Классификация и товарная характеристика нефтепродуктов

Нефтеперерабатывающая промышленность производит более 500 наименований газообразных, жидких и твердых нефтепродуктов.

Принято классифицировать нефтепродукты по назначению на следующие группы:

1. Моторные топлива в зависимости от принципа работы двигателей подразделяются на:

- карбюраторные (авиационные и автомобильные бензины);

- реактивные;

- дизельные.

2. Энергетические топлива:

- газотурбинные;

- котельные.

3. Нефтяные масла:

- моторные (для поршневых и реактивных двигателей);

- трансмиссионные и осевые;

- индустриальные масла: швейное, вазелиновое, приборное, веретяное, для смазки кранов, буровых установок, прокатных станов.

- энергетические масла: турбинные, компрессорные и цилиндровые.

- специальные (несмазочные) масла: кабельные, трансформаторные, конденсаторные, гидравлические, вакуумные, вазелиновое, медицинское, парфюмерное, сожи и другие.

4. Углеродные и вяжущие материалы:

- нефтяные коксы;

- битумы.

5. Нефтехимическое сырье: парафины, олефины и ацетилен, синтез-газ, ароматика.

6. Нефтепродукты специального назначения: консистирующие смазки, осветительный керосин, присадки к топливам и маслам, деэмульгаторы, S, H₂ и другие.

Химмотология.

Около 50% добываемой нефти перерабатывается на моторные топлива.

Одной из задач химмотологии является разработка оптимальных эксплуатационных свойств топливно-смазочных материалов (ТСМ), разработка стандартов и методов испытаний ТСМ в стендовых и эксплуатационных условиях.

Свойства ТСМ подразделяются на три следующие группы:

- физико-химические свойства

- эксплуатационные

- технические (экологические) свойства.

1. К физико-химическим относят такие свойства, плотность, вязкость, элементный, фракционный и групповой углеводородный состав и другие. По этим физико-химическим свойствам можно косвенно судить об эксплуатационных свойствах ТСМ.

2. К эксплуатационным свойствам относят такие, как испаряемость, горючесть, воспламеняемость, детонационная стойкость (ДС), прокачиваемость, склонность к образованию отложений и т.д. Для оценки эксплуатационных свойств ТСМ используются лабораторные модельные установки и стендовые методы испытаний, проводимые на реальных двигателях по специальным программам.

3. К техническим (экологическим) относятся физическая и химическая стабильность, биологическая стойкость ТСМ, токсичность, пожаро- и взрывоопасность, склонность к электризации, коррозионная активность и т.д.

Наиболее важный показатель качества используют при маркировки ТСМ. Например, для автомобильных бензинов принято использовать для маркировки ОЧ. Для дизельных топлив определяющим свойством является t_заст или предельная температура фильтруемости, которую используют для маркировки – летнее, зимнее или арктическое ДТ.

Для масел основным свойством является вязкость и ИВ.

Моторные топлива и химмотологические требования к ним.

1. Автомобильные и авиационные бензины

Показатели качества.

1. Основным показателем качества является детонационная стойкость (ДС).

Детонация топлива – возникновение ударных волн давления в камере сгорания двигателя из-за объемного самовоспламенения части топлива.

Детонационная стойкость это способность бензина сгорать в ДВС с воспламенением от искры без детонации. При детонации пламя распространяется со скоростью 1500-2500 м/с. Это примерно в 100 раз быстрее, чем при нормальном сгорании топлива. При детонации наблюдается резкий металлический стук в цилиндрах, тряска мотора, перегрев головок цилиндров и падение мощности двигателя, черный дым выхлопных газов.

На характер сгорания бензина детонацию оказывают влияние: конструктивные особенности двигателя с одной стороны (степень сжатия; диаметр цилиндра; форма камеры сгорания; расположение свечей; материал поршней и цилиндров; число оборотов коленчатого вала, угол опережения зажигания, коэффициент избытка воздуха, нагарообразование и т.д.), с другой качество топлива.

Для бездетонационной работы двигателя требуется:

1) минимальное время сгорания топлива

2) низкие температуры

3) наилучшие условия гомогенизации рабочей смеси в камере сгорания.

