CHEMIA II KOLO

1. Kraking termiczny rozkład produktów naftowych w podwyższonej temp. i b. wysokim ciśn. (470-550 C; 1,7-7 MPa), otrzymujemy duże ilości węglowodorów nienasyconych (L.O. ok.60)

2. Kraking katalityczny rozkład produktów naftowych wobec katalizatora (glinokrzemianu),(450-510 C; 0,12-0,25 MPa) Celem jest przerobienie cięższych frakcji na lżejsze. Surowcami mogą być nafta, oleje gazowe, pozostałości podestylacyjne (mazut+gudron) otrzymujemy benzyny (L.O. 92) i gazy krakingowe, olej napędowy i opałowy lub przerobienie pozostałości na oleje smarowe lub ciężkie oleje napędowe

3. Demineralizacja wody.

Polega na usunięciuz wody wszystkichkationów i anionów.

Kt-H+NaCl→Kt-Na+HCl

2Kt-H+CaSO4→KtCa+H2SO4

An-OH+HCl→An-Cl+H2O

2An-OH+HCl→AnSO4+2H2O

4. Depresatory zapobiegają wytrącaniu się parafiny. Dodane do oleju obniżają temperaturę krzepnięcia. Dodatki depresująco - myjące stosuje się w celu usunięcia osadów i utrzymania zmytych osadów w zawiesinie, wadą jest przyśpieszanie starzenia oleju. Dodatki te stosuje się razem z inhibitorami korozji i utleniania.

5. Deparafinacja - odparafinowanie: oleje rafinowane rozpuszcza się w rozpuszczalnikach selektywnych, a nastepnie chłodzi się do tenp -20*C. Wskutek chłodzenia wytrąca się parafina, którą oddziela się w zespole filtrów. Następnie w kolumnach destylacyjnych oddziela się rozpuszczalniki od uzyskanych produktów

6. Hydrorafinacja - usuwanie związków siarki, azotu, tlenu, węglowodorów nienasyconych z frakcji destylacji ropy naftowej lub smoły węglowej przez działanie wodorem. Prowadzona w temp 150-380*C, pod cisnieniem p= 2-6 MPa w obecności katalizatorów.

7. Liczba oktanowa- określa zdolność paliwa do spalania wybuchowego (jeżeli L.O. zbyt wysoka to stuki w silniku).L.O. dotyczy benzyn. Prędkość spalania 25-30m/s, spalanie detonacyjne; 2000-5000m/s- powoduje stuki i spadek mocy.

L.O.=0 dla n-heptanu; L.O.=100 dla izooktanu.

L.O.- uzyskuje się poprzez porównanie spalania w silniku wzorcowym paliwa badanego ze spalaniem n-heptanu i izooktanu.

Liczba cetanowa- określa zdolność paliw dla silników wysokoprężnych do samozapłonu. Jeżeli L.C. jest zbyt małe to występują zaburzenia w pracy silnika. L.C.=100 dla cetanu C16H34; L.C.=0 dla alfametylonaftalenu.

Silniki szybkoobrotowe L.C.=60-70; średnioobrotowe L.C.>35; wolnoobrotowe L.C.>25.

Im L.C. większe tym zwłoka zapłonu mniejsza, co zapewnia łagodniejszą pracę silnika bez nadmiernych naprężeń od ciśn. i stuków.

Liczba koksowania; liczba określająca w procentach ciężarowych ilości pozostałego koksu z oleju przy jego całkowitym spaleniu i wyprażeniu (bez dostępu powietrza w znormalizowanych warunkach). Metody pomiaru: Conradsona i Ransbaltona .

Liczba ta charakteryzuje skłonność paliwa do tworzenia przy jego dużym podgrzewaniu osadów, nagarów, koksów, laków; im LK wyższa tym gorzej, więcej pozostaje osadów.

