Материальный баланс атмосферной перегонки нефти

ПРЕДЕЛЫ ВЫКИПАНИЯ, °С		ВЫХОД ФРАКЦИИ, % (МАСС.)
Газ		1,1 %
Бензиновые фракции<62°С		4,1%
62—85°С		2,4%
85—120°С		4,5%
120—140°С		3,0%
140—180°С		6,0%
Керосин
180—240°С	9,5%
Дизельное топливо 240—350°С	19,0%
Мазут	49,4%
Потери 1,0%

2.Классификация и назначение товарных нефтепродуктов

Важнейшими продуктами нефтепереработки являются топливо и нефтяные масла. Нефтяное топливо по назначению подразделяется на две основные группы: моторное или светлое, применяемое для зжигания в дви­гателях, и котельно^:-печное (котельное, газотурбинное и бытовое), используемое для топок паровых котлов, промышленных и бытовых печных установок.

Мотопное топливо в зависимости от вида двигателя в свою очередь делится на карбюраторное и дизельное, используемое в двигателях внутреннего сгорания, и топливо для воздушно-реактивных двигателей и др.

Свойства нефтепродуктов влияют на конструкцию машин и механизмов и технико-экономические показатели их работы. Поэтому от качества используемых нефтепродуктов зависит надежность, долговечность и экономичность используемой современной техники. Широкое распространение в нашей стране получили карбю­раторные двигатели, применяемые на всех легковых автомобилях и на большинстве грузовых автомобилей и автобусов. Основным топливом для них служит бензин - смесь легких ароматических, нафтеновых и парафиновых углеводородов, содержащих от 4 до 10 атомов углерода со средней молекулярной массой около 100. В состав бензина входят углерод (85%) и водород (около 15%), а также кислород, азот и сера. Бензин — жидкость с характерным запахом, плотностью 0,70—0,78 г/см³. Температура вспышки его ниже— 40°С, застывания — ниже — 60°С. Бензин применяется также в качестве растворителя жиров, смол и других материалов. Основную часть бензина получают прямой перегонкой и каталитическим крекингом.

Свойства автомобильных бензинов характеризуются теплотой сгорания, детонационной стойкостью, фракционным составом, химической стабильностью, кор­розионной стойкостью, содержанием серы и других вредных примесей.

Дизельное топливо, как и бензин, представляет собой смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, содержащих до 20 атомов углерода со средней молекулярной массой от 110 до 230, и является продуктом прямой перегонки нефти с добавлением (не более 20%) компонентов каталитического крекинга. Плотность дизельного топлива 0,79—0,97 г/см³, температура вспышки 35-80 °С, температура помутнения для летних сортов топлива не выше —5°С, а для зимних — от —25 до —30°С. Температура застывания должна быть на 5—10°С ниже помутнения. Дизельное топливо используется в двигателях, установленных на автомобилях, тракторах и дорожных машинах навд водном и железнодорожном транспорте, в различных энергетических установках и выпускается двух видов: легкое, маловязкое топливо — для быстроходных дизелей и тяжелое, высоковязкое топливо — для тихоходных дизелей.

Дизельные моторы более экономичны, так как расход топлива в них на 30—40% ниже, чем в карбюраторных, а степень сжатия горючей смеси почти в два раза выше. Повышенная металлоемкость дизельных двигателей на единицу мощности в последнее время снижается в результате совершенствования конструкции двигателей, применения новых конструкционных материалов и т. д. Дизельное топливо в отличие от карбюраторного содержит более тяжелые фракции углеводородов: керосиновые, газойлевые и соляровые, не склонные к детонации.

Физико-химические свойства дизельного топлива характеризуются теплотой сгорания, воспламеняемостью, фракционным составом и температурой вспышки, вязкостью, температурой помутнения, начала кристаллизации и застывания, содержанием серы и других вредных примесей. Для реактивных авиационных дви­гателей в качестве топлива используются керосин и лигроин прямой перегонки нефти, а также газойлевые фракции дистиллятов отдельных нефтей с продуктами вторичного происхождения и прямогонные дистилляты нефтей, подвергнутые гидроочкстке.

