Файл: Суханов, В. П. Переработка нефти учебник.pdf

По м от орному м ет оду на одноцилиндровой установке ИТ9-2 или НТ9-2М (рис. 40) сопоставляют степени сжатия испытуемого бензина с эталонными на ра­ ботающем двигателе. Сущность метода заключается в том, что подбирают такую смесь изооктана и нормального гептана, которая при данных условиях детонирует

/ — пульт управления; 2 — топливный бачок; 3 — одноцилиндровый двигатель

При температурном методе интенсивность детонации измеряют на установке ИТ-9/5 температурной свечой (термопарой), которая находится в камере сгора­ ния. Чем интенсивнее детонация, тем сильнее нагреваются спаи термопары. Этот метод применяют только для оценки авиабензина 100/130.

Примерные значения октановых чисел бензинов, определенные различными методами, приводятся ниже.

71

Для оценки детонационной стойкости топлива при богатом составе рабочей смеси (по величине сортности) используют авиационный метод с наддувом, при котором для подачи смеси горючего с воздухом применяют более высокое давле­ ние. Сортностью называют процентное изменение мощности, развиваемой двига­ телем при работе на испытуемом топливе, по сравнению с мощностью, развивае­ мой нм при работе на техническом эталонном изоокгане (топливо ТЭИ), прини­ маемой за 100 (на двигателе IIT-9/1 — с наддувом).

Чем больше октановое число топлива, тем выше его детонационная стойкость. Повышение октанового числа топлива достигается увеличением содержания в нем ароматических углеводородов и парафиновых углеводородов изостроення, а так­ же уменьшением температуры конца кипения бензинов. Если эти меры не обеспе­ чивают получения бензина с нужным октановым числом, то в топливо добавляют антидетонатор ТЭС — тетраэтилсвинец P b ^ H s)* в смеси с выиоснтелямн (этило­ вая жидкость) и высокооктановые Добавки {изооктан, алкилаты и изомеризаты).

Увеличение октановых чисел углеводородов при добавлении ТЭС — так назы­ вая приемистость к ТЭС — может быть охарактеризовано следующим рядом: па­

увеличении содержания в нем серы, которая взаимодействует со свинцом и пара­ лизует действие ТЭС. Для ряда процессов сырье очищают от сернистых соедине­ ний, а бензины до прибавления к ним ТЭС подвергают очистке от сернистых соединений.

Дизельное топливо

В отличие от карбюраторных двигателей в дизельных двигателях зажигание рабочей смеси топлива с воздухом отсутствует. В ци­ линдре дизельного двигателя сжимается поршнем не рабочая смесь, а воздух, который нагревается в результате сжатия до высокой тем­ пературы. В такой сжатый воздух впрыскивается топливо. Оно ис­ паряется, нагревается до температуры самовоспламенения и вос­ пламеняется. Самовоспламеняемость дизельного топлива оцени­ вается цетановым числом (см. стр. 74).

Нефтеперерабатывающая промышленность вырабатывает раз­ личные марки дизельного топлива: для быстроходных дизельных дви­ гателей со скоростью вращения коленчатого вала более 1 0 0 0 об/мин, для двигателей средней быстроходности 500—1000 и тихоходных двигателей до 500 об/мин. В качестве примера рассмотрим дизель­

40 и температурой застывания не выше —45° С — при температуре не выше —30° С. Топливо ДЛ (дизельное летнее) с цетановым чис­ лом 45 и температурой застывания не выше —10° С применяют в основном летом и при температуре воздуха выше 0°С; ДС (дизель­ ное специальное) имеет цетановое число 50 и температуру застыва­ ния не.выше —15° С.

Дизельное топливо должно содержать не более 0,2% серы. Для других марок топлива по другим ГОСТам допускается иное содер­ жание серы (например, по ГОСТу 305—-62 — от 0,4%).

72

Почти все дизельное топливо содержит не более 0,5% серы. В дальнейшем будет увеличиваться выработка дизельного топлива, содержащего серы не более 0 , 2 и 0,1 %.

