Моторные топлива, нефть и нефтепродукты

Моторные топлива, нефть и нефтепродукты

1. Моторные топлива для поршневых ДВС Основными моторными топливами являются бензины и дизельные топлива, получаемые путем переработки нефти. Кроме этого также используют сжатые и сжиженные газы; синтетические топлива, получаемые переработкой угля, сланцев, битумонозных песков; спирты; эфиры.

Автомобильные бензины представляют собой смеси углеводородов, выкипающих в диапазоне температур 35…205С и вырабатываются следующих марок: по ГОСТу 2084;77 А-76, АИ-93 (А-92), АИ-95, а также неэтилированный АИ-91; экспортные бензины А-80, А-92, А-96, с улучшенными экологическими свойствами — НОРСИ АИ-80, НОРСИ АИ-92, НОРСИ АИ-95 (НОРСИ-Нижегодоский ОРгСИнтез-Акционерное общество, занимающееся переработкой нефти). Цифры в марке бензина показывает октановое число (ОЧ), которое характеризует детонационную стойкость бензина.

ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО, показатель, характеризующий детонационную стойкость топлив для карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Численно равно содержанию (в % по объему) изооктана в его смеси с н-гептаном, при котором эта смесь эквивалентна по детонациионной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний. Изооктан трудно окисляется даже при высоких степенях сжатия, и его детонационная стойкость условно принята за 100 единиц. Сгорание в двигателе н-гептана даже при невысоких степенях сжатия сопровождается детонацией, поэтому его детонационная стойкость принята за 0. Для оценки О. ч. выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различного количества тетраэтилсвинца. Детонационные испытания проводят на полноразмерном автомобильном двигателе или на специальной установках с одноцилиндровыми двигателями. На полноразмерных двигателях в стендовых условиях определяют так называемое фактическое октановое число (ФОЧ), в дорожных условиях — дорожное октановое число (ДОЧ). На специальных установках с одноцилиндровым двигателем определение О. ч. принято проводить в двух режимах: более жестком (моторный метод) и менее жестком (исследовательский метод). О. ч. топлива, установленное исследовательским методом, как правило, несколько выше, чем О. ч., установленное моторным методом. Разность между этими О. ч. характеризует чувствительность топлива к режиму работы двигателя. Важное значение имеют экологические характеристики топлив и продуктов их сгорания. Ежегодные выбросы в атмосферу продуктов сгорания топлив достигают громадных количеств. При этом более 50% выбросов СО, оксидов азота и углеводородов — результат использования моторных топлив. Токсичность отработавших газов, как правило, уменьшается при применении альтернативных топлив.

2. Нефть и нефтепродукты В настоящее время около 99% мировой потребности в моторных топлив обеспечивается за счет переработки нефти. К началу 21 в. использование альтернативных моторных топлив достигло 5−7% от их общего производства; наиболее перспективны природные и сжиженный нефтяной (попутный) газы, метанол, метил-трет-бутиловый эфир, синтетические топлива из угля и тяжелых нефтей. Используются и разрабатываются также различные методы улавливания вредных веществ из продуктов сгорания. Химический состав нефти представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть — жидкие углеводороды (> 500 или обычно 80−90% по массе) и гетеро-атомные органические соединения (4−5%), преимущественно сернистые (около 250), азотистые (> 30) и кислородные (ок. 85), а также металло-органические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты — растворенные углеводородные газы (С₁-С₄, от десятых долей до 4%), вода (от следов до 10%), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1−4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси (частицы глины, песка, известняка). Элементный состав (%): С-(82−87), H-(11−14,5), S-(0,01−6) (редко до 8), N-(0,001−1,8), О-(0,005−0,35) (редко до 1,2) и др. Всего в нефти обнаружено более 50 элементов. Подготовка и переработка. Перед поступлением сырой нефти с нефтепромыслов на НПЗ от нее отделяют пластовую воду и минеральные соли. Кроме того, для снижения потерь ценных углеводородов при транспортировании и хранении, а также обеспечения постоянного давления паров нефти при подаче на НПЗ ее подвергают стабилизации, т. е. отгоняют пропан-бутановую, а иногда частично и пентановую фракцию углеводородов.

Первичная переработка нефти состоит в ее перегонке, в результате которой, в зависимости от профиля предприятия, отбирают так называемые светлые (бензины, керосины и дизельные топлива) и темные (мазут, гудрон) нефтепродукты. Для увеличения выходов и повышения качества светлых нефтепродуктов, а также получения нефтехимического сырья, нефть направляют на вторичную переработку, связанную с изменением структуры входящих в ее состав углеводородов. Удаление нежелательных компонентов (сернистых, смолистых и кислородсодержащих соединения), металлов, а также некоторых ароматических углеводородов) достигается очисткой нефтепродуктов. Для дальнейшего повышения качества полученных нефтепродуктов к ним добавляют специальные вещества (присадки). Дизельные топлива вырабатываются в основном из гидроочищенных фракций прямой перегонки нефти. В России вырабатывают три сорта дизельного топлива:

" л" (летнее) — для эксплуатации при температуре 0 ⁰С и выше;

" з" (зимнее) — для эксплуатации при температуре (-20 ⁰С) и выше;

" а" (арктическое) — для эксплуатации при температуре (-50 ⁰С) и выше.

Углеводородные газообразные топлива при нормальных условиях подразделяют на сжатые (СПГ) и сжиженные (СНГ). В качестве сжатого газа используют природный газ (95% метана СН₄). Сжиженные газы являются продуктами переработки попутных газов и газов газоконденсатных месторождений и в основном содержат бутанпропановые и бутиленпропиленовые смеси, находящиеся при нормальной температуре в жидком состоянии.

Основным преимуществом газовых топлив является их чистота, более легкий запуск в холодное время, высокие экологические качества. Термический крекинг Расщепление молекул углеводородов протекает при более высокой температуре (470⁰-550⁰ С). Процесс протекает медленно, образуются углеводороды с неразветвленной цепью атомов углерода. В бензине, полученном в результате термического крекинга, наряду с предельными углеводородами, содержится много непредельных углеводородов. Поэтому этот бензин обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки.

В бензине термического крекинга содержится много непредельных углеводородов, которые легко окисляются и полимеризуются. Поэтому этот бензин менее устойчив при хранении. При его сгорании могут засориться различные части двигателя. Для устранения этого вредного действия к такому бензину добавляют окислители.

Каталитический крекинг

Расщепление молекул углеводородов протекает в присутствии катализаторов и при более низкой температуре (450⁰-500 ⁰С).

Главное внимание уделяют бензину. Его стараются получить больше и обязательно лучшего качества. Каталитический крекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества бензина. По сравнению с термическим крекингом процесс протекает значительно быстрее, при этом происходит не только расщепление молекул углеводородов, но и их изомеризация, т. е. образуются углеводороды с разветвленной цепью атомов углеродов.

Бензин каталитического крекинга по сравнению с бензином термического крекинга обладает еще большей детонационной стойкостью, ибо в нем содержатся углеводороды с разветвленной цепью углеродных атомов.

В бензине каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше, и поэтому процессы окисления и полимеризации в нем не протекают. Такой бензин более устойчив при хранении. Топливная промышленность занимает примерно 20% в отраслевой структуре промышленности России.

Литература

моторное топливо нефть крекинг газовое

1. Теплотехника — Баскаков А. П. 1991 г.

2. Теплотехника — Крутов В. И. 1986 г.

3. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция — Тихомиров К. В. 1981 г.57.

4. Теплотехнические измерения и приборы — Преображенский В.П.1978г.