Наиболее распространенным видом котельно – печного топлива является мазут, реже — продукты переработки каменных углей и горючих сланцев. Они классифицируются по происхождению, содержанию серы и назначению Мазут получают как в процессе прямой перегонки нефти, так и при крекинге нефтепродуктов. Газотурбинное и печное бытовое топливо вырабатываются из дистиллятных фракций прямой перегонки нефти и вторичных продуктов и используются на железнодорожном транспорте и в других отраслях. Важнейшими характеристиками мазута являются теплота сгорания, вязкость, температура застывания, плотность, температура вспышки, зольность, содержание серы и других примесей

Смазочные материалы предназначены для уменьшения трения и износа трущихся частей машин и механизмов, снижения затрат энергии на преодоление сил трения, отвода тепла от нагревающихся частей машин, защиты машин от коррозии и т. д. Наряду с температурой, давлением, скоростью и другими эксплуатационными показателями они в значительной степени определяют надежность и долговечность работы техники. Нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается большой ассортимент смазочных масел с улучшенными эксплуатационными свойствами.1.

7. Бензин. Основные характеристики и марки. Антидетонационные добавки

Одной из наиболее важных характеристик бензина как топлива является его детонационная стойкость: чем выше детонационная стойкость бензина, тем эффективнее работа двигателя. Известно, что с увеличением степени сжатия (отношение полного объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания горючей смеси) повышаются мощность и коэффициент полезного действия двигателя. Однако при определенной степени сжатия нарушается нормальное горение топлива и наступает детонационное горение, которое резко повышает скорость распространения фронта пламени в цилиндре двигателя (от 25—35 м/с до 1500—2000 м/с) и вызывает взрыв горючей смеси. Образующаяся при этом взрывная волна, ударяясь о стенки поршня и цилиндра, создает вибрацию и стук, вызывает неполное сгорание топлива, снижение мощности и преждевременный износ и разрушение основных деталей двигателя. Для различных бензинов, детонация наступает при различных степенях сжатия Основная причина детонации—образование в горючей смеси активных пероксидов, представляющих собой продукты окисления углеводородов. Как наиболее легкие фракции нефти бензины обладают повышенной склонностью к детонационному сгоранию в цилиндре двигателя. Поэтому, чтобы исключить детонацию, необходимо применять только те марки бензинов, которые рекомендуются заводами изготовителями автомобилей для конкретных видов двигателей.

Способность топлива противостоять детанационному сгоранию называется детонационной стойкостью и характеризуется октановым числом. Чем выше октановое число, тем больше может быть сжата в цилиндре горючая смесь. В основу оценки антидетонационных свойств бензинов положен принцип сравнения испытуемого топлива со смесями эталонных образцов, октановое число которых известно. В качестве эталонного топлива принята смесь двух углеводородов: изооктана (С₈Н₁₂), обладающего высокими антидетонационными свойствами, и нормального гептана (С₇Н₁₅), который легко детонирует. Октановым числом называется условная единица, численно равная проценту (по объему) озооктана в смеси, состоящей из изооктана и нормального гептана и равноценная по своим антидетонационным свойствам данному топливу. Октановое число изооктана принято за 100, а нормального г е п т ана—за 0. Так, если бензин детонирует при работе как смесь, состоящая из 80% изооктана и 20% нормального гептана, то октановое число этого бензина равно 80

Октановое число определяют моторным и исследовательским методами на специальных установках, оборудованных типовыми одноцилиндровыми двигателями. Однако испытания моторным методом проводятся более продолжительно и в более напряженных режимах работы двигателя. Поэтому октановое число, полученное моторным методом, обычно несколько выше, чем исследовательским. Эта разница называется чувствительностью бензина. Для повышения детонационной стойкости в топливо добавляют специальные вещества, называемые антидетонаторами.

Антидетонационная марганцесодержащая добавка “АМД”

Добавка АМД предназначена для увеличения детонационной стойкости автомобильных бензинов и улучшения их эксплуатационных и экологических свойств.

