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

путем риформинга и добавляют специальные присадки, антиде­

тонаторы.

Одним из наиболее эффективных антидетонаторов является тетраэтилсвинец (ТЭС) — Рв (СгНб).!, представляющий собой тяжелую, бесцветную, очень ядовитую жидкость. Во избежание отложения окислов свинца на стенках камеры сгорания, клапа­ нах и свечах к ТЭС добавляют до 50% других веществ, называе­ мых выносителями. В качестве выносителей применяют бромис­ тый этил, дибромэтан, дихлорэтан, а — монохлорнафталин, ко­ торые образуют со свинцом и окислами свинца летучие соедине­ ния, легко удаляющиеся из цилиндров с отработанными газами. Смеси ТЭС с выносителем называются этиловой жидкостью, ко­ торая и добавляется в бензин в количестве 2—4 см31л.

Так как бензины содержат в своем составе непредельные уг­ леводороды, то при хранении они окисляются кислородом воздуха

иполимеризуются. В результате при применении этих бензинов

вдвигателях образуются смолистые вещества, которые в виде нагара отлагаются на клапанах, и мощность двигателя падает. Так как смолистые отложения обладают малой теплопроводно­ стью, то подвод тепла к горючей смеси уменьшается и ухудша­ ются условия испарения топлива. Самые большие отложения да­ ют бензины термического крекинга, меньшие —■бензины прямой гонки.

Способность бензинов противостоять окислению кислородом воздуха называется химической стабильностью. Для повышения

химической стабильности бензинов к ним добавляются антнокислительные присадки (ингибиторы), которые затормаживают процесс окисления.

В качестве антиокислителя наиболее широко применяются параоксидифениламин CeHs—NH—С6Н5 ОН, который добавляет­ ся в бензин в количестве 0,004—0,005% вес, и Ф4-16 — смесь полифенолов из каменнругольной смолы в количестве 0,05— 0,065%.

Бензин применяется не только как топливо. Бензиновые фрак­ ции используются также для экстракции, в качестве разбавителя я растворителя. Для этих целей обычно применяют узкие фрак­ ции бензина.

§ 4. Лигроин (тяжелый бензин)

Лигроин — это средняя фракция между бензином и кероси­ ном, выкипает при температурах 170—23СРС и получается при пе­ регонке нефти. По своему химическому составу близок к бензину. В лигроине, полученном из парафиновых нефтей, преобладают парафиновые углеводороды — до 55%, остальные углеводороды преимущественно нафтеновые и отчасти ароматические.

Лигроин используется главным образом как тракторное,топ­

41

§ 5. Керосин

Следующая фракция с более высокой температурой выкипа­ ния, чем у лигроина, называется керосиновой. Нефтеперерабаты­ вающая промышленность производит осветительный и трактор­ ный керосин. Кроме того, керосиновая фракция преимущественно идет на приготовление авиационных керосинов — реактивных топлив.

Осветительный керосин используется для бытовых нужд, его получают из дистилляторов прямой перегонки. К осветительному керосину предъявляются особые требования. Он должен горетъ устойчивым пламенем, легко подниматься по фитилям, не давать копоти и запаха, обладать достаточно высокой температурой вспышки, что уменьшает его огнеопасность.

Тракторный керосин используют (во все уменьшающихся ко­ личествах) в качестве топлива в карбюраторных тракторных дви­ гателях. Основные показатели его — октановое число (не ниже 40—45), фракционный состав и способность сохранять свое ка­ чество при хранении, т. е. стабильность. Тракторный керосин по­ лучают из фракций прямой перегонки и смеси их с фракциями термического крекинга.

Двигатели современных реактивных самолетов работают на получаемом из нефти, в основном прямой перегонкой, авиацион­

реработке сернистых нефтей; Т —1 (144—240)— при переработ­ ке сернистых нефтей; топливо Т —2 (70—250°) — более широкого фракционного состава, получается из сернистых нефтей; топли­ во Т-5 имеет относительно тяжелый фракционный состав и вы­ кипает в пределах 195—290°С, вырабатывается из несернистых нефтей.

