|
|
ОглавлениеГлава 1. Теории происхождения нефти Глава 2. Физико-химические свойства нефти Глава 3. Элементный и групповой состав нефти Глава 4. Гетероатомные соединения нефти Глава 5. Надмолекулярная структура нефти Глава 6. Водонефтяные эмульсии Глава 7. Фазовые равновесия в системе «Нефть – газ» Глава 8. Фракционный состав нефти Глава 9. Методы выделения компонентов Глава 12. Термические превращения углеводородов нефти Глава 13. Термокаталические превращения Глава 14. Гидрогенизационные процессы в нефтепереработке Глава 15. Состав и эксплуатационные свойства основных видов топлив и масел Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 15. СОСТАВ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ ВИДОВ ТОПЛИВ И МАСЕЛ15.1. Классификация нефтепродуктовВырабатываемые на нефтеперерабатывающих заводах продукты подразделяют на следующие группы, различающиеся по составу, свойствам и областям применения: 1) топлива – бензины (топлива для двигателей с принудительным зажиганием), реактивные, дизельные, газотурбинные, печные, котельные, сжиженные газы коммунально-бытового назначения; 2) нефтяные масла; 3) парафины и церезины; 4) ароматические углеводороды; 5) нефтяные битумы; 6) нефтяной кокс; 7) пластичные смазки; 8) присадки к топливам и маслам; 9) прочие нефтепродукты различного назначения. 15.2. БензиныНа большинстве легковых и грузовых автомобилей, а также на некоторых самолетах установлены поршневые двигатели внутреннего сгорания с принудительным зажиганием. По роду топлива эти двигатели разделяют на двигатели жидкого топлива и газовые, по способу заполнения цилиндра свежим зарядом – на четырехтактные и двухтактные. Для превращения жидкого топлива в пары и смешения его с воздухом в двигателях внутреннего сгорания с принудительным зажиганием от искры, как правило, используют процесс карбюрации, который заключается в раздроблении жидкого топлива на мелкие капли, интенсивном перемешивании с воздухом и испарении. Прибор, в котором совершается этот процесс, называют карбюратором. В авиационных поршневых двигателях процесс приготовления топливной смеси производит как с применением карбюраторов, так и при непосредственном впрыске. Основным (базовым) компонентом топлив для автомобильных двигателей с зажиганием от искры долгое время был бензин прямой перегонки нефти. Этот продукт ввиду его низких эксплуатационных качеств повсеместно заменяется бензинами каталитического риформинга и крекинга. Кроме них в состав автомобильных бензинов включают алкилаты, продукты изомеризации легких бензиновых фракций, бензиновые фракции висбрекинга, термического крекинга и коксования, рафинаты от экстракционного выделения бензола и толуола, гидрооблагороженные пиролизные бензины, бутан, бутанбутиленовую фракцию. Для улучшения свойств и увеличения ресурсов в состав автомобильных бензинов вводят во все возрастающих количествах кислородсодержащие соединения – метиловый и втор-бутиловый спирты, метил-грег-бутиловый и метил-грег-амиловый эфиры (МТБЭ и МТАЭ). В качестве топлива для автомобильных карбюраторных двигателей в последнее время применяют сжатый или сжиженные природный газ, сжиженную пропан-бутановую смесь. В странах СНГ выпускают автомобильные бензины А-76 (цифры – минимально допустимое октановое число по моторному методу), АИ-93, АИ-95, АИ-98 (цифры – октановое число по исследовательскому методу). В качестве базовых компонентов авиационных бензинов используют бензины каталитического крекинга, в некоторых случаях – катализаты риформинга. Для улучшения эксплуатационных свойств добавляют алкилат, толуол, антидетонационные и антиокислительные присадки. Выпускают авиационные бензины марок Б-95/130, Б-91/115, Б-70 (в числителе – октановое число, в знаменателе – сортность на богатой смеси). Примерный углеводородный состав бензиновых фракций, входящих в состав топлив для карбюраторных двигателей, приведен в табл. 4. Углеводородный состав влияет на эксплуатационные свойства товарных топлив. Таблица 4 Углеводородный состав бензиновых фракций различных процессов нефти
Эксплуатационные характеристики бензинов должны обеспечивать нормальную работу двигателей в различных режимах. Основными показателями качества автомобильных топлив являются детонационная стойкость, фракционный состав, химическая и физическая стабильность, содержание серы. Авиационные бензины помимо этого характеризуются температурой кристаллизации, содержанием смолистых веществ, теплотой сгорания. Детонационная стойкость. Детонацией называют особый режим сгорания топлива в двигателе. Она появляется в тех случаях, когда после воспламенения топливно-воздушной смеси сгорает только часть топлива. Остаток (до 20%) топливного заряда мгновенно самовоспламеняется; при этом скорость распространения пламени достигает 1500-2500 м/с вместо 20-30 м/с, а давление нарастает скачками. Резкий перепад давления приводит к образованию детонационной волны, которая ударяется