Применение добавки АМД позволяет повышать октановую характеристику моторных топлив и вырабатывать автомобильные бензины марки АИ-80 из прямогонных бензиновых фракции, АИ-92 из АИ- 80, АИ-95 из АИ-92 и АИ-98 из АИ-95.

Вовлечение добавки АМД в количестве 2% массы в эталонную смесь изооктана и нормального гептана, взятых в соотношении 70:30 по объему, обеспечивает прирост октанового числа не менее чем на 14 единиц по моторному методу. При этом содержание марганца в готовом продукте не превышает 50 мг на литр топлива.

Вовлечение добавки АМД в количестве 2% массы обеспечивает антидетонационный эффект, эквивалентный более чем 3% N-метиланилина, 20% толуола или МТБЭ.

По согласованию с потребителем добавка АМД может содержать моющий компонент, эффективно удаляющий смолы, органические осадки и отложения, возникающие в процессе предпламенного термического окисления и в фазе активного сгорания углеводородов топлива.

Рекомендуемая норма введения: 0,5-2% массы (5-20 кг на тонну топлива).

Для производства товарных бензинов АИ-95 из АИ-92 и АИ-98 из АИ-95 рекомендуется вовлечение добавки АМД в количестве 0,5-0,6% массы в зависимости от углеводородного состава и октановой характеристики исходного бензина. При этом содержание марганца в готовом продукте не превышает 15 мг на литр топлива.

Продукт выпускается серийно в соответствии с СТО 85660206-002-2012.

Антидетонационная марганцесодержащая добавка “АМД+”

Добавка АМД+ предназначена для увеличения детонационной стойкости автомобильных бензинов и улучшения их эксплуатационных и экологических свойств. Применение добавки АМД+ позволяет повышать октановую характеристику моторного топлива и вырабатывать автомобильные бензины марки АИ-80 из прямогонных бензиновых фракции, АИ-92 из АИ- 80, АИ-95 из АИ-92 и АИ-98 из АИ-95.

Вовлечение добавки АМД+ в количестве 1% массы в эталонную смесь изооктана и нормального гептана, взятых в соотношении 70:30 по объему, обеспечивает прирост октанового числа не менее чем на 12 единиц по моторному методу, что эквивалентно эффекту от применения ксилола, толуола или МТБЭ в количестве более 20% массы.

По согласованию с потребителем добавка АМД+ может содержать антиокислитель, препятствующий окислению продукта при длительном хранении, а также моющий компонент, эффективно удаляющий смолы, органические осадки и отложения, возникающие в процессе предпламенного термического окисления и в фазе активного сгорания углеводородов топлива.

Рекомендуемая норма введения: 0,15-1% массы (1,5-10 кг на тонну топлива).

Для производства товарных бензинов АИ-95 из АИ-92 и АИ-98 из АИ-95 рекомендуется вовлечение добавки АМД+ в количестве 0,15-0,25% массы в зависимости от углеводородного состава и октановой характеристики исходного бензина.

Продукт выпускается серийно в соответствии с СТО 85660206-002-2012.

Продукт относится к 6 классу опасности (подкласс 6.1) по ГОСТ 19433-88.

Топливная добавка Цимантрен

Химическая формула: С₅Н₅Мn(СО)₃

Синоним: циклопентадиенилтрикарбонилмарганец, ЦТМ

Международное название: CMT CAS No: 12079-65-1

Внешний вид: кристалический желтый порошок

Фасовка: барабаны, 25кг

Условия хранения: в сухом, хорошо проветриваемом помещении

Цимантрен (циклопентадиенилтрикарбонилмарганец; химическая формула— С₅Н₅Мn(СО)₃ антидетонационная топливная добавка, предназначенная для повышения октановых характеристик бензинов и смесей.

ЦТМ содержит марганец (26 %), водород (2,45 %), углерод (47 %) и другие химические компоненты. Он производится путем нагревания дициклопентадиенилмарганца под давлением окиси углерода. По сути цимантрен — это марганцевый детонатор, относящийся к соединениям, которые принято называть сандвичевыми, где атомы переходного металла — в данном случае марганца — расположены между двумя циклопентадиенильными кольцами. Внешне присадка представляет собой кристаллический желтый порошок, легко сублимирующийся и плавящийся при температуре 75–79°С. Продукт оргсинтеза не образует гидросоединений, но свободно растворяется в бензине и толуоле, не выпадает из бензиновых растворов при низких температурах. Перед добавлением ЦТМ в топливные смеси рекомендуется растворить присадку в толуоле. Необходимо помнить, что при длительном воздействии света эффективность этой топливной добавки снижается.