Керосин, используемый в качестве реактивного топлива, дол­ жен иметь хорошую испаряемость, высокую теплотворную спо­ собность, иметь низкую температуру замерзания, высокую тер­ мическую стабильность, не должен при повышенной температуре выделять твердые нерастворимые осадки и забивать ими топ­ ливные фильтры, не должен вызывать коррозию топливной ап­ паратуры.

Для того, чтобы реактивное топливо удовлетворяло предъяв­ ляемым к нему требованиям, в его составе должны преобладать парафиновые и нафтеновые углеводороды, обладающие высокой теплотворной способностью и химической стабильностью. Содер­ жание ароматических углеводородов в реактивных топливах ог­ раничивается, т. к. они обладают более низкой теплотворной спо­ собностью, высокой гигроскопичностью и при сгорании образует­ ся больше нагара. Непредельные углеводороды обладают низкой химической стабильностью. Поэтому содержание ароматических

42

и непредельных углеводородов в реактивных топливах ограничи­ вается и составляет: ароматических не более 2 2 %, непредельных не более 2,4%.

§ 6. Дизельное топливо

Рабочий процесс в двигателе с воспламенением от сжатия от­ личается от рабочего процесса карбюраторных двигателей, в ко­ тором воспламенение бензина осуществляется электрической искрой. В цилиндре дизельного двигателя сначала происходит сжатие воздуха (в 2 0 раз), который в результате этого нагрева­ ется. В конце сжатия через специальную форсунку в цилиндр дви­ гателя впрыскивается топливо, которое сразу же воспламеняет­ ся, что объясняется высокой температурой в цилиндре.

При нормальной работе двигателя процесс сгорания топлива протекает плавно и двигатель работает «мягко». В некоторых случаях он начинает работать с резким стуком. Это объясняется следующим. Топливо впрыскивается в цилиндр двигателя в сре­ ду сжатого воздуха, температура которой превышает температу­ ру самовоспламенения топлива. После впрыскивания топливо на­ чинает окисляться кислородом воздуха, сначала медленно, затем быстрее. Наконец наступает момент, когда топливо самовоспла­ меняется. Следовательно, с момента вспрыскивания до момента самовоспламенения топлива проходит некоторый промежуток времени, называемый периодом задержки воспламенения. Если этот период небольшой, дизель работает мягко, если он значи­ телен — жестко. Период задержки воспламенения зависит от хи­ мического состава дизельного топлива и оценивается условной величиной— цетановым числом. Оно определяется сравнением воспламеняемости образца с воспламеняемостью смеси цетана—

зуется очень низкими воспламенительными свойствами. При сме­ шении цетана с а — метилнафталином в разных пропорциях получают эталонные топливные смеси, имеющие различные вос­ пламенительные свойства-— от 0 до 100. Процент цетана в эта­ лонной смеси, характеризующейся одинаковой самовоспламеняе­ мостью с проверяемым дизельным топливом, и есть цетановое Число. Чем оно выше, тем лучше воспламенительные свойства топлива. Цетановое число зависит как от температуры кипения (для данного ряда углеводородов), так и от химической струйту-

. ры углеводорода. Нормальные парафиновые углеводороды обла­

43

дают наиболее высокими воспламенительными свойствами; далее следуют олефиновые, нафтеновые углеводороды. Наиболее низ­ кие воспламенительные свойства имеют ароматические углево­ дороды. С повышением цетанового числа дизельного топлива (до 45—60 ед.) процесс сгорания протекает более плавно, а дви­ гатель работает экономичнее и легче запускается. Величина це­ танового числа в совокупности с другими показателями топлива влияет также на образование нагара, отложений в двигателе, дымность и запах выхлопных газов. Необходимость в топливах с высоким или низким цетановым числом для различных дизель­ ных двигателей различна. Особенно малочувствительны к цета­ новому числу тихоходные двигатели, которые в большинстве случаев используют смеси дизельного топлива и мазута или даже чистый мазут вместо более дорогого дизельного топлива. Про­ цесс сгорания дизельных топлив может быть значительно улуч­ шен путем добавок, ускоряющих воспламеняемость. Такими ве­ ществами являются алкилнитриты и перекиси (перекись ацети­ ла, перекись тетралина), которые добавляются в количестве от

1 до 2%.

