дистиллят дизельного топлива что такое
Дистиллят газового конденсата — что это и где применяют
Дистиллят газового конденсата является очень распространенным веществом, которое пользуется популярностью в различных сферах. Благодаря особенным свойствам и параметрам, использование газового конденсата популярно во многих отраслях.
Что такое дистиллят газового конденсата
Дистиллят газового конденсата – нефтепродукт, получаемый переработкой смеси газов. Он включает в себя бензиновые и керосиновые фракции, не содержит смолистых веществ и асфальтенов. Имеет другие наименования — дизельное топливо ДГК, нафт или лигроин. ДГК — прозрачный, малорастворимый и имеет специфический запах.
Цвета дистиллята газового конденсата
Виды ДГК
Самым востребованным считается легкий вид, использующийся для создания бензиновых добавок.
Основные характеристики ДГК
Параметры ДГК:
Какими качествами обладает
Цвет и прозрачность дистиллята газового конденсата
Сферы применения
В связи с низкой ценой и подобием с ДТ, ДГК имеет широкое применение в топливной сфере. Дистиллят популярен для тракторных моторов. Для автомобильных дизельных ДВС его не применяют, т.к. создает ароматические углеводороды, образующие осадок на поршне, стенках камеры и форсунках. Дистиллят используют для заправки тяжелой строительной техники и определенные виды ламп.
Наиболее часто применяют ДГК:
Как транспортируют дистиллят газового конденсата
ДГК – это легковоспламеняющееся, огнеопасное вещество. Для его транспортирования нужно знать и строго соблюдать особые меры безопасности. ДГК перевозят небольшими количествами, в плотно закрытой емкости из прочного, антикоррозийного материала.
Транспортирование должно совершаться особым транспортом, имеющим лицензию на перевозку горюче-смазочных материалов. Хоть и считается опасным грузом, но транспортировка его должна быть строго регламентируемой, осторожной, чтобы не допустить возгорания при транспортировке и в этап разгрузки тар с ДГК.
Как его добывают?
ДГК получают путем переработки на высокотехнологичном оборудовании газового конденсата, с добавлением определенного количества вторичных фракций, добываемого на крупных месторождениях нефти. При конкретных данных давления и температуры совершаются процессы растворения углеводородного газа в нефти, также и обратные процессы – растворение нефти в газе.
Требования безопасности при использовании
ДГК — легковоспламеняющаяся жидкость. Его пары, взаимодействуя с воздухом, формируют взрывоопасные компоненты, поэтому перевозка должна осуществляться особо оборудованным транспортом. При работе с ДГК (в лаборатории, на производстве), нужно применять индивидуальные меры защиты и учитывать правила пожарной безопасности.
Регламентирующие документы (ГОСТы, ТУ)
Цвет и прозрачность дистиллята газового конденсата и его характеристики
Технические характеристики дистиллята газового конденсата регламентированы ГОСТ Р 56718-2015. Параметры и физические свойства дистиллята указаны в ГОСТ 8863-76.
Дистиллят газового конденсата легкий, Сургутского ЗСК (ДГКл), марка Б ТУ 51-31323949-58-2000
Отличие от дизельного топлива
Основное отличие ДГТ от ДТ заключается в количественном серосодержании. В ДТ Евро должно содержаться не более 10 кг/мг, а в ДТК оно достигает 10000 мг/кг. Большое серосодержание в горючем увеличивает количество экологически вредных загрязнителей, выделяющихся в атмосферу.
Сера, как один из составных элементов ДТ существенно увеличивает смазывающие свойства солярки. При низком содержании серы в дизельном топливе, в него добавляют смазывающую присадку. Часто автомобильная техника с ДВС работает лучше на топливе с большим показателем серосодержания.
Отличается от ДТ по фракционному составу и имеет меньшее значение плотности.
Разница между тяжелыми и легкими дистиллятами нефти
Тяжелые и легкие фракции перегонки нефти — это многокомпонентная непрерывная смесь гетероатомных соединений и углеводородов. Другое название — дистилляты. Они образуются при разделении нефти на компоненты с менее сложным составом. Данный процесс называют фракционированием — он позволяет получить сырье для производства широкого спектра других нефтепродуктов.
Что такое дистиллят нефти
Дистилляты нефти представляют собой результат многостадийного разделения на фракции, которые имеют разные интервалы выкипания. Разделение может происходить простым и более старым способом — методом дистилляции, или с помощью более современной технологии — ректификации.