Применение высокоэффективной антидетонационной топливной добавки — цимантрена — позволяет добиться следующих результатов:

– значительно увеличивается полнота сгорания бензиновых смесей;

– снижается токсичность выбросов (отработавших газов) и их общее количество.

Результатом введения 160 гр. цимантрена на 1 тонну бензина становится повышение октанового числа топлива на 6–8 пунктов. Точная дозировка присадки определяется тестовым путем в зависимости от исходного качества бензина. Существующий ГОСТ Р51105-97 определяет максимальную концентрацию марганца в АИ-80 — 50 мг/дм3, в АИ-92 — 18 мг/дм3.

Топливная добавка Ферроцен

Химическая формула: Fe(C₅H₅)₂

Синоним: Дициклопентадиенилжелезо (II)

Международное название: Ferrocene CAS No: 102-54-5

Внешний вид: порошок желто-оранжевого цвета

Гарантийный срок хранения: 1 год

Условия хранения: в проветриваемом сухом помещении при невысокой температуре

Проблемы с некачественным топливом известны всем автомобилистам, и избавиться от них стремится каждый. Как это сделать? Среди эффективных средств специалисты называют Ferrocene.

Это присадка, используемая для повышения антидетонационных свойств топлива, т. е. его способности противодействовать самовоспламенению при сжатии. Ферроцен (дициклопентадиенилжелезо II) — легко возгоняющийся кристаллический порошок желто-оранжевого цвета хорошо растворимый в бензине. Это металлоорганическое соединение так называемого сэндвичевого строения, где атомы переходного металла — в данном случае железа — расположены между двумя циклопентадиенильными кольцами, что усиливает эффективность присадки.

Ферроцен применяется:

• – в нефтяной промышленности;

• – при производстве неэтиленовых бензинов;

• – как термо- и фотостабилизатор при получении полимеров;

• – в синтезе медицинских препаратов;

• – как противодымная, противосажевая и противонагарная присадка к печным и дельным топливам, топочным мазутам;

• – при изготовлении красителей, пигментов и пр.

Купить ферроцен можно в расфасовке по 25 килограммов. Срок хранения присадки — 1 год при соблюдении следующих условий: сухое, проветриваемое помещение, невысокая температура.

Введение 160–300 граммов железосодержащего сэндвичевого соединения на тонну бензина дает повышение ОЧ на 4–6 единиц. При добавлении присадки в дизтопливо существенно снижается уровень дымообразования и отложения сажи. К достоинствам ферроцена можно отнести и дешевизну. Однако имеются серьезные недостатки его применения в чистом виде: во-первых, повышение ОЧ незначительно; по-вторых, поскольку добавка содержит большой процент железа, топливо приобретает красноватый оттенок, а на свечах зажигания остается трудноудалимый токопроводящий налет, что ведет к уменьшению срока службы этих деталей на 5000–7000 км.

Использование ферроцена гораздо более выгодно в комплексных присадках, произведенных по всем правилам. Совокупное действие нескольких эффективных компонентов позволяет повысить ОЧ на 17–20 пунктов и получить высокооктановое топливо из прямогонного бензина. Позитивно влияние комплексных присадок и на дизельное топливо — благодаря их введению температура его застывания снижается на 20–25°С, т. е. с минимальными затратами можно получить зимнюю соляру из летней. Кроме того, уменьшается расход топлива, в полтора-два раза увеличивается срок замены моторного масла, повышается износостойкость двигателя.

В целях повышения антидетонационных свойств топлива используются химические продукты, основанные на аминах — органических соединениях, которые являются производными аммиака. Высокая эффективность при значительной токсичности веществ этой группы позволяла использовать их в горючих смесях для заправки ракет. В качестве добавок к автомобильному топливу допущен лишь один из представителей класса ароматических аминов — монометиланилин (ММА), внешне представляющий собой маслянистую прозрачную жидкость.

