книги из ГПНТБ / Большаков Г.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов

27

Теплопроводность нефтепродуктов при температурах от 0 до 200° С можно рассчитать по формуле

Для топлив а принимают равным 0,0010—0,0012. Коэффициент теплопроводности Я0 при 0° С и нормальном давлении определяют следующим образом:

где tcp кип—средняя температура кипения топлив или их фракций, °С.

Теплоемкость топлив при нормальных температурах лежит в пре­ делах 0,450—0,500 ккал/(кг-град) и повышается с повышением тем­ пературы (табл. 8). В отличие от этого теплопроводность с повыше­ нием температуры уменьшается. Теплопроводность бензинов, реак­ тивных и дизельных топлив различается незначительно и повыша­ ется с увеличением температуры их кипения.

Теплота испарения. Так же как теплопроводность и теплоем­ кость, теплота испарения оказывает косвенное влияние на скорость испарения топлив. При значительной теплоте парообразования тем­ пература топлива значительно понижается и скорость испарения уменьшается.

Теплота испарения топлив (L , ккал/кг) пропорциональна их

Коэффициент С рассчитывают по одному из следующих уравнений:

28

отношение нормальной температуры кипения топлива к критичеокой температуре.

29

Легкие топлива имеют более высокую теплоту испарения. Это под­ тверждается и экспериментальными данными по теплоте испарения фракций топлив (табл. 9).(

Влияние испаряемости на изменение качества нефтепродуктов

При хранении нефтепродуктов в герметичных резервуарах про­ цессы испарения отсутствуют и, следовательно, изменения качества из-за потери легких фракций не происходит. Изменение качества нефтепродуктов наблюдается только при негерметичном хранении (в том числе и в «дышащих» резервуарах), а также при приеме, выдаче, перекачке и заправке машин. В наибольшей степени изме­ няется качество при хранении авиационных и автомобильных бен­ зинов, как наиболее легких нефтепродуктов, а также топлива Т-2, начало кипения которого около 60° С. В меньшей степени изме­ няется качество реактивных топлив, особенно тяжелых На каче­ ство остальных топлив и масел при правильном хранении процессы испарения практически не влияют.

В бензинах вследствие потерь легких фракций понижается окта­ новое число, содержание выносителя свинца — бромистого этила (в этилированных бензинах), давление насыщенных паров, повы­ шаются температура начала кипения и температуры выкипания 10, 50 и 90%. В отдельных случаях может повыситься конец кипения бензинов. При потере легких фракций увеличивается содержание ТЭС при одновременном уменьшении бромистого этила, что является нежелательным процессом. В результате испарения головных фрак­ ций затрудняется запуск, уменьшается приемистость двигателя, сильно увеличиваются износ и образование нагара.

Уменьшение октановых чисел бензинов при потере легких фрак­ ций объясняется тем, что с уменьшением молекулярного веса угле­ водородов и температуры их кипения октановые числа повыша­ ются. Это хорошо видно из данных табл. 10. Углеводороды с темпе­ ратурой кипения 36—50° С характеризуются октановыми числами около 90 ед.*. Поэтому вполне естественно, что с потерей этих угле­ водородов октановое число бензинов значительно уменьшается. Тенденция уменьшения октановых чисел фракций бензина с повыше­ нием пределов их выкипания является в основном общей для бен­ зинов из всех нефтей, в том числе и восточных (табл. 11).

Температура кипения бромистого этила, входящего в состав эти­ ловой жидкости, +38° С. Поэтому при неправильном хранении бен­ зина он улетучивается; в результате нарушается стехиометрическое соотношение между ТЭС и выносителем и увеличивается образование свинцовых отложений в камерах сгорания. Это подтверждается

* За исключением пентана, октановое число которого равно 61 ед.

30

экспериментальными данными по хранению с искусственными поте­ рями бензина А-66 в результате испарения:

П р и м е ч а н и е . Н. к. —начало кипения.