Любой дистиллят перегонки нефти не является товарным продуктом. Для поставки потребителю фракции подвергают дальнейшей переработке, например, очистке. Все дистилляты делятся на 3 группы:
Состав фракций определяется месторождения, на котором добывалось сырье. В нефти могут присутствовать алифатические, ароматические, ациклические углеводороды. В большинстве случаев в составе наблюдаются их комбинации. В зависимости от сырья могут получаться ароматические, ациклические или алифатические дистилляты нефти.
Процесс разделения нефти на фракции
Сам процесс перегонки происходит в ректификационных колоннах. Сырье, подлежащее дистилляции, нагревается до определенной температуры. В результате начинается испарение, а образовавшийся газ поступает в трубопровод, где охлаждается и конденсируется на стенках. Капли собираются и образуют дистиллят.
Как происходит перегонка нефти
На каждой стадии процесса разделения нефти на фракции получаются 2 продукта:
Типы дистиллятов прямой перегонки нефти зависят от того, каким способом происходит переработка сырья. Наиболее распространены топливный и топливно-масляный варианты. В первом случае выделяются следующие фракции с определенной температурой выкипания:
При топливно-масляном варианте перегонки получают топливные дистилляты и мазут. Последний отправляют на вакуумную перегонку, которая дает масляный дистиллят и тяжелый остаток гудрон. Чтобы увеличить выход масляного дистиллята, гудрон дополнительно смешивают с мазутом и тоже подвергают вакуумной перегонке.
Масляную фракцию очищают и используют для производства смазок и товарных масел. Остаточным продуктом при вакуумной перегонке выступает сырье для производства битума, который активно применяется в строительной сфере.
Тяжелые дистилляты
Тяжелые фракции нефти еще называются темными нефтепродуктами. В их составе содержится много механических примесей, смол, аморфных и окрашивающих компонентов, чем обусловлен темный, часто почти черный цвет.
Какие фракции нефти относятся к тяжелым:
Мазут получают путем выделения из нефти газойлевых, керосиновых и бензиновых фракций. Нефтепродукт выступает остатком после их выкипания, образуется при температуре 350-360 °C.
Как выглядит мазут
В составе мазута содержится много примесей: смол, органических соединений с микроэлементами, включая металл и неметаллы (V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca, Ti, Hg, Zn и др.). Из углеводородов преобладают асфальтены, карбены и карбоиды. Ввиду высокой вязкости мазут применяется как жидкое топливо. В соответствии с ГОСТом нефтепродукт делится на флотский и топочный. Первый является неотъемлемой частью работы судоходного транспорта. Топочный широко применяется на ТЭЦ.
Мазут служит сырьем для выделения масляных фракций. Для этого нефтепродукт подвергают вакуумной перегонке, поскольку тяжелые фракции невозможно перегнать при атмосферном давлении. В результате получают не только технические масла, но и парафины, церезины и тяжелый остаток – гудрон.
Самой тяжелой фракцией нефти является гурон. Он получается после завершения процесса перегонки и выделения всех фракций. Температура выкипания достигает 500 °C (в зависимости от природы нефти могут быть значения от 450 до 600 °C). Около 95% гудрона составляют парафин и нафтен, 3% — асфальтен, 2% — смолы. Также в составе содержатся почти все присутствующие в нефти металлы. Этим объясняются очень вязкая консистенция и черный цвет. Плотность нефтепродукта достигает 950-1030 кг/м3.
Гудрон имеет блескую поверхность
Основная сфера применения гудрона — дорожное строительство. Нефтепродукт служит сырьем для производства битума, из которого изготавливают кровельные материалы, включая мягкую черепицу, рубероид, линокром и пр. Кроме кровельных, выпускаются строительный и дорожный битумы. Не меньшее распространение гудрон получил в производстве кокса.
Легкие дистилляты
Легкие дистилляты нефти — это фракции, которые обладают высокой степенью очистки, что обеспечивает им повышенное качество. Иначе еще называются светлыми нефтепродуктами. Все потому, что ввиду высокого качества очистки имеют оптические свойства, близкие к прозрачным.