Присадки этого класса хранятся на открытых площадках или в проветриваемом сухом помещении в герметичной стальной таре под азотной «подушкой». Температура воздуха не должна превышать +40 °С.

Метиланилин (N-метиланилин) при добавлении 1,3 % (в массовой доле) повышает октановое число бензина не менее чем на 6 единиц. Преимуществами этой добавки перед другими органическими соединениями также можно назвать нелетучесть, термодинамическую растворимость и нерасслаиваемость в топливе, а также легкость применения.

Присадка метиланилин (N-метиланилин) может использоваться как самостоятельный компонент для бензинов или как элемент многофункциональных композиционных присадок превосходного качества — в продукт вводятся добавки с антиокислительными, моющими и антикоррозионными свойствами. Комплексность составов, обеспечивающая одновременно отличные противокоррозийные, антиокислительные и стабилизирующие параметры, позволяет обеспечить следующие результаты:

• – улучшение эксплуатационных свойств бензина;

• – повышение стабильности качества топлива при длительном хранении и транспортировке;

• – снижение уровня образования смол в процессе хранения топлива, а также токсичности отработанных газов — ядовитость СО (окиси углерода) и несгоревших углеродов уменьшается на 20-30 %.

Аминосоединения исключительно перспективны: за счет их введения существенно повышается ОЧ бензина, его отпускная цена и, как следствие, прибыли компании-изготовителя.

Компания «Технефтесервис» реализует фасованный в стальные бочки по 200 кг монометиланилин, цена тары входит в указанную на сайте стоимость продукции. Минимальная партия — 1 бочка.

Основные физико-химические и эксплуатационные показатели добавки N-метиланилин в соответствии с СТО 85660206-001-2012.

Антидетонационная железосодержащая добавка “АФД”

Добавка АФД предназначена для увеличения детонационной стойкости автомобильных бензинов и улучшения их эксплуатационных и экологических свойств.

Применение добавки АФД позволяет повышать октановую характеристику моторного топлива и вырабатывать автомобильные бензины марки АИ-80 из прямогонных бензиновых фракции, АИ-92 из АИ- 80, АИ-95 из АИ-92 и АИ-98 из АИ-95.

Вовлечение добавки АФД в количестве 2% массы в эталонную смесь изооктана и нормального гептана, взятых в соотношении 70:30 по объему, обеспечивает прирост октанового числа не менее чем на 12 единиц по моторному методу. При этом содержание железа в готовом продукте не превышает 50 мг на литр топлива.

Вовлечение добавки АФД в количестве 2% массы обеспечивает антидетонационный эффект, эквивалентный более чем 3% N-метиланилина, 20% толуола или МТБЭ.

По согласованию с потребителем добавка АФД может содержать моющий компонент, эффективно удаляющий смолы, органические осадки и отложения, возникающие в процессе предпламенного термического окисления и в фазе активного сгорания углеводородов топлива.

Рекомендуемая норма введения: 0,5-2% массы (5-20 кг на тонну топлива).

Для производства товарных бензинов АИ-95 из АИ-92 и АИ-98 из АИ-95 рекомендуется вовлечение добавки АФД в количестве 0,7-0,9% массы в зависимости от углеводородного состава и октановой характеристики исходного бензина. При этом содержание железа в готовом продукте не превышает 25 мг на литр топлива.

Продукт выпускается серийно в соответствии с СТО 85660206-002-2012

В марке бензина буква «А» указывает, что он автомобильный, а цифра — минимальное октановое число. В бензинах А-80 и А-92 октановое число (80 и 92) установлено моторным методом, а в бензинах АИ-95 и АИ-98 вторая буква «И» указывает, что октановое число (95 и 98) установлено исследовательским методом. Топливо для авиационных двигателей, которые эксплуатируются в различных режимах: обычном (крейсерском) и форсированном (режиме взлета самолета), должно сохранять свою детонационную стойкость как на бедных, так и на богатых смесях. Детонационная стойкость авиационного бензина при работе на бедной смеси оценивается октановым числом, а при работе на богатой смеси — сортностью

• Сортностью бензина называется число, показывающее, какую мощность может развивать двигатель на испытуемом топливе по сравнению с изооктаном, сортность которого принята за 100. Так, авиационный бензин Б-95/130 соответствует топливу с октановым числом 95 и сортностью 130; на бензине такой сортности двигатель развивает мощность на 30% выше, чем на изооктане. Наряду с ним выпускаются авиационные бензины Б-100/130, Б-91/115 и Б-70.

