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

в пределах 0,1 — 1,0% и иногда, в высокосмолнстых нефтях—.до 2—3%; сера может содержаться в количестве 0,1 — 3%; азот присутст­ вует в нефтях в малых количествах — от 0,001 до 0,4%. Если учесть, что гетероатомы (О, S и N) могут быть в соединении с углеводородной частью молекулы, превышающей вес гетероатомов в 10—15 раз, то неуглеводородная часть нефти может составлять до 40—50% нефти.

Т а б л и ц а 17

из углеводородов и лишь в незначительной части из гетероатомных соединений (кислородные — фенолы, нафтеновые кислоты; серни­ стые —• меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены; азотистые — пиридиновые основания и имины), и кипящие выше 360° С, состоящие в основном из гетероатомных соединений, содержащих в составе мо­ лекул О, S и N, и в меньшей мере из углеводородов (парафины, гиб­ ридные углеводороды).

Первая (дистиллятная) часть представлена следующими гомоло­ гическими рядами:

С„Н2пі9 — метановые или парафиновые углеводороды (алканы), CnH,rf — моноциклические полиметиленовые углеводороды, цик­

3 2

ния. Отбираются отдельные фракции по мере повышения температуры кипения. При этом для исследовательских целей отбирают обычно 10или 50-градусные фракции. Фракции, кипящие выше 360° С, раз­ гоняют под вакуумом, так как соединения, содержащиеся в этих фрак­

циях, могут иметь температуру разложения ниже их температуры ки­ пения и поэтому могут не перегоняться без разложения при нормаль­ ном давлении.

Обычными фракциями, выделяемыми при заводской переработке нефти, являются следующие: бензиновая, выкипающая от начала ки­

другие по мере надобности в соответствии с вырабатываемым товарным продуктом. Из этих фракций получают: авиационные и автомобильные бензины; бензины, лигроины, уайт-спириты — растворители; топ­ лива для воздушно-реактивных двигателей, тракторные керосины, различные дизельные топлива. Остаток от разгонки называют мазу­ том, который может использоваться в качестве котельного топлива либо разгоняться под вакуумом для получения фракций смазочных масел. Г р у п п о в о й с о с т а в отдельных довольно узких фрак­ ций, полученный в результате анализа этих фракций одной нефти, приводится в табл. 18.

Нефти классифицируют на основании преобладания соединений того или иного класса. Конкретные нефти всегда содержат неодинако­ вое количество из трех основных классов углеводородов и гетероатомных соединений. Обычно принято классифицировать нефти на: мета­ новые, метаново-нафтеновые, нафтеновые, нафтеново-ароматические, ароматические.

Согласно технологической классификации нефти описываются четырьмя' характеристиками: по содержанию серы, дистиллатных фракций, базовых масел и парафина, в расчете на нефть. Так по со­ держанию серы: I — малосернистые •— содержащие серы не выше 0,5%; II — сернистые — от 0,51 до 2% серы и III — высокосерни­ стые — выше 2% серы. Содержание дистиллатных фракций до 360° С: Тх — не менее 45%, Т„ — 30ч44,9% и Т3 — менее 30%. Потенци­ альное содержание базовых масел предусматривается: Мх — не менее

■Для любой нефти, можно кратко написать характеристику, состоя­

I

Глава

четвертая

НЕФТЬ КАК БОГАТЕЙШИЙ ИСТОЧНИК ТОПЛИВ И СМАЗОЧНЫХ МАСЕЛ

Для специалистов по нефтехимическому синтезу нефть представ­ ляется важнейшим источником исходных продуктов для синтеза. Это справедливо тем более, что с каждым годом быстро растет объем по­ требляемой нефти, природных и попутных газов, используемых в неф­ техимическом синтезе. Однако^ при абсолютном росте нефтехимиче­ ской переработки доля нефти, идущей на цели синтеза, почти не ра­ стет, и впредь трудно ожидать ее быстрого роста.' Дело в том, что более 95% добываемой нефти и газа идет на производство жидких и газообразных топлив, а также на производство смазочных масел. Совер­ шенно очевидно, что современный транспорт (автомобильный, само­ летный, вертолетный, железнодорожный и морской) и теплоэнергети­ ческие запросы индустриализированного народного хозяйства просто невозможно представить без использования нефти, газа и нефтяных смазочных масел. Нефть и природный газ вместе составляют более половины всего государственного топливного баланса.