Рис. 41. Установка ИТ9-ЗМ:

1 — одноцилиндровый двигатель; 2 — визирная труба; 3 — топливные бачки; 4 — пульт управления

Дизельное топливо с низким содержанием серы получают из малосернистых нефтей. Дизельное топливо из сернистых и высоко­ сернистых нефтей для снижения в нем содержания серы подвергают гидроочистке. Необходимость максимально очищать дизельное топ­ ливо от серы объясняется тем, что сера вызывает коррозию аппа­ ратуры двигателя и нагарообразование в нем. В ряде случаев для предупреждения коррозии к маслам добавляют высокоэффективные присадки. Кроме того, снижение содержания серы в дизельном топливе уменьшает загрязнение атмосферы выхлопными газами

73

дизельных двигателей, содержащими сернистый и серный ангид­

риды.

В дизельном топливе нормируется также вязкость, которая обе­ спечивает хорошее его распыление и надежную работу топливопо­ дающей аппаратуры. Одним из важных показателей качества ди­ зельного топлива является его фракционный состав. Наличие тяже­ лых фракций снижает качество дизельного топлива, так как они вызывают неполное сгорание топлива в двигателе и работу с дым­ ными выхлопами, а также значительное нагарообразоваиие на де­

талях двигателя.

Для двигателей средней быстроходности применяют дистиллят­ ные, но более тяжелые топлива, а для тихоходных двигателей еще более тяжелое — моторное. Моторное топливо получают разбавле­ нием мазутов прямой гонки дистиллятами, в том числе дизельными фракциями, до достижения необходимой вязкости (от 36 до 67 сСт при 50°С). Температура его застывания от —5 до + 5 °С.

Цетановое число численно равно объемному процентному содер­

ра сгорания (по самовоспламенению) равноценна испытываемому топливу.

Цетановое число топлива может быть определено по-разному: методами кри­ тической степени сжатия, запаздывания самовоспламенения или совпадения вспы­ шек. В СССР цетановое число определяют методом совпадения вспышек на одно­ цилиндровой установке ИТ9-ЗМ (рис. 41).

Цетановое число зависит от химического состава топлива. Наибольшее цета­ новое число у парафиновых углеводородов. Нафтеновые углеводороды имеют меньшие цетановые числа. Самое низкое цетановое число у ароматических углево­ дородов, которые поэтому в составе дизельных топлив нежелательны. Цетановое число повышают, смешивая топливо с компонентами, имеющими более высокое це­ тановое число (парафиновые углеводороды нормального строения), и добавляя специальные присадки.

Котельное топливо

Котельное топливо используют во многих отраслях народного хозяйства. Значительное его количество применяют на тепловых электростанциях.

По ГОСТу 10585—63 котельное топливо вырабатывают следую­ щих марок: мазуты флотские 5 и 12, мазуты топочные 40, 100

и 2 0 0 .

Мазуты резко различаются по своим показателям. Так, условная

вспышки (для флотских не ниже 80° С в закрытом тигле и для тоточных соответственно 90, 100 и 140° С в открытом тигле) и темпе­ ратура застывания (от —5 до +36°С). По содержанию серы ко­ тельные топлива каждой марки подразделяются на малосернистые (до 0,5% серы), сернистые (0,51 —1,0 %) и высокосернистые (1,01 до

3,5% серы).

74

Основными показателями, определяющими качество мазутов, являются вязкость, характеризующая транспортабельность топлива и необходимую степень его нагрева для эффективного распыления в форсунках; температура застывания, определяющая условия его хранения и применения при различной температуре воздуха; содер­

9870 ккал/кг (41 324-103 Дж/кг) для флотского мазута.

Марки мазута для топлива подбирают в зависимости от условий его применения. Для котельных агрегатов с оборудованным топлив­ ным хозяйством (подогрев, фильтрация) обычно используют более вязкие сорта топлива (они дешевле). Флотские мазуты, применяе­ мые для отопления судовых котельных установок, отличаются от топочных меньшим содержанием золы, воды и серы, а также смол.