Фракционный состав дизельного топлива является одним из важных показателей работы дизельного двигателя. Если, напри­ мер, применяется топливо более тяжелое, чем требуется, то ухуд­ шается запуск двигателя, увеличивается расход топлива, нагарообразование на деталях двигателя.

Большое эксплуатационное значение для дизельных топлив имеет вязкость. Вязкость должна быть установлена в пределах, обеспечивающих хорошее распыление и смесеобразование и до­ статочную скорость протекания в топливопроводах.

Топливо должно иметь низкое коксовое число, которое опре­ деляет способность топлива образовывать нагары и кокс.

Для дизелей, работающих на открытом воздухе при низкой температуре, большое значение имеет температура застывания топлива. От него зависит та самая низкая температура, при ко­ торой еще возможна прокачка топлива, а значит, и запуск дви­ гателя. Кроме температуры застывания, большое значение имеет и температура помутнения топлива, т. е. та температура, при которой в топливе появляются первые кристаллики выделяюще­ гося твердого парафина. Топливо с высокой температурой помут­ нения может вызвать засорение сеток фильтров и прекращение подачи топлива. Следовательно, дизельное топливо должно иметь низкие температуры застывания и помутнения. Это дости­ гается путем подбора фракционного и химического состава топ­ лива. Понижение температуры вызывают изопарафиновые угле­ водороды, парафины нормального строения повышают темпера­ туру застывания.

Дизельное топливо не должно корродировать ёмкости, баки машин и топливную аппаратуру, для чего количество кислород­ содержащих и сернистых соединений в нем не должно превы­

44

шать строго определенного предела. Отечественная промышлен­ ность вырабатывает дизельное топливо нескольких сортов. Для быстроходных двигателей выпускаются маловязкие топлива, которые вырабатываются при прямой перегонке и в процессе каталитического крекинга керосино-газойлевых фракций (с пре­ делами кипения от 200 до 360°С). Для тяжелых двигателей изго­ тавливаются высоковязкие топлива из мазутов прямой перегон­ ки или крекинга и смешиваемые с керосино-газойлевыми фракциями.

Для арктических и других холодных районов вырабатывает­ ся специальное дизельное топливо, применяемое при температу­ ре ниже —30°С и имеющее пониженную вязкость и температуру застывания. Изготавливаются также зимние топлива, используе­ мые при температуре до —30°С, и летние, в основном для тран­ спортных и стационарных дизелей, применяемых при темпера­ туре выше 0°С.

Кроме вышеуказанного применения керосино-газойлевые фракции используются и в качестве абсорбента для поглощения паров жидких углеводородов, содержащихся в попутных газах. В этом случае наиболее важными показателями являются хоро­ шая растворяющая способность по отношению к компонентам, которые требуется выделить, и подходящие пределы кипения, которые облегчают последующее отделение растворителя от рас­ творенного вещества.

§ 7. Смазочные масла

Смазочные масла представляют собой высококипящие с осо­ бым химическим составом нефтяные фракции. Различают масла дистиллятные и остаточные.

Масла составляют наиболее многочисленный класс продук­ тов переработки нефти. Основное назначение применяемых сма­ зочных материалов: уменьшение трения в подшипниках и опо­ рах, уменьшение и предотвращение износа трущихся поверхно­ стей, охлаждение деталей машин в узлах трения, отвод тепла от узлов трения. Кроме того, масла могут действовать как антикор­ розионное средство. Некоторые масла используются для меди­ цинских целей и как изоляционное средство.

Различают два вида смазки — жидкая или полная и гранич­ ная смазка. Жидкая смазка имеет место в том случае, когда скользят одна по другой две поверхности (например, ось и под­ шипник), разделенные относительно толстой масляной пленкой. В этом случае трение мало и зависит от скорости скольжения и давления подшипника и прежде всего от вязкости, а не от хими­ ческой природы масла. Жидкая смазка применяется в том слу­ чае, если всегда имеется достаточное количество масла между скользящими поверхностями, движущимися с достаточной, ско­ ростью и умеренным давлением. В покое, однако, масло оттека­

45