Основными видами жидких топлив являются: авиационные бен­ зины для поршневых авиамоторов, самолетов и вертолетов; автомо­ бильные бензины для автомобильных и других подобных двигателей; авиационные керосины для турбореактивных авиадвигателей; дизель­ ные топлива для тяжелых автомобилей и тягачей, тракторов и других транспортных и стационарных установок большой мощности; котель­ ное жидкое топливо (мазут) для транспортных и стационарных энер­ гетических установок, в том числе для газотурбинных двигателей (ГТД); котельное газовое топливо для транспортных и стационарных энергетических установок, в том числе для ГТД.

Характёристики отдельных видов топлива должны отвечать тех­ ническим требованиям, обусловленным типом и техническими харак­ теристиками теплового двигателя. Так, от жидких топлив требуется достаточно высокая теплотворная способность, необходимый фрак­ ционный состав, химическая стабильность, антидетонациониая спо­ собность, низкая гигроскопичность, отсутствие взвешенных примесей и осадков и т. д. Только при полном соответствии всем пунктам техни­ ческих требований топливо может быть принято к применению. Таким образом, нельзя пренебрегать одними характеристиками и отдавать предпочтение другим.

Б Е Н З И Н Ы

Следует прежде всего отметить важное свойство авиационных и

•автомобильных бензинов — это их антидетонационную способность. В поршневых двигателях с воспламенением горючей смеси от элек­ трической искры в конце хода сжатия развиваются высокие давления и высокая температура. В этих условиях может возникать ненормаль­ ное, детонационное горение топлива. Нормальное распространение фронта пламени в объеме камеры сгорания характеризуется скоро­ стями в пределах 20—30 місек, при этом давление возрастает плавно, достигая до 50 бар в автомобильных и до 80 бар в авиационных двига­

волна многократно отражается от стенок в объеме камеры сгорания, что вызывает характерную жесткость звука; детонация может опреде­ ляться даже на слух. Детонационное горение приводит к излишнему износу двигателя, к потере мощности и в иных случаях даже к ава­ рийному состоянию двигателя. Задача повышения мощности двига­ теля на единицу объема цилиндра находится в противоречии с усло­ виями бездетонационного сгорания топлива, так как требует повыше­ ния степени сжатия в двигателе, т. е. отношения объема цилиндра и камеры сгорания к объему камеры сгорания, которое в современных автомобильных двигателях находится в пределах 6,5—8 и может быть

•еще несколько большим. Это приводит к еще большим давлениям сго­ рания горючей смеси. В авиационных двигателях, кроме того, приме­ няют наддув, т. е. подают горючую смесь не на подсосе, а с помощью наддува воздуха с избыточным давлением. Это так же, как н увели­ чение степени сжатия, приводит к увеличению литровой мощности

.двигателя, к снижению его удельного веса и к повышению экономич­ ности. Установлено, что углеводороды бензина различно сгорают в указанных условиях, так как структуры углеводородов обладают различной детонационной стойкостью. Отсюда возникла необходи­ мость изготавливать сорта бензинов в зависимости от детонационной -стойкости составляющих их углеводородов. Измерение детонационной стойкости бензинов производят различными методами. В нашей стране это испытание осуществляется стандартным моторным методом на од­ ноцилиндровом экспериментальном двигателе с переменной степенью

•сжатия. Исчисление детонационной стойкости бензинов производят в так. называемых октановых числах. При этом сгорание чистого изоок­ тана (2, 2, 4-триметилпентана) в стандартных условиях приравни­ вается к 100 октановым числам. А детонационные характеристики сго­ рания нормального гептана в стандартных условиях принято считать за октановое число, равное 0.

Октановым числом горючего называется единица измерения дето­ национной стойкости, численно равная процентному содержанию (по

•объему) изооктана — 2, 2, 4-триметилпентана в его смеси с нормаль­ ным гептаном, эквивалентной по детонационной стойкости испытуе­ мому горючему при стандартных условиях испытания. Если при оп-

.36