Легкие фракции нефти в сравнении с тяжелыми:
К легким фракциям перегонки нефти относятся:
Средние дистилляты нефти:
Самая легкая фракция нефти — это петролейный эфир, получаемый из попутных нефтяных газов и газоконденсата. Именно он выделяется одним из первых. Продукт представляет собой бесцветную жидкость, состоящую преимущественно из n-пентана и n-гексана, без бензола и других истинных эфиров в составе.
Фракция выкипает при температуре до 100 °C: легкая — при 40-70 °C, тяжелая — при 70-100 °C. плотность достигает 650-695 кг/м3. Особенность петролейного эфира заключается в том, что он сразу испаряется при невысокой температуре. Нефтепродукт используют как растворитель при экстракции углеводородов, нефти, битумиоидов из горных пород, а также как топливо для каталитических горелок и зажигалок. Эфир помогает растворять жиры, масла, смолы и другие углеводородные соединения.
Петролейный эфир имеет очень светлый оттенок
Фракция бензина выкипает при температуре от 40 до 225 °C. В составе преобладают алифатические углеводороды C5–C12, в том числе разветвленные и неразветвленные алканы. Для фракции характерно высокое содержание ароматических углеводородов — толуола и метаксилола.
Основное назначение бензиновой фракции — производство топлива для двигателей внутреннего сгорания. Дополнительно фракция используется в качестве сырья в нефтехимической промышленности.
Свойства получаемого топлива определяются особенностями нефти, из которой был извлечен дистиллят. Причем далеко не все нефти подходят для изготовления бензина высокого качества. К примеру, в бензиновых фракциях нефтей Ставропольского края слишком много парафиновых углеводородов. Из-за этого изготавливаемый бензин имеет невысокие октановые числа.
При температуре 120-240 °C выкипает лигроиновая фракция, содержащая смеси алифатических углеводородов C8–C14, т. е. более тяжелых, чем в петролейной и бензиновой. Другие названия: нафта, тяжелый бензин, бензинлигроиновая фракция, дистиллят газового конденсата, дизельное топливо ДГК.
В лигроиновой фракции гораздо больше ароматических углеводородов, чем в бензиновой. Их количество достигает 8%. Другая особенность — повышенное содержание нафтенов, которых в 3 раза больше, чем парафинов. Средняя плотность фракции достигает 780-790 кг/м3.
Лигроин получают из стабильного газового конденсата, или так называемой «белой нефти». Нефтепродукт позиционируется как аналог дизеля, широко используется в качестве моторного топлива. Как горючее лигроин обладает высоким тепловыделением при воспламенении. Как высокооктановый нефтепродукт лигроиновая фракция применяется для производства товарных бензинов.
Сферы применения лигроиновой фракции:
Пределы выкипания керосиновой фракции — от 120 до 315 °C. Она делится на легкую (до 200 °C) и тяжелую (боле 300 °C). Основу составляют углеводороды от C9 до C16: наряду с парафинами, моноциклическими нафтенами и бензолом в составе содержатся бициклические углеводороды (нафтеновые, ароматические, нафтено-ароматические). Плотность при 20 °C составляет 854 кг/м3, температура начала кристаллизации равна –60 °C.
Керосиновая фракция — это дефицитный нефтепродукт, который используют во многих сферах. Она отвечает строгим требованиям на современные и перспективные реактивные топлива с повышенной плотностью, хорошей термической стабильностью и низкотемпературными свойствами. Все по той причине, что в составе керосина много изопарафинов и мало бициклических ароматических углеводородов. За счет этого дистиллят выступает высококачественным реактивным топливом, которое применяют в газотурбинных и воздушно-реактивных двигателях.
Реактивное топливо представляет собой смесь горючего (керосина) и окислителя
Дополнительно фракция идет на производство лакокрасочной продукции, применяется как растворитель для краски. Другие возможности использования зависят от температуры выкипания:
Основным сырьем для производства дизтоплива, используемого в быстроходных видах транспорта, выступает дизельная фракция. Она менее летучая и более вязкая, чем керосиновая. Содержит сложные смеси C9 и более высоких углеводородов, преимущественно нафтенов с высоким цетановым числом и низкой температурой застывания. Пределы выкипания — от 180 до 360 °C.
Для производства низкотемпературных марок дизтоплива фракцию подвергают депарафинизации с применением карбамида. В результате получается зимнее топливо с температурой застывания –45 °C и арктическое, застывающее только при –60 °C.
Кроме производства дизтоплива, фракция используется во вторичной переработке. Она позволяет получить керосин, применяемый в лакокрасочной промышленности и приборостроении, изготовлении химии для автотранспорта.
