanego i par nośnych w strefie chłodzenia następuje rozdział cząstek gazu i par nośnych, gaz jest odprowadzany z strefy chłodzenia przez pompy wstępne, pary nośne ulegają kondensacji i zawracane są do obiegu po uprzednim odparowaniu w odparowalniku pompy. Jako pary nośne stosuje się zazwyczaj pary rtęci lub specjalnych olejów (Apiezon, oleje silikonowe, ftalany butylu). Wielostopniowe pompy dyfuzyjne umożliwiają uzyskanie próżni 8

wstępnej rzędu 1,33 mn/m 2. Stosując odpowiednie pompy dyfuzyjne olejowe oraz głęboką próżnię wstępną 1,33 N/m 2 można uzyskać próżnię 0,13 N/m 2. 2.1.4. Pomiar próżni Do pomiaru niskich ciśnień służy szereg przyrządów, których działanie oparte jest na wykorzystaniu zjawisk fizycznych. Można je podzielić na następujące grupy: 1. Przyrządy działające na zasadzi zjawiska odkształceń sprężystych. Należą tu manometry z rurką Burtona oraz wakuometry membranowe. Przyrządy te umożliwiają pomiar ciśnień do 1,33 kn/m 2. Możliwy jest pomiar ciągły z rejestracją ciśnienia. 2. Wakuometry hydrostatyczne, pracujące na zasadzie naczyń połączonych. Do tej grupy należą manometry rtęciowe lub olejowe (rurkowe) oraz wagi pierścieniowe. Zakres pomiaru do 133 N/m 2, a w przypadku wakuometrów rurkowych olejowych do 13,3 N/m 2. Istnieje możliwość ciągłego odczytu zaś dla wag pierścieniowych również ciągłość rejestracji pomiaru. 3. Wakuometry działające na zasadzie zmiany objętości gazu pod działaniem ciśnienia. Do tej grupy należą wakuometry McLeoda, Edwarda i Leybolta. Umożliwiają one zazwyczaj tylko doraźny pomiar ciśnienia w zakresie 13,3 N/m 2 1,33 mn/m 2 bez automatycznej rejestracji wyników pomiaru. 4. Wakuometry oporowe działające na zasadzie zmiany przewodnictwa elektrycznego elementu oporowego w zależności od ciśnienia. Najczęściej stosowanym wakuometrem tego typu jest wakuometr Piraniego umożliwiający ciągły pomiar i rejestrację ciśnienia. Do pomiaru bardzo głębokich próżni służą wakuometry pracujące na zasadzie wykorzystywania zmiany własności kinetycznych drobin gazu ze zmianą ciśnienia (np. wakuometr Monda i Pickels a), wakuometry tarciowomolekularne oraz wakuometry pracujące na zasadzie wykorzystania zjawisk jonizacji przy wyładowaniach elektrycznych w gazach, manometry te są przydatne do pomiarów szacunkowych głębokości próżni, do ciśnień rzędu 0,13 N/m 2.. 2.1.6. Metoda oznaczania składu frakcyjnego - ćwiczenie Zakres stosowania 9

Poniższa metoda może być stosowana do określenia temperatury wrzenia i składu frakcyjnego surowych rop naftowych, pozostałości ropnych, olejów smarowych i innych produktów naftowych z wyłączeniem benzyn i nafty. Jednostki miar - wydajność - % masowy wsadu, - temperatura - o C, - ciśnienie N/m 2 (mmhg) Aparatura do destylacji Aparatura do destylacji jest przedstawiona na rys. 1. W skład aparatury wchodzą: - kolba destylacyjna, poj. 500 lub 1000 ml (1) - deflegmator (2) - odbieralnik prostokątny (3) - odbieralniki frakcyjne (4) - zimny łapacz (5) - promienniki podczerwieni o mocy 250 i 500 W w oprawce, umieszczone na statywie. Rys.1. Schemat zestawu aparatury do destylacji próżniowej produktów naftowych 10

W celu uniknięcia strat cieplnych, promiennik podczerwieni wraz z kolbą destylacyjną umieszczono w ciepłochronnej obudowie, a deflegmator osłonięto masą izolacyjną. Do pomiaru temperatury stosowany jest termometr bagietkowy o zakresie 0 360 o C umieszczony w kieszeni na szczycie deflegmatora. Do pomiaru ciśnienia stosowany jest manometr McLeoda o zakresie 1,33 133 N/m 2 (Rys. 2). Rys.2. Manometr McLeoda Do wytwarzania próżni w układzie destylacyjnym stosowana jest jednostopniowa rotacyjna pompa olejowa. Urządzenia pomocnicze i odczynniki:. - naczynie Dewara, - sekundomierz, - odbieralniki frakcyjne, - waga techniczna - mieszanina aceton-benzen (A:B = 1:1) - alkohol etylowy - benzyna apteczna - siarczan sodu bezwodny 11