Фракционный состав является важным показателем качества бензина и его испаряемости, т. е. способности переходить из жидкого в газообразное состояние. От испаряемости топлива зависят образование горючей_ч смеси, продолжительность прогрева и легкость пуска⁴ ■- двигателя

Фракционный состав бензина определяется на специальном приборе для разгонки нефтепродуктов, в котором образец топлива переводят в газообразное состояние, а затем, конденсируя, собирают жидкость в мерный цилиндр. В процессе разгонки записывают температуру начала закипания, выкипания 10, 50 и 90% объема бензина и температуру конца кипения. Испарение автомобильных бензинов протекает при температуре 35— 205 °С. Легкие фракции бензина (от начала испарения до выкипания 10%) характеризуют пусковые свойства топлива, причем, чем ниже температура выкипания 10% топлива, тем выше его пусковые свойства. Поскольку легкие фракции применяются только в период пуска и прогрева холодного двигателя (в дальнейшем они затрудняют пуск и нормальную работу двигателя), требования к фракционному составу бензина зависят от климатических условий: Для северных районов и в зимнее время следует использовать бензины более легкого фракционного состава, а для южных районов и в летнее время — более тяжелого. Поэтому промышленностью выпускаются сезонные (летние и зимние) автомобильные бензины. Для бензина зимнего вида температура выкипания 10% топлива должна быть не более 55 °С, а летнего вида — не более 70°С. Температура разгонки 50% топлива характеризует содержание средних фракций бензина, скорость прогрева двигателя и динамику разгона автомобиля и должна быть для бензинов зим­него вида не более 100°С, а бензинов летнего вида — не более 110°С.

Температура разгонки 90% топлива определяет полноту испарения бензина в двигателе. Чем выше температура выкипания тяжелых фракций, тем больше топ­лива поступает в цилиндр двигателя в жидком виде. В результате снижается полнота сгорания топлива, смывается смазка с трущихся поверхностей, усиливается износ деталей двигателя.

Химическая стабильность характеризуется стойкостью бензина к окислению, смоло- и нагарообразованию и другим химическим изменениям в двигателе и зависит от фракционного состава топлива и содержания в нем смол и смолообразующих веществ. Тяжелые молекулы углеводородов смол полностью не сгорают, а оседают на стенках трубопроводов и в цилиндре двигателя в виде хрупкого и твердого нагара и тем самым ухудшают процесс сгорания, увеличивают расход топлива и снижают мощность двигателя. Содержание смол устанавливается специальными стандартами и для различных марок бензина не должно превышать 7—15 мг/100 мл. Смолообразующими веществами являются различные нестойкие соединения, например непредельные углеводороды и др., которые в процессе хра­нения и транспортирования окисляются и переходят в смолы. Интенсивность образования смол зависит от химического состава нефти, способов ее переработки и температуры хранения.

Химическая стабильность выражается длительностью индукционного периода — времени искусственного окисления бензина в специальной лабораторной установке и определяется в атмосфере чистого кислорода при давлении 0,7 МПа и температуре 100°С. При окислении бензина давление кислорода существенно понижается, так как часть его расходуется на образование смол и кислот. Индукционный период автомобильных бензинов различных марок должен быть не менее 450— 900 мин. Для повышения химической стойкости в топливо добавляют антиокислители (древесносмольный, детонафтал и др.), которые повышают индукционный период окисления бензина. На коррозию резервуаров, цистерн, топливных баков и деталей топливоподающей аппаратуры большое влияние оказывает наличие в бензине минеральных кислот, щелочей, активных сернистых соединений, воды и других примесей. Кислотность бензина характеризуется числом миллиграммов едкого кали (КОН), необходимого для нейтрализации кислот, содержащихся в 100 мг топлива, и не должна превышать 3 мг. Наличие сернистых соединений не только вызывает коррозию рабочих органов двигателя, но и снижает детонационную стойкость топлива, способствует образованию смол. Чем меньше содержание серы в бензине, тем выше его качество. Наличие серы определяют испытанием бензина на коррозию отполированной пластинки из чистой меди. В зависимости от марки бензина содержание серы не должно быть более 0,10—0,15%.