В заключение
Таким образом, продуктами прямой перегонки нефти являются дистилляты — легкие, средние и тяжелые. Они различаются температурой выкипания, составом, свойствами и сферой применения. Тяжелые и легкие фракции перегонки нефти выступают сырьем для дальнейшей переработки, которая позволяет получить товарный продукт, предназначенный для поставки потребителю.
Дизельное топливо – что это такое (часть 1)
Запись заблокировали в БЖ, под лозунгом что отношения к машине не имеет, так что начну осваивать блог.
После того как я опубликовал статью про бензин (часть 1, 2, 3, 4 и 4.1) ко мне часто обращались дизельные собратья с просьбой написать что-то подобное для них. Схватка с ленью закончилась моей победой ;)) Некоторые вещи освещать не стал, т.к. это будет интересно только технологам на НПЗ, а не покупателям на АЗС. Ну что – поехали, сначала как обычно теория.
В отличие от двигателей с искровым зажиганием в дизелях происходит самовоспламенение топлива при его впрыскивании в камеру сгорания двигателя. В цилиндр двигателя сначала всасывается воздух, который затем сжимается. К моменту подачи топлива в камеру сгорания давление воздуха в ней составляет: в двигателях без наддува 10-18 атм, а при наддуве 20–30 атм. Затем в цилиндр через форсунки впрыскивается топливо, которое испаряется и самовоспламеняется. Температура воздуха для надежного самовоспламенения топлива в момент начала подачи топлива должна составлять 500—600 °С. Для достижения такой температуры воздуха степень сжатия должна быть значительно выше, чем у двигателей с искровым зажиганием, и достигать 16–17, а в некоторых случаях и 23 раз.
Благодаря тому, что в дизель засасывается не горючая смесь, а воздух, степень сжатия можно доводить до 23, что гораздо выше, чем в бензиновых двигателях. Вследствие этого температура отработанных газов дизеля (600–700°С) ниже, чем отработанных газов бензиновых собратьев (800–1100°С), поэтому меньше тепла уходит с газами, что делает дизель более экономичным. Высокая степень сжатия, необходимая для воспламенения топлива, является основным фактором, определяющим топливную экономичность дизелей, которая на 30–40 % выше, чем у двигателей с искровым зажиганием.
Дизельные топлива – это нефтяные фракции, выкипающие в пределах 180–360 °С. Применяется дизтопливо в дизелях и газотурбинных судовых энергетических установках. Различают 2 подгруппы: для быстроотходных дизелей с частотой вращения 1000 об/мин и более (дистиллятное маловязкое из керосино-газойлевых фракций прямой перегонки с добавлением не более 20 % продуктов каталитического крекинга) и для средне- (500—1000 об/мин) и малооборотных (ниже 500 об/мин) дизелей (смесь из прямогонных остаточных и среднедистиллятных фракций с добавлением продуктов термокаталитических процессов), так называемое моторное топливо.
В соответствии с физико-химическими свойствами, эксплуатационными характеристиками и условиями применения топлива подразделяют на летнее (Л), межсезонное (Е), зимнее (З) и арктическое (А). Это по ГОСТ 32511-2013 (EN 590:2009) Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия.
К летнему топливу относят топливо сортов А, В, С, D.
К межсезонному топливу относят топливо сортов Е, F.
К зимнему топливу относят топливо классов 0, 1, 2, 3.
К арктическому топливу относят топливо класса 4.
Обозначение дизельного топлива включает следующие группы знаков, расположенных через дефис:
— ДТ — дизельное топливо;
— Л (Е, З, А) — условия применения;
— К2, К3, К4, К5 — экологический класс топлива.
Допускается выпуск в оборот топлива экологических классов:
К3 — содержание серы не более 350 мг/кг;
К4 — содержание серы не более 50 мг/кг;
К5 — содержание серы не более 10 мг/кг.
По технологии из дистиллятов дизельных топлив при получении марок З и А глубоко извлекаются (до 95% от потенциала) нормальные алканы С12-С20 с целью понижения температуры застывания топлива и получения при этом ценного продукта для нефтехимии – жидкого парафина. Это ведет к значительному понижению цетанового числа топлива (до 35-38). Для его корректировки в дизельные топлива вводится присадки, но об этом чуть позже.