о стенки цилиндра двигателя. Характерные признаки детонации: металлический стук, вызываемый многократным отражением детонационных волн от стенок цилиндра, появление в выхлопных газах клубов черного дыма, резкое повышение температуры стенок цилиндра. Детонационное сгорание топлива приводит к повышению удельного расхода топлива, уменьшению мощности и перегреву двигателя, прогару поршней и выхлопных клапанов, а в конечном счете – к быстрому выводу двигателя из строя. Явление детонации объясняется особенностями реакций сгорания и окисления углеводородов топлива. Во время всасывания и сжатия углеводороды топлива начинают вступать в реакцию окисления с кислородом воздуха, образуя пероксиды. Пероксиды распадаются с выделением свободных радикалов, которые реагируют с новыми молекулами углеводородов. Реакция приобретает цепной характер. После того как рабочая смесь воспламенится от искры, реакции окисления еще больше ускоряются, поскольку увеличиваются температура и давление. В несгоревшей части смеси возрастает концентрация пероксидов и других активных частиц. Если достигается некоторая предельная концентрация этих частиц, то они реагируют со скоростью взрыва, несгоревшая часть топлива мгновенно самовоспламеняется и происходит детонационное сгорание. Чем больше скорость образования пероксидов в данной топливно-воздушной смеси, тем скорее будет достигнута предельная концентрация и возникнет взрывное сгорание, тем раньше нормальное распространение пламени перейдет в детонационное. Склонность к окислению углеводородов различного строения неодинакова, поэтому самым важным фактором, влияющим на возникновение и интенсивность детонации, является химический состав топлива: чем больше в топливе углеводородов, образующих в условиях предпламенного окисления значительное количество пероксидов, тем быстрее смесь насытится активными частицами, тем скорее появится детонация. Помимо химического состава детонации способствуют некоторые особенности конструкции двигателя и условий его эксплуатации. Увеличение степени сжатия, т.е. отношения полного объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания, приводит к росту рабочих температур и давления в двигателе, а это в свою очередь способствует детонации. Детонационная стойкость (ДС) углеводородов и топлив характеризуется октановым числом. Это условная единица измерения ДС, численно равная процентному (по объему) содержанию изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с гептаном, эквивалентной по ДС испытуемому топливу в стандартных условиях испытания. Для изооктана ДС принята равной 100, а для гептана – 0. Если, например, испытуемый бензин по своей ДС оказался при испытаниях эквивалентным смеси из 80% изооктана и 20% гептана, то октановое число этого топлива равно 80. Существует несколько методов определения октановых чисел, которые отличаются режимом испытания. Широкое распространение получили моторный и исследовательский методы. Разницу в октановых числах, определенных исследовательским и моторным методами, называют чувствительностью топлива. Моторный метод лучше характеризует антидетонационные свойства бензинов при форсированном режиме работы двигателя. Исследовательский метод более точно описывает свойства топлива при его использовании в условиях города (движение с небольшими скоростями, частыми остановками). ДС бензинов, октановое число которых превышает 100, ранее определялась температурным методом, основанным на измерении температуры стенки цилиндра. Температура стенки повышается тем сильнее, чем больше детонация. В настоящее время ДС этих бензинов определяют исследовательским методом, но за эталон принимают изооктан, к которому добавлена антидетонационная присадка – тетраэтилсвинец (ТЭС). Окончательную оценку ДС бензинов проводят посредством дорожных испытаний, при которых определяют так называемое дорожное октановое число. В качестве дополнительной характеристики ДС авиационных бензинов служит показатель сортности. Сортность – это характеристика, показывающая величину мощности двигателя (в процентах) при работе на испытуемом топливе по сравнению с мощностью, полученной на эталонном изооктане, сортность которого принимается за 100. Детонационная стойкость карбюраторных топлив повышается введением специальных антидетонационных присадок. Показатель эффективности введения ТЭС называют приемистостью. Она характеризует число единиц, на которое повышается октановое число топлива или углеводорода при добавлении определенного количества ТЭС. ДС индивидуальных углеводородов зависит от их химического строения. В табл. 5 приведены данные об октановых числах, сортности и приемистости к ТЭС углеводородов различных классов. Таблица 5 Детонационная стойкость углеводородов
Внимание! Авторские права на книгу "Химия нефти и газа. Учебно-методический комплекс" (Калинина Т.А.) охраняются законодательством! |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