Zasada oznaczania pozostałości po koksowaniu wg. Conradsona polega na odparowaniu i termicznym rozkładzie badanego produktu naftowego, a następnie na wyprażeniu - bez dostępu powietrza - otrzymanej pozostałości, której masę oznacza się wagowo

8. SAE - klasy lepkości W-oleje zimowe, mamy siedem klas lepkości(5W,10W,15W,20W,25W), letnie(20,30,40,40,50,60). Im większa liczba tym lepkość rośnie. Lepkość jest normowana dla zimowych (-190C) dla letnich (990C). Ponadto mamy oleje sezonowe, które dzięki dodatkom lepkościowym mają duże WL(wskaźnik lepkości)

API (American Petrolium Insitute) dwie grupy C-serwice (iskrowe) i C-comercial (wysokoprężne)

(SA,SB,..SH) (CA,CB..). druga litera określa stopień uszlachetnienia oleju.

CA-zawierają komplet dodatków uszlachetniających i zabezpieczających silnik przed korozją łożysk i tworzenia się wysokotemperaturowych osadów

CB-zawierają komplet dodatków uszlachetniających i stosowane dla silników wysokoprężnych niedoładowanych pracujących w umiarkowanych warunkach i zasilanych paliwem wysoko siarkowym

CC-komplet dodatków zabezpieczających prze korozją i osadami dla silników wysokoprężnych doładowanych warunki umiarkowane i ciężkie

CD-komplet dodatków zabezpieczających przed korozją i osadami wysokotemperaturowymi, w silnikach doładowanych warunki ciężkie, paliwo wysokosiarkowe

9. Twardość wody nadają jej rozpuszczone w niej sole, głównie wapnia i magnezu; zawartość soli innych metali, na przykład żelaza i manganu, jest na ogół znikoma. Twardość wody wynikająca z rozpuszczonych w niej soli wapnia nazywa się twardością wapniową, a pochodząca od soli magnezu - twardością magnezową. Twardość ogólna, bądź całkowita to suma twardości wapniowej i magnezowej. Biorąc pod uwagę rodzaje soli wapnia i magnezu rozróżnia się twardość węglanową (zwaną przemijającą), wywołaną głównie przez wodorowęglany, a rzadziej przez węglany, oraz twardość niewęglanową (dawniej zwaną stałą), spowodowaną przez inne związki, najczęściej chlorki i siarczany. Twardość węglanowa i niewęglanowa stanowi w sumie twardość ogólną.

5mval/dm3 wyrazić w On i ppm CaCO3 :

1 mval/dm3 = 2,80 On 1 On = 0,357 mval/dm3

5mval/dm3 = 2,80 * 5 =14 On

5mval/dm3 = 5 *50 = 250 ppm CaCO3

10. Metody zmiękczania wody : a. fizyczne, b. termiczne, c. chemiczne, d. fizykochemiczne.

Wybór metody zależy przede wszystkim od jakości oraz ilości zanieczyszczeń w wodzie surowej, a następnie od jej przeznaczenia.

Chemiczne zmiękczanie wody polega na dodaniu do niej określonych chemikaliów, które powodują wytrącenie się jonów wapnia i magnezu w postaci trudno rozpuszczalnych związków. Najczęściej stosuje się węglan sodu, wodorotlenek sodu i sole sodu kwasu fosforowego.

Reakcje zmiękczania węglanem sodu:

Ca(HCO3)2 + Na2CO3 → CaCO3(S) + 2NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 → MgCO3(S) + 2NaHCO3

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3(S) +2NaCl

MgSO4 + Na2CO3 → MgCO3(S) + Na2SO4

11. Zmiękczanie wody sodą kaustyczną (NaOH): jest to metoda chemiczn. Stosujemy ja gdy twardość weglanowa jest w przybliżeniu równa tw. niewęglanowej.

Ca(HCO3)2 + 2NaOH = CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 4NaOH = Mg(OH)2 + 2Na2C)3 + 2H2O

MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 +Na2SO4

MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl

Metoda chemiczna polega na dodaniu do wody określonych chemikaliów, które powodują wytrącenie się jonów wapnia i manganu w postaci trudno rozpuszczalnych związków.