Вода в бензине может находиться в растворенном исвободном состоянии. Содержание растворенной воды не превышает обычно тысячных долей процента, а количество свободной воды зависит от гигроскопичности бензина и может быть значительным. Наличие воды недопускается из-за сильного корродирующего ее действия, а также возможного промерзания топливоподающей аппаратуры в холодную погоду. Не допускается присутствие в бензине и механических примесей (пыли,минеральных и органических частиц), вызывающих износ деталей двигателя, засорение фильтров и каналовкарбюратора.

8. Дизельное топливо. Показатели качества. Основные характеристики и марки

Один из основных показателей качества дизельного топлива — воспламеняемость, которая характеризуетспособность топлива воспламеняться без источника зажигания и оценивается цетановым числом. Цетановое число определяется на лабораторной установке с одноцилиндровым двигателем сравнением температуры самовоспламенения испытуемого образца топлива с эта-лонным. В качестве эталонного топлива применяетсясмесь, состоящая из двух углеводородов: цетана, или гексадекана (С1₆Н₃₄),самовоспламеняемостькоторого принята за100, и а-метилнафталина (С₁₁Н₁₀)—с нулевой самовоспламеняемостыо. Цетановым числом называется условная единица, численно равная проценту (по объему) цетана в смеси, состоящей из цетана и а-метилиафталина, и равнозначная по самовоспламеняемости данному топливу.

Рис. 9.1 Зависимость температуры самовоспламенения дизельного топлива от цетанового числа.

Например, если испытуемое топливо ведет себя так же, как смесь, состоящая из 45% цетана и 55% а-метилнафталина, то цетановое число данного дизельного топлива равно 45. Температура самовоспламенения дизельного топлива снижается с увеличением цетанового числа (рис.9.1). Цетановое число влияет на легкость и надежность запуска двигателя, давление сгорания, удельный расход топлива и другие показатели. Использование топлива с более высоким цетановым числом приводит к неполному сгоранию, увеличению дымности выхлопа и снижению мощности двигателя.

От фракционного состава дизельного топлива зависит качество образования топливно-воздушной смеси и полнота ее сгорания, дымность выхлопа и другие по­казатели работы двигателя, а также температура вспышки горючей смеси при поднесении огня. При определении температуры вспышки топливо нагревают в закрытом тигле и периодически подносят к его поверхности запальную лампочку. Температура вспышки характеризует огнеопасность топлива для применения, транспортирования и хранения.

Вязкость является важным эксплуатационным свойством и определяет подвижность дизельного топлива (т. е. сопротивление, которое оказывают частицы жидкости друг другу при перемещении под действием силы), степень его распыления и однородность горючей смеси. При пониженной вязкости происходит чрезмерное распыление топлива, его подтекание через зазоры, снижается давление впрыска, ухудшаются его смазывающие свойства, и наоборот, при повышенной вязкости увеличивается сопротивление при движении топлива по трубопроводам, ухудшаются процессы распыления и смесеобразования, топливо сгорает неполностью, повышается его расход. Дизельное топливо обычно характеризуется кинематической вязкостью, которая представляет собой удельный коэффициент внутреннего трения жидкости. Вязкость дизельного топлива зависит от температуры (рис. 9.2) и повышается при ее снижении: в топливах для быстроходных дизелей она определяется при 20°С, а для тихоходных — при 50°С. Кинематическую вязкость устанавливают по времени истечения заданного количества топлива через капилляр вискозиметра при температуре 20°С. Вязкость дизельного топлива для быстроходных двигателей 1,8—8,0 мм²/с, а для тихоходных — до 36 мм²/с. В холодное время года необходимо применять зимние сорта дизельного топлива, имеющие меньшие показатели вязкости, которые при понижении температуры несколько повышаются.

