Файл: Кожевников А.В. Химия нефти учеб. пособие.pdf

в пределах 45—70, бицикланы (С„Н,П_2) — от 21—48, гомологи тетралина — от 21'—48, гомологи бензола — от 4—58, гомологи нафта­

должно отвечать ряду технических требований. В качестве примера ниже приводятся характеристики топлив для быстроходных дизелей

(табл. 24).

ТОПЛИВО ДЛЯ ГАЗОВЫХ ТУРБИН И КОТЕЛЬНОЕ ЖИДКОЕ ТОПЛИВО (МАЗУТ)

Для газотурбинных двигателей (ГТД) или установок (ГТУ) так же, как и для парокотельных, формально пригодно одно и то же жид­ кое топливо, способное распиливаться в механических форсунках (для этого обычно требуется достигнуть ~ 2° ВУ при подогреве) и выделяющее при сгорании достаточное тепло порядка 9500—

— 10 500 ккал/кг). Однако кроме общих требований к жидкому топ­ ливу для ГТУ имеются частные, более высокие технические требова­ ния. Эти специфические требования вызваны тем, что роль горючего вещества как источника тепла одинакова в случаях применения го­ рючего в парокотельных установках и в ГТУ, но в последнем случае роль горючего как бы не заканчивается, так как продукты его сгора­ ния являются, в смеси с воздухом, рабочим теплом газовой турбины. Таким образом осуществляется непосредственный контакт продуктов сгорания горючего со стенками камеры сгорания, с поверхностью лопаток газовой турбины и последующим газовым трактом. В этом случае недопустимы нагары в камере сгорания и особенно недопустимы отложения зольных и солевых компонентов горючего на поверхностях

50

10.Температура вспышки, СС,' не ниже:

.лопаток газовой турбины. Газотурбинные установки— это разви­ вающиеся в настоящее время перспективные тепловые двигатели. В процессе освоения уже имели место случаи постепенного снижения мощности установки из-за уменьшения сечения газового потока и из­ менения геометрии газового тракта, вследствие обильного отложения осадков золы от сгорания остаточных мазутов. Эти же отложения при­ водили к недопустимой коррозии лопаток от окисляющего воздейст­ вия высших окислов ванадия и ванадатов натрия, о чем нами упоми­ нается в разделе о смолистых составляющих нефти. Следовательно, для ГТУ можно употреблять любое, даже остаточное жидкое топливо (мазут). Однако лучше, если этот мазут не будет иметь в золе большого количества окиси ванадия и натрия; наконец, еще надежнее эксплуа­ тировать ГТУ на дистиллятном мазуте или в случае ответственных транспортных ГТД — на дистиллятном топливе, близком по техни­ ческим характеристикам1к дизельным топливам. В табл. 25 и 26 при­ водятся характеристики отечественных нефтяных топлив " (ГОСТ

10 433—63) и мазутов (10 585—63) для ГТУ.

НЕФТЯНЫЕ СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА

Нефть является почти единственным источником смазочных масел. Номенклатура смазочных масел составляет несколько десятков сор­ тов. Смазочные масла заменяют .сухое трение движущихся отно­ сительно друг друга металлических поверхностей на жидкостное тре­ ние молекул смазочных масел, находящихся между этими поверхно­ стями. Этим достигается уменьшение затраты мощности на трение, обеспечивается надежность работы механизмов, предотвращается их износ.

Смазочные масла применяются в виде специально очищенных неф­ тяных фракций часто совместно с присадками, т. е. со специально син­ тезированными соединениями, способными усилить те или иные свой­ ства смазочных масел: антйокислительные, депрессионные, вязкостные, противонагарные и моющие, антикоррозионные и т. д. Смазочные масла применяются также в составе так называемых консистентных

•смазок, где нефтяные масла вводятся в композицию с мылами, графи­ том и гіными смазывающими материалами, образуя нетекучую полу­ жидкую смазку.

Нефтяные масла по фракционному составу могут быть представлены ■относительно легкими маловязкими, так называемыми веретенными фракциями, необходимыми для смазки быстродвижущихся деталей без большой нагрузки, и тяжелыми фракциями нефти, полученными в остатке после отгонки в глубоком вакууме. К последним относятся, например, авиационные масла, обладающие очень высокой вязкостью, предназначенные для обеспечения смазки термически нагруженных авиамоторов. Существует целый вязкостный ряд смазочных масел между упомянутыми крайними представителями смазочных масел; таковы турбинные, автомобильные, дизельные масла и т. д.

Смазочные масла получают не только отгонкой в вакууме соответст­ вующих нефтяных фракций, но и путем их последующей сложной

•очистки серной кислотой, сорбентами или селективными растворите­

52

лями. Следует заметить, что у излишне очищенных смазочных масел снижается качество. Таким образом, при очистке смазочных масел необходимы: депарафинизация для удаления легкокристаллизую­ щихся соединений и деасфальтизация для удаления легкоокис­ ляющихся и способных к выделению в осадок коллоидных высоко­ смолистых веществ; излишняя очистка нефтяных масляных фран­ ций от смолистых поверхностно-активных соединений, обладающих высокими свойствами липкости к металлическим поверхностям, не рекомендуется.

Вязкость смазочных масел является важнейшим их свойством; она повышается с увеличением среднего молекулярного веса и темпе­ ратуры кипения фракции. С эксплуатационной точки зрения смазоч­ ное масло тем лучше, чем более полога его температурно-вязкостная кривая. В идеале было бы желательно иметь масла с постоянной вяз­ костью, не зависящей от температуры. Практически этого достигнуть нельзя у масел на основе нефтяных фракций, но некоторые синтетиче­ ские смазочные масла отличаются достаточно пологой температурно­ вязкостной кривой. При-крутой зависимости вязкости от температуры трудности возникают из-за того, что, подбирая необходимую вязкость при высокой рабочей температуре, например для двигателя, при его запуске с холодного состояния вязкость масел на холоду-настолько велика, что затрудняет запуск и работу двигателя в период его про­ гревания.

Для надежной работы смазочных масел очень важна химическая стабильность, прежде всего, по отношению к окислению воздухом при контакте с металлическими поверхностями при повышенной темпера­ туре. Соответственно существует техническое требование — термо­ окислительная стабильность. Считается, что окисление смазочных ма­ сел происходит по радикальноцепному механизму. В результате окис­ ления в масле образуются карбоновые кислоты и оксикислоты, про­ дукты их полимеризации и конденсации; возникает коррозионная ак­ тивность масел и выпадают в осадок соли (продукты коррозии) и про­ дукты уплотнения окисленных соединений смазочных масел (смолы, асфальтены, асфальтогенные кислоты и карбены).

Чем больше средний молекулярный вес смазочного масла, тем сильнее метановые углеводороды уступают место другим углеводо­ родам.

Нафтеновые углеводороды способны окисляться особенно в местах замещения боковыми цепями, т. е. у третичного углеродного атома; по месту четвертичного углеродного атома окисление происходит труд­ нее. Окисление третичного углеродного атома происходит тем легче, чем больше молекулярный вес углеводородов масла, чем короче и разветвленнее заместитель водорода, цикла. Окисление полиметиленов сопровождается разрушением кольца и образованием кислот и оксикислот. Накопление карбеновых и карбоидных отложений на поршнях, в камере сгорания и на других поверхностях может быть результатом не только термоокислительиых реакций, но и результатом термиче­ ского коксования некоторых соединений смазочного масла: полицик­ лических, гибридных углеводородов и смолистых веществ.

53