12. Dlaczego tlen jest nieporzadany w wodzie kotłowej: Tlen zawatry w wodzie kotłowej stwarza najwielsze niebezpieczeństwa korozji wewnątrz kotłowej ze względu na role tlenu jako depolaryzatora w procesie korozji elektrochemicznej tworząc lokalne ogniwa korozyjne. Obecność zanieczyszczeń koloidalnyc w kotle powoduje - pienienie się wody, - tworzenie się kamienia kotłowego, - tworzenie się dodatkowych zarodków pęcherzyków pary (obecność CO2 tez jest szkodliwa - korozja)

Zapobieganie: - usuwanie cztnnikow powodujących korozje, -odgazowywanie wody zasilajacej, - doprowadzanie il tlenu o p= 20 bar

Sposoby odgazowywania: -odgazowywanie termiczne: droga usuniecia O2 i CO2 z wykorzystaniem zjawisk zmiejszenia rozpuszczalnosci w wodzie gdy rosnie temp. -odgazowywanie chemiczne; siarczkiem IV sodu Na2SO3 + 0,5 O2 = NaSO4 w nadmiarze Na2SO3 ulega hydrolizie Na2SO3 + H2O → 2NaOH + SO2 oraz hydroliza N2H4 + O2 → N2 + 2H2O - otrzymywanie odpowiedniego pH wody kotłowej (pH=9,5-11,5) wraz ze wzrostem temp maleje wartość pH wody -usuniencie piany i koloidów

13. Kamień kotłowy; powstaje w wyniku krystalizacji soli w wodzie kotłowej z chwilą gdy zostanie przekroczony stan nasycenia roztworu. Sole te mogą mieć dodatni bądź ujemny współczynnik rozpuszczalności. Przy dodatnim współczynniku, rozpuszczalności soli w wodzie rośnie ze wzrostem temperatury. Krystalizacja soli z roztworu o określonym stężeniu następuje przy obniżaniu temperatury ; wówczas bowiem roztwór staje się przesycony. Osady powstałe w ten sposób tworzą się w zimnych strefach kotła, przy czym charakteryzują się małą przyczepnością oraz małą twardością przez co są łatwe do usunięcia. Przy ujemnym współczynniku rozpuszczalności krystalizacja soli następuje przy wzroście temperatury i tworzy się trudny do usunięcia kamień kotłowy. Poza tym kamień kotłowy tworzy się przez:

-termiczny rozkład wodorowęglanu

Ca(HCO3)2 →CaCO3↓ + CO2 + H2O

Mg(HCO3)2 →MgCO3↓ + CO2 + H2O

-odparowanie wody

Równania wytrącania się soli:

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓+ 2 NaCl

CaCl2 + Na2SO3 → CaSO3↓+ 2 NaCl

14. Korozja niskotemperaturowa; Jeżeli punkt rosy dla spalin zostanie przekroczony, wydzielająca się woda wraz z siarką ( w postaci SO3) tworzy kwas siarkowy i siarkawy powodujący korozję niskotemperaturową. SO3+H2O = H2SO4

Wykres zależności temp. punktu rosy spalin od zawartości siarki w paliwie

15. Korozja wysokotemperaturowa; Przyczyną powstawania korozji wysokotemp. jest obecność w paliwie takich zanieczyszczeń jak wanad, sód, potas i siarka, które w wyniku spalania tworzą złożone związki chemiczne w postaci tlenków, siarczków i wanadków. Związki te stanowią niskotopliwe mieszaniny, które w postaci płynnego popiołu osadzają się na tych elementach, których temp. przekracza temp. topnienia tych związków. Korozyjne działanie tych płynnych popiołów polega na ich reagowaniu z żelazem stanowiącym podstawowy składnik stosowanych mat. Konstr

16. Środki uzdatniające paliwo przed spalaniem.

- przemywanie paliwa wodą w celu obniżenia poziomu sodu potasu w paliwie do zawartości mniejszej od 2 ppm., co zmniejsza tendencję do tworzenia nisko topliwych wanadków sodu. Dodawane są podczas przemywania środkami demulgującymi w celu lepszego odseparowania paliwa od wody podczas dwustopniowego wirowania.

- wprowadzenie magnezu do paliwa. Magnez podczas spalania łączy się z wanadem w ortowanadek o temp. topnienia 1135oC, czyli niższej od temp. dolotowej spalin do turbiny. Przez co nie osadza się on na łopatkach.

- dodatki alkaliczne - niweluja skutki zasiarczenia paliwa.