31

Потери легких фракций значительно ухудшают пусковые свой­ ства бензинов, повышают температуры кипения 50, 90% и конца кипения. Отмечается [24], что температура холодного пуска двига­ телей не только связана с началом кипения бензинов и температурой выкипания 10%, но на нее оказывают влияние и температуры выки­ пания последующих фракций. Это подтверждается данными табл. 12, из которой видно, что потери головных фракций бензина приводят к значительному утяжелению его фракционного состава и ухудше­ нию запуска при низких температурах. Ухудшение пусковых свойств автомобильных бензинов с потерей легких фракций наглядно иллю­ стрируется рис. 7, составленным по данным А. С. Ирисова [24]. Легкий пуск двигателя при перегонке 10% бензина до 50° С возмо­ жен при —20° С. С повышением температуры выкипания 10% легкий запуск холодного двигателя возможен при более высокой темпера­ туре. Так, при г10о/ = 65° С легкий запуск возможен до —10° С, затрудненный до —25° С. При более низких температурах запустить двигатель на этом бензине без подогрева практически невоз­ можно.

Увеличение температуры выкипания 50% бензина ухудшает приемистость двигателей, они медленнее набирают необходимую мощность, иногда при слишком большом значении температуры выкипания средних фракций бензина необходимая мощность двига­ телей не достигается (табл. 12).

Повышение температуры выкипания концевых фракций бензина в результате потерь легких углеводородов значительно ухудшает эксплуатационные свойства бензина. Это подтверждается следую­

В результате повышения конца кипения бензина с 200 до 225° С износ возрастает в 2 раза, а расход на 7%.

Изучено влияние потерь легких фракций бензина на износ дви­ гателей и образование топливной неиспаряющейся пленки во впуск­ ных трубопроводах при работе на различных коэффициентах избытка воздуха (рис. 8). Из рисунка видно, что при работе на бензине, у которого потеряно 8% в результате испарения легких фракций, значительно увеличиваются износ и интенсивность образования пленки топлива во впускном трубопроводе, причем это различие возрастает с уменьшением коэффициента избытка воздуха.

В результате потерь легких фракций бензина и увеличения в связи с этим температуры выкипания 90% и конца кипения значи-

32

тельно увеличивается разжижение картерного масла, т. е. содержа­ ние в нем бензина, %:

Разжижение масла свидетельствует о том, что бензин в камерах сгорания полностью не испаряется, часть его смывает смазку со стен цилиндров (увеличивая износ) и эта смесь попадает в картер.

Рис. 8. Влиянии потерь легких фракций бензина на работу автомобильного двигателя.

При повышении температуры выкипания 90% и конца кипения бензинов значительно увеличивается нагарообразование. Так, при работе на бензинах с концом кипения 160, 175, 190, 205° С образо­ вание нагара составляет соответственно 20, 23, 33 и 50 мг/ч.

Рассмотрим возможные реальные потери бензина при хранении и связанное с этим изменение качества. При правильном хранении потери авиационных и автомобильных бензинов по данным И. П. Бударова [12] не превышают 1,5% вес. Такие потери приводят к повы­ шению температуры начала кипения на 3—4° С, температуры отгона 10% на 2—3° С, температуры перегонки 50, 90% и конца кипения на 1 -2 ° С.

34

Таблица 14

Потери дизельного топлива за год хранения в наземных резервуарах [12]

Вышеприведенные материалы характеризуют потери и измене­ ние качества нефтепродуктов при неподвижном хранении. При дви­ жении (выдаче и приеме) потери легкоиспаряющихся нефтепродук­ тов могут составить 2—3 % от всего грузооборота.

Методы уменьшения потерь нефтепродуктов от испарения

Уменьшение газового пространства резервуаров. Рассмотрим известное основное уравнение потерь:

+Т 2)- 0,5.

Из уравнения (64) видно, что когда Ѵх и Ѵ2 равны нулю, потери

отсутствуют. Таким образом, для уменьшения потерь и предотвра­ щения ухудшения качества нефтепродуктов от испарения нужно стремиться к уменьшению объема газового пространства резервуа­ ров. Идеальным является отсутствие газового пространства. Этого можно достичь применением плавающих крыш, плавающих понтонов из пластмасс, микрополых шариков, защитных эмульсий, пленок

36