- smar silikonowy - lód WYKONANIE ĆWICZENIA Celem niniejszego ćwiczenia jest oznaczenie składu frakcyjnego frakcji olejów smarowych (smarowy olej lekki, średni i ciężki) metodą destylacji próżniowej i określenie wybranych właściwości uzyskanych frakcji. Przygotowanie aparatury Zważyć kolbę destylacyjną (1), zimny łapacz (5) i odbieralniki (4). W kolbie destylacyjnej odważyć ok. 200-300 g oleju, a następnie wrzucić kamyki wrzenie (ok. 3 g). Przed zmontowaniem aparatury dokładnie nasmarować wszystkie szlify smarem silikonowym. Elementy aparatury zmontować w zestaw przedstawiony na rys. 1. Na kolbę destylacyjną i deflegmator (2) nałożyć osłonę izolacyjną, a w kieszeni deflegmatora umieścić termometr bagietkowy. Deflegmator połączyć z odbieralnikiem prostokątnym (3), który w dolnej części - poprzez kran (a) połączony jest z odbieralnikiem, a w górnej poprzez kran (b) z zimnym łapaczem (5). Do układu dołączyć manometr i pompę próżniową. Krany (a), (b) i (c) służą do włączania próżni w całym układzie lub odcinania jej od części destylacyjnej. Podczas oddzielania frakcji benzynowej oraz naftowej odbieralniki frakcyjne (4) należy umieścić w łaźni z lodem, a zimny łapacz (5) w naczyniu Dewara z mieszaniną oziębiającą (alkohol etylowy-suchy lód). Oddzielanie poszczególnych frakcji prowadzi się w określonych zakresach temperatury. Oddzielanie frakcji oleju lekkiego (280-360 o C) Przy zamkniętym kranie (a) zamknąć kran (b), a kran (c) ustawić w pozycji umożliwiającej włączenie próżni do odbieralnika oleju lekkiego. Po uzyskaniu na manometrze skróconym ciśnienia poniżej 133 N/m 2 otworzyć kran (a), włączyć ogrzewanie kolby (przez odpowiednie ustawienie autotransformatora) i prowadzić destylację z szybkością 2 ml/min (ok. 15 kropel na 10s). Pomiaru ciśnienia dokonywać w temperaturze o ok. 10 o C niższej od przewidywanej temperatury odpowiadającej 360 o C pod ciśnieniem normalnym. Należy w tym przypadku skorzystać z nomogramu dzięki któremu przy znanej wartości ciśnienia i temperatury wrzenia cieczy pod tym ciśnieniem można określić temperaturę wrzenia cieczy pod ciśnieniem atmosferycznym 12

Oddzielanie frakcji oleju średniego (360-445 o C) Frakcję oleju średniego oddzielić z zachowaniem takiej samej szybkości destylacji jak wyżej. Odbieralnika frakcyjnego nie należy chłodzić lodem. Ze względu na możliwość krystalizowania się parafiny w spływającym destylacie kran (a) i rurkę spływową do odbieralnika należy ogrzewać promiennikiem podczerwieni. Oddzielanie frakcji oleju średniego (445 540 o C) Destylację prowadzić jak wyżej. od koniec destylacji dopuszczalny jest spadek szybkości destylacji do ok. 10 kropel/10 s, niedopuszczalny jest natomiast wzrost ciśnienia w układzie o 26,7 N/m 2. W przypadku wyraźnego wzrostu ciśnienia lub pojawienia się białych par w odbieralnikach destylację należy powtórzyć (rozkład termiczny próbki) Zakończenie destylacji Po uzyskaniu na termometrze temperatury odpowiadającej 540 o C należy wyłączyć ogrzewanie kolby destylacyjnej oraz zdjąć osłony izolacyjne z kolby i deflegmatora. Po upływie 1 minuty doprowadzić manometr McLeoda do położenia wyjściowego, otworzyć krany (b) i (c), wyłączyć pompę próżniową i promiennik ogrzewający kran (a). Odłączyć od aparatury kolbę destylacyjną i odbieralnik frakcyjny a deflegmator i odbieralnik prostokątny przemyć małą ilością benzyny. Uzyskany roztwór zebrać w zważonej parownicy i odparować rozpuszczalnik na łaźni wodnej. Pozostałość po odparowaniu dołączyć do frakcji oleju ciężkiego. Odebraną frakcję oleju ciężkiego i pozostałość podestylacyjną zważyć. Czyszczenie aparatury Po usunięciu pozostałości z kolby destylacyjnej i frakcji oleju ciężkiego z odbieralnika, wprowadzić do kolby destylacyjnej 200 ml mieszaniny A:B, zestawić aparaturę, odłączyć manometr i pompę próżniową. Po podłączeniu ogrzewania prowadzić destylację. Po przedestylowaniu ok. 2/3 ilości wsadu wyłączyć ogrzewanie, ochłodzić układ, odebrać destylat i pozostałość z kolby destylacyjnej. Przemytą aparaturę zestawić ponownie i wysuszyć przez włączenie pompy próżniowej i niewielkiego ogrzewania kolby destylacyjnej. 13

Sprawozdanie z ćwiczenia Sprawozdanie powinno zawierać: - krótki wstęp teoretyczny, - cel ćwiczenia, -przebieg ćwiczenia, - wyniki w formie stabelaryzowanej Surowiec Frakcja I Frakcja II Frakcja III Zakres temperatury w warunkach destylacji Ciśnienie Zakres temperatury pod ciśnieniem atm. Bilans masowy [ o C] [mmhg] [ o C] [g] [% mas.] Straty destylacji próżniowej 100 100 - (I-III) UWAGA Aparatura do destylacji próżniowej pracując pod ciśnieniem 13,3 N/m 2 stwarza niebezpieczeństwo dla obsługi (implozja), dlatego wszystkie czynności wykonywać zgodnie z instrukcją i obowiązkowo za szybą w okularach ochronnych. 14