- inhibitory - zapobiegają procesom utleniania

1. Kraking termiczny rozkład produktów naftowych w podwyższonej temp. i b. wysokim ciśn. (470-550 C; 1,7-7 MPa), otrzymujemy duże ilości węglowodorów nienasyconych (L.O. ok.60)

2. Kraking katalityczny rozkład produktów naftowych wobec katalizatora (glinokrzemianu),(450-510 C; 0,12-0,25 MPa) Celem jest przerobienie cięższych frakcji na lżejsze. Surowcami mogą być nafta, oleje gazowe, pozostałości podestylacyjne (mazut+gudron) otrzymujemy benzyny (L.O. 92) i gazy krakingowe, olej napędowy i opałowy lub przerobienie pozostałości na oleje smarowe lub ciężkie oleje napędowe

3. Demineralizacja wody.

Polega na usunięciuz wody wszystkichkationów i anionów.

Kt-H+NaCl→Kt-Na+HCl

2Kt-H+CaSO4→KtCa+H2SO4

An-OH+HCl→An-Cl+H2O

2An-OH+HCl→AnSO4+2H2O

4. Depresatory zapobiegają wytrącaniu się parafiny. Dodane do oleju obniżają temperaturę krzepnięcia. Dodatki depresująco - myjące stosuje się w celu usunięcia osadów i utrzymania zmytych osadów w zawiesinie, wadą jest przyśpieszanie starzenia oleju. Dodatki te stosuje się razem z inhibitorami korozji i utleniania.

5. Deparafinacja - odparafinowanie: oleje rafinowane rozpuszcza się w rozpuszczalnikach selektywnych, a nastepnie chłodzi się do tenp -20*C. Wskutek chłodzenia wytrąca się parafina, którą oddziela się w zespole filtrów. Następnie w kolumnach destylacyjnych oddziela się rozpuszczalniki od uzyskanych produktów

6. Hydrorafinacja - usuwanie związków siarki, azotu, tlenu, węglowodorów nienasyconych z frakcji destylacji ropy naftowej lub smoły węglowej przez działanie wodorem. Prowadzona w temp 150-380*C, pod cisnieniem p= 2-6 MPa w obecności katalizatorów.

7. Liczba oktanowa- określa zdolność paliwa do spalania wybuchowego (jeżeli L.O. zbyt wysoka to stuki w silniku).L.O. dotyczy benzyn. Prędkość spalania 25-30m/s, spalanie detonacyjne; 2000-5000m/s- powoduje stuki i spadek mocy.

L.O.=0 dla n-heptanu; L.O.=100 dla izooktanu.

L.O.- uzyskuje się poprzez porównanie spalania w silniku wzorcowym paliwa badanego ze spalaniem n-heptanu i izooktanu.

Liczba cetanowa- określa zdolność paliw dla silników wysokoprężnych do samozapłonu. Jeżeli L.C. jest zbyt małe to występują zaburzenia w pracy silnika. L.C.=100 dla cetanu C16H34; L.C.=0 dla alfametylonaftalenu.

Silniki szybkoobrotowe L.C.=60-70; średnioobrotowe L.C.>35; wolnoobrotowe L.C.>25.

Im L.C. większe tym zwłoka zapłonu mniejsza, co zapewnia łagodniejszą pracę silnika bez nadmiernych naprężeń od ciśn. i stuków.

Liczba koksowania; liczba określająca w procentach ciężarowych ilości pozostałego koksu z oleju przy jego całkowitym spaleniu i wyprażeniu (bez dostępu powietrza w znormalizowanych warunkach). Metody pomiaru: Conradsona i Ransbaltona .

Liczba ta charakteryzuje skłonność paliwa do tworzenia przy jego dużym podgrzewaniu osadów, nagarów, koksów, laków; im LK wyższa tym gorzej, więcej pozostaje osadów.

