Файл: Сыркин, А. М. Соединения нефти и методы ее переработки учебное пособие для студентов нехимических специальностей.pdf

Г Л А В А II

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЕПРОДУКТОВ

Современная нефтяная технология производит большое число нефтепродуктов и их производных, которые употребляются для самых различных целей.

Основными нефтепродуктами являются: нефтяной газ, авто­ мобильный и авиационный бензины, дизельные, реактивные и ко­ тельные топлива, смазочные масла, парафин, битумы, церезин и электродный кокс.

§ 1. Нефтяной газ

Нефтяной газ может иметь различный химический состав. В большинстве случаев он состоит из низкомолекулярных парафи­ новых углеводородов: метана, этана, бутана, пропана, а иногда содержит и высококипящие углеводороды, такие как гексан, геп­ тан и даже октан, характерный для бензина. Нефтяные газы, со­ путствующие ароматическим и нафтеновым нефтям, содержат в виде паров наиболее легкие ароматические и нафтеновые углево­ дороды. В нефтяных газах не найдены ненасыщенные углеводо­ роды, окись углерода, которые являются характерными продук­ тами термического разложения нефти. С другой стороны, уста­ новлено присутствие двуокиси углерода, азота, сероводорода и гелия. В зависимости от химического состава нефтяные газы де­ лятся на бедные, или сухие, и богатые, или жирные. Сухие неф­ тяные газы состоят преимущественно из метана, двуокиси угле­ рода и иногда гелия. Жирные газы, кроме метана, содержат этан, пропан, бутан, в различных количествах некоторые жидкие лег­ кие углеводороды типа пентана и более тяжелые углеводороды. Последние находятся в нем в газообразном состоянии. В зависи­ мости от характера нефтяных месторождений, в природе встре­ чаются самые различные сухие н жирные газы. Состав некоторых нефтяных газов представлен в табл. 13.

37

Из таблицы видно, что жирные газы являются наиболее ценны­ ми, так как содержат самые легкие жидкие парафиновые угле­ водороды. Последние извлекают в виде легкого газового бензи­ на, а также получают сжатые жидкие газы, используемые в ка­ честве горючего.

Успехи, достигнутые химией, превратили газообразные угле­ водороды в дешевое и ценное сырье для нефтехимического син­ теза.

§ 2. Газовый бензин

Газовый бензин по химическому и фракционному составу су­ щественно отличается от всех видов других бензинов. Отличие от последних состоит в том, что газовый бензин содержит преиму­ щественно парафиновые углеводороды и имеет полностью уста­ новленный химический состав. Он содержит следующие парафи­ новые углеводороды: пропан, бутан, изобутан, изопентан, нор­ мальный пентан, 2—метилпентан, нормальный гексан, 2 — метилгексан, нормальный гептан, октан. В отдельных случаях газовый бензин может содержать в незначительном количестве низкомо­ лекулярные нафтеновые и ароматические углеводороды. Харак­

38

терной особенностью этого вида бензина является его сильная летучесть, он кипит при значительно более низкой температуре по сравнению с другими видами бензинов.

§ 3. Бензин

Обычный бензин является первой фракцией, получаемой при атмосферной перегонке нефти. Он может иметь различный хи­ мический состав в зависимости от природы нефти. В табл. 14 приводятся примеры нескольких видов обычного бензина с пре­ обладанием характерных для них групп углеводородов.

Т а б л и ц а 14

Обычный бензин изучен наиболее полно по сравнению с дру­ гими более высококипящими фракциями. Это объясняется срав­ нительной легкостью его анализа и большим практическим зна­ чением, особенно после того, как была установлена взаимосвязь между его химическим составом и октановым числом.

Наиболее важным свойством хорошего карбюраторного топ­ лива является его испаряемость. Необходимо, чтобы топливо ис­ парялось достаточно, так, чтобы мотор хорошо запускался и при низких температурах. Однако чрезмерно высокая испаряемость можег привести к большим потерям при хранении и использова­ нии топлив. Нормальная испаряемость должна обеспечивать легкий запуск двигателя, быстрый прогрев его и хорошую при­ емистость к переменам режима. С другой стороны, в бензинах не должно быть много высококипящих, трудноиспаряемых соедине­ ний, поскольку они приводят к разбавлению смазочных масел.

Одним из главных показателей качества бензинов является их антидетонациснная стойкость.

Детонацией называется ненормальный характер сгорания топлив, когда после воспламенения от искры горючая смесь мгно­ венно самовоспламеняется и скорость распространения пламени возрастает до 1500—2500 м/сек. В результате такого воспламене­ ния возникает детонационная волна, которая, ударяясь о стенки цилиндра, создает вибрацию и характерный стук, происходит

дымный выхлоп отработанных газов и перегрев двигателя, т. к. количество тепла, отдаваемое стенкам цилиндра двигателя, уве­ личивается. Кроме того, детонация приводит к более быстрому износу частей двигателя — поршней, стенок камеры сгорания, выхлопных клапанов и др.

Появление детонации зависит как от конструкции двигате­ ля, так и от качества топлива. При высокой степени сжатия дви­ гателя он работает более рационально и имеет большую мощ­ ность. Поэтому сейчас моторы конструируют с высокой степенью сжатия. Однако для них требуется топливо с высокими антидетонационными свойствами. Антидетонационные свойства топли» оцениваются на специальных установках, представляющих собой одноцилиндровый двигатель с приспособлениями для получения детонационных характеристик топлив путем сравнения с эталон­ ными смесями. ' В качестве эталонного топлива используется смесь изооктана (2,3, 4—триметилпентан), обладающего высоки­ ми антидетонационными свойствами, и сильно детонирующего нормального гептана; октановое число первого принимается равным 100, а второго—0. Октановым числом называется показа­ тель детонационной стойкости, численно равный такому процент­ ному (по объему) содержанию изооктана в смеси с н-гептаном, при котором детонационная стойкость этой смеси и сравниваемо­ го с ней испытуемого топлива одинакова.

Оценка антидетонационных свойств авиационных бензинов, производится не только октановым числом, но и сортностью. Сортностью бензина называется число, которое показывает в процентном отношении, какую мощность может развивать дви­ гатель при работе на богатой смеси данного топлива по сравне­ нию с нзооктаном, сортность которого принимается за 100.

Например, имеется авиационный бензин Б-100/130. Обозна­ чение 100/130 соответствует топливу с октановым числом 100 » сортностью 130, и двигатель на этом бензине развивает мощность, на 30% больше, чем на изооктане.

Антидетонационные свойства углеводородов различных клас­ сов с одинаковым строением зависят с одной стороны от разме­ ра молекул (температуры кипения), а с другой (особенно для парафинов и олефинов) от изомерии и принадлежности к тому или другому классу углеводородов. Наибольшими детонирующи­ ми свойствами обладают нормальные парафины, наименьшими — нафтеновые, олефиновые и ароматические и особенно разветвлен­ ные изопарафиновые углеводороды.

Бензин, получаемый при первичной переработке нефти, имеет обычно невысокое октановое число, от 50 до 70. Октановое чис­ ло бензина, получаемого при деструктивной переработке нефти, чаще бывает выше 70. Для того, чтобы повысить антидетонационную стойкость бензина, получаемого из нефти при ее перегон­ ке, смешивают этот бензин с высокооктановым бензином деструк­ тивной переработки нефти, производят облагораживание бензина

40