Цетановое число и склонность топлива к самовоспламенению.
Воспламенение топлива в дизеле – сложный и многостадийный процесс. Поскольку посторонних источников воспламенения топлива дизель не имеет, то важнейшим показателем дизельного топлива является склонность его к самовоспламенению. Топливо при впрыскивании в камеру сгорания воспламеняется не сразу. Всегда происходит определенная задержка воспламенения. Чем она меньше, тем более плавно идет процесс сгорания, а, следовательно, двигатель испытывает меньшие динамические нагрузки, работает мягко, без стуков.
Определение ЦЧ производится на установках ИТ9-ЗМ или ИТД-69 (ГОСТ 3122), основным агрегатом которых является одноцилиндровый предкамерный дизель рабочим объемом 652 см3 и переменной степенью сжатия. В качестве эталонных топлив используют два индивидуальных углеводорода – цетан (нормальный гексадекан C16H34) и α-метилнафталин (ароматический углеводород C11H10). Цетан обладает высокой склонностью к самовоспламенению (имеет малую задержку самовоспламенения), и его воспламеняемость условно принята за 100 ед., α-метилнафталин, наоборот, имеет большую задержку самовоспламенения, его воспламеняемость принята за 0. Составляя смеси цетана и α-метилнафталина в объемных процентах, можно получить топливо с ЦЧ от 0 до 100. ЦЧ определяют методом совпадения вспышек.
ЦЧ современных топлив для быстроходных дизелей должно быть не менее 45, для топлив среднеоборотных и малооборотных дизелей ЦЧ не нормируется.
Значение ЦЧ топлив для быстроходных двигателей важно знать потому, что этот показатель достаточно полно характеризует период задержки воспламенения, от которого зависит скорость нарастания давления в цилиндре, а, следовательно, и жесткость работы дизеля. Внешне это проявляется стуками, повышенной вибрацией, ухудшением топливной экономичности и дымным выпуском.
При малой задержке воспламенения основная масса впрыскиваемого топлива сгорает по мере его поступления в камеру сгорания. В этих условиях процесс сгорания топлива зависит от способа его подачи и, следовательно, может быть управляемым. При большой задержке первые порции поданного топлива не воспламеняются, топливо накапливается в камере сгорания, а потом сразу сгорает в очень короткий промежуток времени, вызывая быстрое повышение давления, которое резко воздействует на поршень. Максимальное тепловыделение при этом начинается в период расширения, в результате чего топливная экономичность ухудшается, происходит неполное сгорание топлива, в отработавших газах появляется дым.
При прочих равных условиях решающим фактором, определяющим склонность топлива к самовоспламенению, является его групповой и индивидуальный химические составы. Наибольшей склонностью к самовоспламенению обладают нормальные алканы, причем, чем больше молекулярная масса такого алкана, тем лучшей самовоспламеняемостью он обладает и, следовательно, более высоким ЦЧ. При одинаковом числе атомов углерода по мере разветвления структуры ЦЧ снижается. В порядке убывания ЦЧ углеводороды располагаются в следующем порядке: алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды. Чем выше температура кипения топлива, тем выше цетановое число, и эта зависимость носит почти линейный характер, лишь для отдельных фракций цетановое число может снижаться, что объясняется их углеводородным составом.
От ЦЧ зависят и пусковые свойства топлива. Чем оно меньше, тем хуже пусковые свойства. Применение топлив с цетановым чистом менее 40 приводит к жесткой работе двигателя. Чрезмерное увеличение ЦЧ (более 55), несогласованное с его испаряемостью, также нецелесообразно, так как при этом очаги рано воспламенившегося топлива встречаются с еще неиспарившимся топливом, что приводит к вялому, неполному сгоранию и, следовательно, к ухудшению топливной экономичности двигателя при одновременном увеличении дымности отработавших газов.
Ниже приведены данные по влиянию цетанового числа на время запуска двигателя:
Цетановое число… … 53… … 38
Время запуска, с … … 3… …45-50
Для современных дизелей вполне достаточно ЦЧ топлива, равное 45; для быстроходных/высокооборотистых дизелей (с частотой вращения 5000–6000 об/мин) нужны топлива с более высокими ЦЧ. Так европейский стандарт EN 590:2009 регламентирует значение ЦЧ на уровне не ниже 51 для летнего ДТ и 47 для арктического. Как уже упоминалось ранее цетановое число и низкотемпературные свойства топлива это взаимосвязанные величины: чем лучше низкотемпературные свойства топлива, тем ниже его цетановое число.