Zasada oznaczania pozostałości po koksowaniu wg. Conradsona polega na odparowaniu i termicznym rozkładzie badanego produktu naftowego, a następnie na wyprażeniu - bez dostępu powietrza - otrzymanej pozostałości, której masę oznacza się wagowo

8. SAE - klasy lepkości W-oleje zimowe, mamy siedem klas lepkości(5W,10W,15W,20W,25W), letnie(20,30,40,40,50,60). Im większa liczba tym lepkość rośnie. Lepkość jest normowana dla zimowych (-190C) dla letnich (990C). Ponadto mamy oleje sezonowe, które dzięki dodatkom lepkościowym mają duże WL(wskaźnik lepkości)

API (American Petrolium Insitute) dwie grupy C-serwice (iskrowe) i C-comercial (wysokoprężne)

(SA,SB,..SH) (CA,CB..). druga litera określa stopień uszlachetnienia oleju.

CA-zawierają komplet dodatków uszlachetniających i zabezpieczających silnik przed korozją łożysk i tworzenia się wysokotemperaturowych osadów

CB-zawierają komplet dodatków uszlachetniających i stosowane dla silników wysokoprężnych niedoładowanych pracujących w umiarkowanych warunkach i zasilanych paliwem wysoko siarkowym

CC-komplet dodatków zabezpieczających prze korozją i osadami dla silników wysokoprężnych doładowanych warunki umiarkowane i ciężkie

CD-komplet dodatków zabezpieczających przed korozją i osadami wysokotemperaturowymi, w silnikach doładowanych warunki ciężkie, paliwo wysokosiarkowe

9. Twardość wody nadają jej rozpuszczone w niej sole, głównie wapnia i magnezu; zawartość soli innych metali, na przykład żelaza i manganu, jest na ogół znikoma. Twardość wody wynikająca z rozpuszczonych w niej soli wapnia nazywa się twardością wapniową, a pochodząca od soli magnezu - twardością magnezową. Twardość ogólna, bądź całkowita to suma twardości wapniowej i magnezowej. Biorąc pod uwagę rodzaje soli wapnia i magnezu rozróżnia się twardość węglanową (zwaną przemijającą), wywołaną głównie przez wodorowęglany, a rzadziej przez węglany, oraz twardość niewęglanową (dawniej zwaną stałą), spowodowaną przez inne związki, najczęściej chlorki i siarczany. Twardość węglanowa i niewęglanowa stanowi w sumie twardość ogólną.

5mval/dm3 wyrazić w On i ppm CaCO3 :

1 mval/dm3 = 2,80 On 1 On = 0,357 mval/dm3

5mval/dm3 = 2,80 * 5 =14 On

5mval/dm3 = 5 *50 = 250 ppm CaCO3

10. Metody zmiękczania wody : a. fizyczne, b. termiczne, c. chemiczne, d. fizykochemiczne.

Wybór metody zależy przede wszystkim od jakości oraz ilości zanieczyszczeń w wodzie surowej, a następnie od jej przeznaczenia.

Chemiczne zmiękczanie wody polega na dodaniu do niej określonych chemikaliów, które powodują wytrącenie się jonów wapnia i magnezu w postaci trudno rozpuszczalnych związków. Najczęściej stosuje się węglan sodu, wodorotlenek sodu i sole sodu kwasu fosforowego.

Reakcje zmiękczania węglanem sodu:

Ca(HCO3)2 + Na2CO3 → CaCO3(S) + 2NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 → MgCO3(S) + 2NaHCO3

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3(S) +2NaCl

MgSO4 + Na2CO3 → MgCO3(S) + Na2SO4

11. Zmiękczanie wody sodą kaustyczną (NaOH): jest to metoda chemiczn. Stosujemy ja gdy twardość weglanowa jest w przybliżeniu równa tw. niewęglanowej.

Ca(HCO3)2 + 2NaOH = CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 4NaOH = Mg(OH)2 + 2Na2C)3 + 2H2O

MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 +Na2SO4

MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl

Metoda chemiczna polega na dodaniu do wody określonych chemikaliów, które powodują wytrącenie się jonów wapnia i manganu w postaci trudno rozpuszczalnych związków.