Топочные мазуты готовят на заводах путем смешивания остаточ­ ных продуктов первичной перегонки (мазут, полугудрон и гудрон) с остаточными продуктами термических и некоторых каталитиче­ ских процессов (крекинг-остатки, газойли, флегмы, полимеры), а также остаточных продуктов масляного производства.

Топливо для двигателей различного назначения

Топливо для авиационных реактивных двигателей подразде­ ляется на две основные группы: для самолетов с дозвуковой и со сверхзвуковой скоростью полета. В условиях сверхзвуковой скоро­ сти применяют топлива помышенной плотности и достаточно высо­ кой теплоты сгорания, чтобы можно было обеспечить высокую мощность двигателя и дальность полета. Чем больше скорость, тем топливо нагревается сильнее. Например, при скорости в 3 раза большей скорости звука (3 маха) температура топлива может повы­ ситься до 330° С.

В первую группу топлив для реактивных двигателей входят топ­ лива марок Т-1, ТС-1 и Т-2 (расширенный фракционный состав), во вторую группу — Т-5, Т-6 , Т-7 (ТС-1Г) й некоторые другие топлива.

Реактивные топлива (авиационные керосины) представляют со­

из некоторых сортов малосернистых нефтей, а ТС-1 из сернистых. Топливо Т-2 имеет более расширенный фракционный состав, так как в него входят хвостовые бензиновые фракции, из-за чего снижается

75

термическую стабильность, низкую температуру начала кристалли­ зации (не выше —60° С) и не вызывать коррозии деталей.

Наиболее термостабнльные топлива проходят дополнительную каталитическую очистку в среде водорода при различном давлении.

Кроме топлив для реактивных двигателей к рассматриваемой группе топлив относятся газотурбинные топлива для наземной тех­ ники, отличающиеся от авнакеросинов значительно худшим качест­ вом — более широким фракционным составом и повышенным содер­ жанием серы (до 3%). Их условная вязкость при 50°С не более 2,0.

§ 10. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРОДУКТЫ МАСЛЯНО-ПАРАФИНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Смазочные масла

Нефтеперерабатывающая промышленность выпускает большое количество марок минеральных масел, основными видами которых являются моторные (авиационные, дизельные и автотракторные), индустриальные, турбинные, электроизоляционные, компрессорные и масла для паровых машин специального назначения.

Очень важным качеством масел является вязкость, которая должна быть такой, чтобы при низких температурах не препятство­ вать смазке и не затруднять запуска двигателя, а в рабочих усло­ виях быть достаточной при смазке даже самых горячих частей дви­ гателя. Как указывалось выше, этому требованию удовлетворяют масла с высоким индексом вязкости. Не менее важным'показателем качества масел является их стабильность к окислению при повы­ шенных температурах, низкая температура застывания (особенно зимних сортов), хорошие противокоррозионные свойства и др.

Для современных механизмов и двигателей, особенно дизельных и автотракторных, смазочные масла применяют только с добавле­ нием присадок, улучшающих их эксплуатационные качества.

Авиационные масла, применяемые для авиационных двигателей, изготовляют из гудронов, полученных из специально отобранных нефтей путем их глубокой очистки с применением селективных рас­ творителей, а иногда с последующим смешиванием их с дистиллят­ ными маслами.

Наиболее широко применяются следующие марки авиационных масел: МС-14, MG-20, МК-22 и МС-20с* (буква М означает масла, следующая буква — применяемый метод очистки: С — селективный, К — кислотный, цифра — кинематическую вязкость в сСт при тем­ пературе 100° С).

С учетом работы авиационного двигателя в условиях высоких нагрузок и температур масла для них должны обладать высокой химической стабильностью и хорошей смазывающей способностью.

* ГОСТ 9320—60 для масла, получаемого из восточных сернистых нефтей (индекс с обозначает сернистую нефть).

76