3.9. Самовоспламеняемость дизельных топлив. Цетановое число.

Дизельный двигатель (работавший на осветительном керосине) создал в 70-х годах XIX в. Рудольф Дизель. Двигатель работал без свечи зажигания. Из-за дефицита топлива применения не получил. В конце XIX века создали двигатель, работавший на сырой нефти. Началось развитие.

В цилиндр подается воздух и топливо при давлении до 50 атм. При движении поршня вверх (степень сжатия достигает 18...20) горючая смесь сжимается и самовоспламеняется без искры. Процессу горения предшествует распыление топлива в сжатом и нагретом воздухе внутри цилиндра. Время от начала подачи топлива до его самовоспламенения называется периодом задержки самовоспламенения. Двигатель работает нормально, если этот период минимален. ПЗС зависит от химического состава топлива. Чем легче окисляется углеводород, тем ниже ПЗС. Склонность к окислению: н-парафины > и-парафины, нафтены > арены. С увеличением молекулярной массы склонность к окислению возрастает. При низком значении ПЗС двигатель работает плавно, так как топливо начинает гореть при меньшем его содержании в цилиндре. При большом ПЗС топливо начинает окисляться и гореть тогда, когда его количество в цилиндре значительно больше, поэтому скорость нарастания давления в цилиндре выше допустимой. Двигатель работает шумно, жестко.

О склонности дизельного топлива к самовоспламенению и возникновению жесткой работы судят по показателю качества топлива «цетановое число».

Цетановое число устанавливают методом сравнения испытуемого топлива с эталонным по ГОСТ 3122. В качестве компонентов эталонного топлива приняты следующие углеводороды:

- цетан (н-гексадекан) н-С₁₆Н₃₄ – парафиновый углеводород, который имеет очень небольшой период задержки воспламенения, обеспечивает мягкую работу двигателя. Его цетановое число принято за 100 единиц (ед.);

- второй углеводород - a-метилнафталин (С₁₀Н₇СН₃), который очень трудно окисляется, имеет большой период задержки воспламенения. Условно его цетановое число принято за 0 ед.

Численно цетановое число дизельного топлива равно процентному содержанию по объему цетана в искусственно приготовленной смеси, которая состоит из цетана и a-метилнафталина и по характеру сгорания (самовоспламенения) равноценна испытуемому топливу. Цетановое число непосредственно связано с температурой и периодом задержки самовоспламенения.

4. Классификация нефти.

Нефти различных месторождений отличаются друг от друга физическими и химическими свойствами и фракционным составом. Эти свойства и фракционный состав определяют направления и условия их переработки, предопределяют качество получаемых нефтепродуктов, а следовательно, определяют ассортимент получаемых из нефти продуктов, технологию их получения и в конечном итоге экономику переработки той или иной нефти.

Нефти, подготовленные нефтегазодобывающими и газодобывающими предприятиями к транспортированию по магистральным нефтепроводам, наливным транспортом для поставки потребителям Российской Федерации и для экспорта, подразделяют на классы, типы, группы и виды (ГОСТ Р 51858-2002, см. табл. 2.1).

В зависимости от содержания серы нефти подразделяют на малосернистые, сернистые, высокосернистые и особо высокосернистые, а по плотности, выходу фракций и содержанию парафина – на особо легкие, легкие, средние, тяжелые и битуминозные.

Нефти, поставляемые потребителю в России, характеризуют содержанием серы (класс), плотностью (тип), содержанием хлористых солей (группа), воды (группа) и сероводорода (вид). Например, нефть, содержащую 0,5 % мас. серы (класс 1), имеющую плотность при 20^оС 855 кг/м³ (тип 2), содержащую 150 мг/дм³ хлористых солей и 0,4 % мас. воды (группа 2) и 20 ррm сероводорода (вид 1), обозначают: 1.2.2.1. ГОСТ Р 51858-2002.

Нефти, поставляемые на экспорт, характеризуют дополнительно выходом фракций из нефти и содержанием парафина (тип). Например, нефть, содержащая 1,5 % мас. серы (класс 2), плотностью при 20^оС 865 кг/м³, с выходом фракций до 200^оС 30 %, до 300^оС – 51 % и до 350^оС – 60 % и содержанием парафина 5 % мас. (тип 2э), содержанием хлористых солей 80 мг/дм³ и воды0,35 % мас. (группы 1) при отсутствии сероводорода (вид 1), обозначают 2.2э.1.1. ГОСТ Р 51858-2002.При этом если по одному из показателей (плотности или выходу фракций) нефть относится к типу с меньшим номером, а по другому к типу с большим номером, то нефть признают соответствующей типу с большим номером. Подобным же образом следует принимать группу для нефти.

Таблица 3.1