Исходя из этого требуется уменьшать диаметр цилиндров, увеличивать их число и число оборотов коленчатого вала, обеспечивать интенсивность теплообмена в системе охлаждения, использовать для изготовления цилиндров металлы с высокой теплопроводностью (е.д., алюминий).

С повышением степени сжатия уменьшается время сгорания топлива и повышаются технико-экономические показатели двигателя. Однако при этом повышается температура в камере сгорания и возрастает вероятность детонации.

Детонация существенно зависит от химического состава бензина.

Оценка детонационной стойкости бензинов проводится на стандартном одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия (УИТ-85). Определение ДС сводится к подбору смеси эталонных углеводородов. В качестве эталонных углеводородов приняты изооктан (2,2,4-триметилпентан) и н-гептан, а замеру ДС принято октановое число (ОЧ). ОЧ изооктана принято равным 100, а гептана=0.

Октановое число бензинов – показатель ДС, численно равный процентному содержанию изооктана в эталонной смеси с н-гептаном, которая по ДС эквивалентна испытуемому бензину в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя. ОЧ бензинов выше 100 единиц определяют сравнением их ДС с изооктаном, в который добавлена антидетонационная присадка ТЭС. Определение ОЧ на установке УИТ-85 ведут при 2-х режимах:

1) моторный метод с частотой вращения коленчатого вала двигателя 900 об/мин. Получаемое ОЧ соответствует условиям работы двигателя с повышенной нагрузкой, например загородная езда загруженных автомобилей.

2) исследовательский метод – 600 об/мин. Получаемое ОЧ соответствует относительно мягким условиям работы двигателя, например городская езда автомобиля с небольшими нагрузками.

Октановое число бензина по исследовательскому методу (ОЧИМ), выше ОЧ, определяемого моторным методом (ОЧММ). Разницу между ОЧИМ и ОЧММ называют «чувствительностью». Последняя зависит от химического состава бензина: наибольшая у алкенов, несколько меньше у аренов, затем идут нафтеновые и самая низкая чувствительность у алканов.

В табл. приведены антидетонационные свойства индивидуальных углеводородов и компонентов бензинов. Данные этой табл. позволяют сделать следующие выводы:

1. Наименьшей ДС обладают н-парафины, наивысшей – ароматические углеводороды. ДС нафтенов выше, чем н-парафинов, но ниже, чем у аренов с тем же числом атомов углерода в молекуле.

2. ДС н-парафинов резко снижается с увеличением их молекулярной массы.

3. ДС изопарафинов значительно выше, чем у н-парафинов. Увеличение степени разветвленности молекулы, компактное и симметричное расположение метильных групп и приближение их к центру молекулы повышает ДС изопарафинов.

4. Олефины имеют более высокую ДС по сравнению с н-парафинами с тем же числом атомов углерода. Повышению ДС олефинов способствует расположение двойной связи в олефинах ближе к центру.

Среди диолефинов более высокую ДС имеют углеводороды с сопряженными двойными связями.

5. Наличие и удлинение боковых цепей нормального строения у нафтенов приводит к снижению их ДС. Разветвление боковых цепей и увеличение их числа повышают ДС нафтенов.

6. ДС аренов повышается с увеличением числа углеродных атомов.

Лучшими компонентами бензинов являются изопарафины и до определенного предела – ароматические углеводороды. Высокое содержание аренов приводит к нагарообразованию, повышению токсичности бензинов.

Оценку ДС авиационных бензинов проводят на бедной и богатой смесях в условиях наддува. Их ДС обозначают дробью: числитель – ОЧИМ на бедной смеси, а знаменатель – сортность на богатой смеси в условиях наддува. Сортность авиабензина показывает возможное увеличение мощности двигателя в % при работе на испытуемом топливе за счет увеличения наддува по сравнению с мощностью, получаемой на эталонном изооктане, сортность которого принимается за 100 единиц.

Наиболее эффективным и дешевым, но не всегда экологически выгодным способом повышения ДС товарных бензинов является введение антидетонационных присадок – антидетонаторов. Они обладают способностью при добавлении в бензин в небольшой концентрации повышать его ДС.