Рис. 9.2 Зависимость вязкости дизельного топлива от температуры:I — лстгей; 2 — зимней;3— арктической.

На работу двигателя при низкой температуре влияют также температура помутнения, начала кристаллизации и застывания топлива.

Температурой помутнения называется такая температура, при которой топливо теряет свою фазовую однородность и становится мутным. При этом изменяется его внешний вид вследствие образования твердых углеводородов. Дальнейшее охлаждение топлива приводит к повышению содержания твердой фазы, появлению кристаллов. Температура образования первых кристаллов называется температурой начала кристаллизации.

Температура полной потери подвижности топлива является температурой застывания. Температура помутнения, начала кристаллизации и застывания зависят от фракционного состава дизельного топлива. Например, парафиновые углеводороды имеют низкую температуру застывания и применяются для вы­работки летних сортов топлива, а нафтеновые, с высокой температурой застывания,— для получения зимних сортов топлива. Для нормальной работы двигателя необходимо, чтобы температура помутнения была на 3—5°С ниже минимальной температуры окружающей среды, а температура застывания — на 10—12 °С ниже.

Содержание серы в дизельном топливе всегда выше, чем в бензине, так как основная часть сернистых соединений перегоняется из нефти с углеводородами, выкипающими при температуре более 200°С. Сера и сернистые соединения вызывают коррозию деталей двигателей, особенно быстроходных. Поэтому быстроходные дизели должны эксплуатироваться на малосернистом топливе. Кроме того, при работе двигателя на сернистом топливе повышаются износ (рис.9.3 и нагарообразование, снижается его мощность и ускоряются процессы окисления масла. Чтобы снизить влияние содержания серы необходимо удалять ее из топлива при очистке. Эффективным способом борьбы с сернистой коррозией является использование антикоррозионных присадок, добавляемых к дизельному топливу (например, нафтената цинка), а также правильный подбор для двигателя моторного масла, содержащего определенные композиции присадок. Наличие активных сернистых соединений определяется пробой на медную пластинку.

Коррозионная активность дизельного топлива зависит также от содержания водно-растворимых кислот и щелочей, кислородных соединений, смол, механических примесей и воды. Наличие в топливе минеральных кислот или веществ, вызывающих кислотную реакцию, а также наличие механических примесей и воды недопустимо. Механические примеси вызывают износ деталей топливоподающей аппаратуры; их содержание определяют фильтрацией средней пробы топлива через бумажный фильтр. Содержание воды в дизельном топливе может быть выше, чем в бензине, так как оно более гигроскопично. Вода образует с топливом эмульсии, которые вызывают коррозию топливоподающей аппараттуры двигателя.

Рис.9 3 Влияние содержания серы в топливе на износ двигателя.

От химического состава используемого топлива зависит интенсивность образования смолистых веществ и .нагара, что ухудшает качество распыла топлива, вызы^вает перегрев двигателя и снижение его мощности.

Для улучшения свойств дизельного топлива к нему, добавляют присадки, повышающие цетановое число, ингибиторы коррозии, дезактиваторы металлов и т. д. Так, добавление 1% изопропилнитрата повышает цетановое число дизельного топлива на 10—12 единиц, улучшает его пусковые характеристики.

В зависимости от условий применения промышленность выпускает дизельное топливо трех марок: Л (летнее)— для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0°С и выше; 3 (зимнее) — для эксплуатации при температуре окружающего воздуха — 20°С и выше; А (арктическое)—для эксплуатации при температуре окружающего воздуха —50°С и выше. Норма цетанового числа для всех трех марок дизельного топлива установлена не менее 45. По содержанию серы дизельные топлива делятся на два вида: I—не более 0,2% и II— не более 0,5% (для марки А — не более 0,4%). В маркировку топлива Л входят содержание серы и температура вспышки; топлива 3 — содержание серы и температура застывания, топлива А — содержание серы.