За рубежом для оценки воспламеняемости дизельных топлив наряду с цетановым числом используют расчетный дизельный индекс. Для расчета дизельного индекса используется номограмма (ASTM D 976).
Дизельный (Цетановый) индекс для конкретного топлива определяется по значениям плотности при 15оС и температуре выкипания 50% топлива. Этот показатель нормируется и для отечественных топлив при их поставке на экспорт.
Между дизельным индексом и цетановым числом топлива существует такая зависимость:
Дизельный индекс… … …20… …30… … 40… … 50… … 62… … 70 … … 80
Цетановое число… … … 30… …35… … 40… … 45 … …55… … 60 … … 80
Коррозионное воздействие дизельного топлива на двигатель и топливоподающую аппаратуру.
Основной причиной коррозионного воздействия дизельных топлив на металлы являются содержащиеся в них серы. Под серой здесь понимается содержание сернистых соединений — меркаптанов (R-SH), сульфидов (R-S-R), дисульфидов (R-S-S-R), тиофенов, тиофанов и др., а не элементарная сера как таковая; R — углеводородный радикал. Содержание серы в нефти находится в пределах от 0,15 % (легкие нефти Сибири), 1,5 % (нефть Urals) до 5-7 % (тяжёлые битуминозные нефти). В отличие от бензинов в дизельном топливе допускается содержание небольшого количества меркаптановой серы, которая относится к ее активным соединениям. Для топлив, применяемых в средне- и малооборотных двигателях, предельная норма содержания серы повышается до 1,5, а иногда и до 3 %. По последним нормативам Европы допустимое содержание серы в дизельном топливе не более 0,001 % (10 ppm). Понижение содержания серы в ДТ, как правило, приводит к уменьшению его смазывающих свойств, поэтому для ДТ с ультранизким содержанием серы обязательным условием является наличие антифрикционных или смазывающих присадок.
В двигателе возможны два механизма действия соединений серы, влияющих на интенсивность коррозии и коррозионного износа:
1) высокотемпературный механизм, действующий в полости цилиндра, где происходит газовая коррозия, которую вызывают образующиеся при сгорании топлив сернистый и серный ангидриды (SO2 и SO3). Коррозионное воздействие SO3 в несколько раз больше, чем SO2;
2) низкотемпературный механизм действия, обусловленный образованием сернистой и серной кислот, которые накапливаются в масле и в низкотемпературных отложениях (шламе).
Использование топлив с высоким содержанием серы допустимо только с одновременным использованием масел со специальными присадками, уменьшающими вредное воздействие серы на двигатель.
Высокую эффективность нейтрализации коррозионного воздействия соединений серы обеспечивают также специальные присадки, вводимые непосредственно в дизельное топливо. Их действие основано или на химической нейтрализации агрессивных продуктов непосредственно в цилиндре двигателя, или на образовании защитных пленок на зеркале цилиндров и поршневых кольцах.
Содержание серы в дизтопливе оценивается по коррозии медной пластинки.
Наряду с серой коррозионное воздействие на металлы оказывают и содержащиеся в топливе водонерастворимые нафтеновые кислоты, количественно оцениваемые показателем кислотности топлива. По действовавшим нормам ГОСТ 305-82 кислотность дизельных топлив не должна была превышать 5 мг КОН на 100 мл топлива. В новом ГОСТ 32511-2013, который гармонизировали с европейским EN 590:2009, данный показатель отсутствует.
Кислотность топлива влияет не только на изнашивание деталей топливной аппаратуры и цилиндропоршневой группы двигателя. Установлена связь кислотности с количеством нагара и закоксованностью распылителей форсунок. Действие нафтеновых кислот при этом аналогично действию соединений серы.
Присутствие водорастворимых кислот и щелочей в дизельных топливах, как и в бензинах, не допускается. Контроль за этим ведут индикацией водной вытяжки топлива на нейтральность, но опять же в новом ГОСТ 32511-2013 об этом ни слова.
Влияние свойств дизельного топлива на образование нагара.