12. Dlaczego tlen jest nieporzadany w wodzie kotłowej: Tlen zawatry w wodzie kotłowej stwarza najwielsze niebezpieczeństwa korozji wewnątrz kotłowej ze względu na role tlenu jako depolaryzatora w procesie korozji elektrochemicznej tworząc lokalne ogniwa korozyjne. Obecność zanieczyszczeń koloidalnyc w kotle powoduje - pienienie się wody, - tworzenie się kamienia kotłowego, - tworzenie się dodatkowych zarodków pęcherzyków pary (obecność CO2 tez jest szkodliwa - korozja)

Zapobieganie: - usuwanie cztnnikow powodujących korozje, -odgazowywanie wody zasilajacej, - doprowadzanie il tlenu o p= 20 bar

Sposoby odgazowywania: -odgazowywanie termiczne: droga usuniecia O2 i CO2 z wykorzystaniem zjawisk zmiejszenia rozpuszczalnosci w wodzie gdy rosnie temp. -odgazowywanie chemiczne; siarczkiem IV sodu Na2SO3 + 0,5 O2 = NaSO4 w nadmiarze Na2SO3 ulega hydrolizie Na2SO3 + H2O → 2NaOH + SO2 oraz hydroliza N2H4 + O2 → N2 + 2H2O - otrzymywanie odpowiedniego pH wody kotłowej (pH=9,5-11,5) wraz ze wzrostem temp maleje wartość pH wody -usuniencie piany i koloidów

13. Kamień kotłowy; powstaje w wyniku krystalizacji soli w wodzie kotłowej z chwilą gdy zostanie przekroczony stan nasycenia roztworu. Sole te mogą mieć dodatni bądź ujemny współczynnik rozpuszczalności. Przy dodatnim współczynniku, rozpuszczalności soli w wodzie rośnie ze wzrostem temperatury. Krystalizacja soli z roztworu o określonym stężeniu następuje przy obniżaniu temperatury ; wówczas bowiem roztwór staje się przesycony. Osady powstałe w ten sposób tworzą się w zimnych strefach kotła, przy czym charakteryzują się małą przyczepnością oraz małą twardością przez co są łatwe do usunięcia. Przy ujemnym współczynniku rozpuszczalności krystalizacja soli następuje przy wzroście temperatury i tworzy się trudny do usunięcia kamień kotłowy. Poza tym kamień kotłowy tworzy się przez:

-termiczny rozkład wodorowęglanu

Ca(HCO3)2 →CaCO3↓ + CO2 + H2O

Mg(HCO3)2 →MgCO3↓ + CO2 + H2O

-odparowanie wody

Równania wytrącania się soli:

CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3↓+ 2 NaCl

CaCl2 + Na2SO3 → CaSO3↓+ 2 NaCl

14. Korozja niskotemperaturowa; Jeżeli punkt rosy dla spalin zostanie przekroczony, wydzielająca się woda wraz z siarką ( w postaci SO3) tworzy kwas siarkowy i siarkawy powodujący korozję niskotemperaturową. SO3+H2O = H2SO4

Wykres zależności temp. punktu rosy spalin od zawartości siarki w paliwie

15. Korozja wysokotemperaturowa; Przyczyną powstawania korozji wysokotemp. jest obecność w paliwie takich zanieczyszczeń jak wanad, sód, potas i siarka, które w wyniku spalania tworzą złożone związki chemiczne w postaci tlenków, siarczków i wanadków. Związki te stanowią niskotopliwe mieszaniny, które w postaci płynnego popiołu osadzają się na tych elementach, których temp. przekracza temp. topnienia tych związków. Korozyjne działanie tych płynnych popiołów polega na ich reagowaniu z żelazem stanowiącym podstawowy składnik stosowanych mat. Konstr

16. Środki uzdatniające paliwo przed spalaniem.

- przemywanie paliwa wodą w celu obniżenia poziomu sodu potasu w paliwie do zawartości mniejszej od 2 ppm., co zmniejsza tendencję do tworzenia nisko topliwych wanadków sodu. Dodawane są podczas przemywania środkami demulgującymi w celu lepszego odseparowania paliwa od wody podczas dwustopniowego wirowania.

- wprowadzenie magnezu do paliwa. Magnez podczas spalania łączy się z wanadem w ortowanadek o temp. topnienia 1135oC, czyli niższej od temp. dolotowej spalin do turbiny. Przez co nie osadza się on na łopatkach.

- dodatki alkaliczne - niweluja skutki zasiarczenia paliwa.

- inhibitory - zapobiegają procesom utleniania

---