Образование нагара на деталях двигателя, омываемых горячими газами, ухудшает его экономические и мощностные показатели. В реальных условиях существует равновесное состояние, при котором количества образующегося и выгорающего нагара становятся равными, и его рост на поверхности камеры сгорания, на распылителях форсунок и в других местах прекращается. Основное влияние на равновесное состояние оказывает режим работы двигателя. Чем больше нагрузка двигателя и выше его температурный режим, тем при более тонком слое нагара устанавливается его равновесное состояние. При определенных условиях нагар может почти полностью выгорать и вновь образовываться и т.д. Интенсивность образования нагара зависит от многих факторов, в том числе и от свойств топлива.
Влияние серы на образование нагара связано с более интенсивным процессом окислительной полимеризации углеводородов в присутствии соединений серы, в том числе продуктов ее сгорания.
Присутствие в топливе смол также увеличивает нагар. Смолы в топливе являются вредными примесями, и их количество строго ограничивается стандартом. В зависимости от марки дизельного топлива содержание смол не должно превышать 30–50 мг на 100 мл топлива.
Анализы нагара, образовавшегося в камере сгорания дизелей, показали, что в нем, кроме органических соединений, имеется негорючий компонент – зола, которая вызывает абразивное изнашивание деталей двигателя, так как в ней содержатся частицы высокой твердости.
Для ограничения и контроля негорючих компонентов в стандарты введен показатель зольности, которая в дизельных топливах не должна превышать 0,01 %. Методика определения зольности состоит в выпаривании навески топлива, а затем прокаливании ее в фарфоровом тигле, массу которого предварительно определяют на аналитических весах. В результате все органические компоненты топлива выгорают, и в тигле остается негорючая зола. Масса золы, отнесенная к массе навески топлива и выраженная в процентах, называется зольностью топлива.
Таким образом, чем больше в топливе серы, смол, золы, тем сильнее при прочих равных условиях следует опасаться образования нагара в зоне поршневых колец и на распылителях форсунок. Увеличение содержания в топливе ароматических и непредельных углеводородов (алкенов и алкадиенов), а также утяжеление фракционного состава тоже усиливают образование нагара.
Температура вспышки ограничивает содержание в топливе наиболее легких фракций и характеризует его огнеопасность. Температура вспышки — это та наименьшая температура, до которой нужно нагреть дизельное топливо в закрытом тигле, чтобы его пары образовали с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температура вспышки должна быть не ниже 35°С для всех марок дизельного топлива.
Вязкость и плотность.
Вязкость и плотность топлив во многом определяют процессы испарения и смесеобразования в дизелях. С их увеличением растет диаметр капель, и ухудшаются условия сгорания, в результате чего увеличивается расход топлива и дымность отработанных газов. Вязкость топлива влияет на наполнение и утечки топлива через зазоры плунжерных пар.
При работе на маловязких топливах увеличивается износ деталей топливных насосов, что требует применения в их составе противоизносных присадок. Вязкость топлива зависит от его углеводородного состава, в связи с чем варьируется в широких пределах.
Химическая стабильность.
В эксплуатационных условиях наибольший вред приносит присутствие в дизельном топливе смол. Основную часть смол составляют примеси, остающиеся после очистки нефтяных дистиллятов. Но также как и в случае с бензином большую роль играет химическая стабильность топлива. Химическая стабильность дизельного топлива — это способность противостоять окислительным процессам, протекающим при хранении. Эта проблема возникла с углублением переработки нефти и вовлечением в состав товарного дизельного топлива среднедистиллятных фракций вторичной переработки нефти, таких, как легкого газойля каталитического крекинга, висбрекинга, коксования. Последние обогащены ненасыщенными углеводородами, включая диолефины и дициклоолефины, а также содержат значительное количество сернистых, азотистых и смолистых соединений. Наличие гетероатомных соединений, особенно в сочетании с ненасыщенными углеводородами, способствует их окислительной полимеризации и поликонденсации, тем самым влияя на образование смол и осадков, что в свою очередь влияет не только на фильтрационные свойства, но и повышает склонность к нагарообразованию. Самыми сильными промоторами смоло- и осадкообразования являются азотистые и сернистые соединения.
Поэтому количество непредельных углеводородов в дизельном топливе контролируется с помощью так называемого йодного числа. Йодное число представляет собой количество йода, реагирующее в определенных условиях с испытуемым топливом. Йодное число пропорционально содержанию непредельных углеводородов, в связи с чем в товарных дизельных топливах его величина не должна превышать 6 г йода на 100 г топлива. В старом ГОСТ 305-82 был такой показатель и его контролировали, но сейчас его упразднили заменив на «Окислительная стабильность: общее количество осадка в г/м3».
Присадки, улучшающие показатели дизельных топлив
Показатели качества дизельного топлива определяются в основном составом исходного сырья (нефти), а также способом получения топлив, включая метод и качество его очистки.
Вместе с тем непрерывно возрастающая потребность в топливе и ограниченность сырьевых ресурсов заставляют искать другие методы повышения качества дизельных топлив, не зависящие от качества исходного сырья и способов его переработки. Одним из методов улучшения показателей качества дизельного топлива является использование присадок, воздействующих на химические и физические процессы, происходящие в топливе.
При необходимости в дизельные топлива вводят следующие присадки (в скобках указано примерное массовое содержание присадок в топливе):
1) повышающие ЦЧ (0,25–0,2 %);
2) противодымные – уменьшающие дымность отработавших газов (0,25–0,5%);
3) антиокислительные – повышающие термоокислительную стойкость топлив (0,001–0,1 %);
4) депрессорные – понижающие температуру застывания топлива (0,01–2,0 %);
5) антикоррозионные – понижающие коррозионную агрессивность топлив (0,0008–0,005 %);
6) биоцидные – подавляющие размножение микроорганизмов (0,05–0,5 %);
7) многофункциональные (0,01–0,5 %).
Рассмотрим механизм действия некоторых присадок. Установлено, что соединения типа алкилнитратов RCH2ONO3 или RCH2ONO, перекисные соединения RCH2OOH, тионитраты RSNO и ряд других способствуют увеличению ЦЧ топлива. Полагают, что при разложении этих присадок образуются соединения, способствующие более энергичному развитию цепных предпламенных реакций, сокращающих тем самым период задержки воспламенения. Для азотсодержащих присадок такими соединениями могут быть оксиды азота.
В качестве присадки, увеличивающей ЦЧ дизельных топлив, применяют изопропилнитрат (СН3)2CONO3. Так, введение 1 % изопропилнитрата повышает цетановое число дизельного топлива на 10…13 ед., в связи с чем он используется для улучшения воспламеняемости и пусковых свойств зимних арктических дизельных топлив, получаемых с помощью каталитического крекинга. Присадки, увеличивающие ЦЧ, одновременно улучшают и пусковые свойства топлива, но вводят их в крайне ограниченных количествах для повышения цетанового числа на 3-5 пункта, так как при этом понижается температура вспышки и повышается коксуемость топлива.
Противодымные присадки, улучшая сгорание топлива и снижая в отработавших газах содержание сажи, могут в значительной степени отодвинуть предел дымления дизелей. Изучение природы возникновения сажи и ее влияния на окружающую среду показало, что очаги ее образования начинают возникать еще в предпламенных процессах в локальных областях, в которых содержание кислорода недостаточно для эффективных окислительных процессов. В этих областях начинается частичная дегидрогенизация, сопровождаемая крекингом и образованием микрочастичек сажи. В дальнейшем, при более интенсивном развитии процесса сгорания, часть образовавшихся микрочастиц сажи, попадая в очаги пламени, выгорает, а оставшиеся частицы в результате высокой турбулентности газов равномерно распределяются в них, образуя так называемый дым. Присутствие сажи в отработавших газах резко увеличивает уровень их токсичности.
Ослабить интенсивность образования дыма можно, или повысив интенсивность выгорания микрочастиц сажи, или снижая интенсивность их образования. Современные противодымные присадки содержат кальций, барий, марганец и ряд других элементов. Наиболее эффективные противодымные присадки содержат соединения бария, которые в свою очередь усиливают нагарообразование в камере сгорания и в зоне поршневых колец. Поэтому оценивая противодымный эффект присадки, необходимо учитывать и ее влияние на интенсивность образования нагара.
При добавлении барийсодержащих присадок к дизельным топливам содержание сажи в отработавших газах может быть уменьшено на 70…90 %, а выбросы в атмосферу канцерогенных веществ – на 60…80 %. Бариевые присадки не изменяют мощностные и экономические показатели дизеля и существенно не влияют на износ деталей топливной аппаратуры. Наибольшее применение эти присадки нашли при работе дизелей в шахтах, карьерах и других трудновентилируемых местах.
Больше текста в один пост не помещается идем к части 2, но вопросы можно задавать по мере прочтения :))