Групповой химический состав нефти и продуктов ее переработки

 

 

КОРРЗИОННАЯ АКТИВНОСТЬ БЕНЗИНА

 

Она связана с наличием водорастворимых органических кислот:

    

 

           Радикал R- СН₃^·, С₂Н₅^· и др.

 

Количество водорастворимых  кислот оценивается кислотностью: количество мг KOH, необходимое для нейтрализации примесей кислот, содержащихся в 100 мл нефтепродукта.

Реакция нейтрализации  кислоты основанием (щелочью):

      O                                   O

       êê                                                     êê

R¾C¾O[H] +  К[ОН]® R¾C¾OK +H₂O                            

                   9 н₂о 8

Для определения кислотности бензина используют метод титрования (МТ) и жидкостную экстракцию. МТ включает в себя приготовление титра раствора КОН  и использование индикатора для определения избытка ОНˉ. При жидкостной экстракции органические кислоты переходят из бензина в спирт. Между бензином и спиртом как несмешивающимися жидкостями образуется граница раздела фаз.

 

МАРКИ БЕНЗИНА

 

1. А-автомобильный, И- для бензинов, ОЧ которых определялось исследовательским методом. Для бензинов, ОЧ которых определяется моторным методом остается сокращение в виде буквы А.

2. Цифры- 80, 92, 76, 88- ОЧ.

 Цвет этилированного бензина А-76 желтый, АИ-93-оранжевый, АИ-98-синий.  По ГОСТ Р51105- 97 г. введены следующие марки бензина: “нормаль”-80,“регуляр”-92, “премиум”-95, “супер”-98.   По ГОСТ Р51866-2002 г.:“регуляр-евро”-92, “премиум-евро”-95, ”супер-евро”-98.

Содержание свинца по ГОСТ 97 г. 0,01 г/дм³, по ГОСТ 2002 г 0,005 г/дм³.

 

ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО, СКЛОННОСТЬ ДТ К САМОВОСПЛАМЕНЕНИЮ

 

В отличие от двигателей с искровым зажиганием в дизелях происходит самовоспламенение топлива при его впрыскивании в камеру сгорания двигателя. 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. При турбонаддуве, когда в цилиндры поступает предварительно сжатый и нагретый в турбокомпрессоре воздух, степень сжатия может быть понижена до 10—13.

Высокая степень сжатия, необходимая для воспламенения топлива, является также основным фактором, определяющим топливную экономичность дизелей, которая на 20—40 % выше, чем у двигателей с искровым зажиганием.

ДТ-смесь углеводородов  керосиновой, соляровой и газойлевой фракций с максимальной температурой кипения 360 ˚С. Плотность ДТ ρ=760÷860 кг/м³. Дизельные топлива состоят из фракций, выкипающих из нефти в пределах 200-350°С. Наличие более легких фракций повышает жесткость работы двигателей, тогда как наличие более тяжелых фракций вызывает задымление.

Топливо после впрыскивания его в камеру сгорания воспламеняется с некоторой задержкой, во время которой в камеру поступают все новые и новые порции топлива. При минимальной задержке воспламенившееся топливо начинает гореть сразу же вблизи силовых отверстий форсунки. Из-за такого процесса сгорания последующие порции топлива попадают в зоны, где кислород уже выгорел. Дизель начинает дымить, мощность снижается, экономичность ухудшается. Отрицательное воздействие на работу «дизеля» оказывает и максимальная задержка воспламенения.

Для оценки времени (периода) задержки самовоспламенения используется стандартизованный показатель - цетановое число (ЦЧ). ЦЧ – процентное содержание цетана (ЦЧ=100, имеет хорошую воспламеняемость) в его смеси с ά-метилнафталином (ЦЧ=0, плохая воспламеняемость) при условии, что данная смесь имеет такую же задержку самовоспламенения , как и испытуемое топливо.

Когда говорят, что ЦЧ солярки 40, то это значит, что  период задержки самовоспламенения топлива такой же, как у смеси, состоящей из 40% цетана и 60% ά-метилнафталина.

Летом оптимальное ЦЧ=40÷45, зимой- 59-60.

 

МАРКИ ДТ

 

Л – летнее, применяется  при t_возд>0˚С,

З – зимнее, бывает 2-х видов: до t_возд -20˚С и до t_возд -30˚С,

А – арктическое, до t_возд -50˚С.

Городское дизельное  топливо, экологически чистое дизельное  топливо.

 

КОРРОЗИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ  ДТ НА ДВИГАТЕЛЬ И ТОПЛИВОПОДАЮЩУЮ  АППАРАТУРУ

 

Основной причиной коррозионного  воздействия ДТ на металлы являются содержащиеся в нем соединения серы колчедан FeS_2, меркаптаны R-SH, сульфиды R-S-R^¢, дисульфиды R-S-S-R^¢, циклические сульфиды С_nH_2nS (R, R¢=CH₃^·, C₂H₅^· и др., массовая доля серы в ДТ 0.2-0.5%, меркаптанов 0.01%). В двигателях возможны 2 механизма действия соединений серы на коррозионный износ металла.

1. высокотемпературный механизм или газовая коррозия. Из серы в камере сгорания возникают: (-S-)+О₂ ® SO₂+SO₃

     SO₂, SO₃ (газы)+Ме® Ме_хS_y, Me_хO_у

2. низкотемпературный механизм

SO₂, SO₃, H₂O_влага® SO₂, SO₃ + H₂O®H₂SO₄

                                 Me + H₂SO₄ ® Me_х(SO₄)_у

Серная кислота, образуясь в полости картера и низкотемпературном шламе, реагирует с металлическими стенками картера.

 

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ  К ДТ И БЕНЗИНУ

 

 бесперебойная подача;

 надежное смесеобразование;

 надежная воспламеняемость;

 минимальное образование  нагара;

 минимальная коррозионная активность;

 физическая и химическая стабильность при длительном хранении;

 невысокая  токсичность.

 

ПРИСАДКИ, УЛУЧШАЮЩИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДТ И БЕНЗИНА

 

1. Для ДТ.
1. повышающее цетановое число;
2. противодымные;
3. антиокислительные;
4. депрессорные, понижающие температуру застывания;
5. антикоррозионные;
6. биоцидные – подавляющие размножение микроорганизмов;
7. многофункциональные;
2. Для бензина: всё, что и для ДТ, кроме “а”. В бензин вводятся присадки, повышающие октановое число.

 

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ (ПО ОТНОШЕНИЮ  К БЕНЗИУ И ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ) ВИДЫ ТОПЛИВА

 

1. Горючие газы, сжижаемые без пониженя температуры.

     К ним  относится пропанобутановые фракции  нефтяных газов. Они представляют  собой аналоги предбензиновых фракций нефти. При использовании газа в качестве топлива бензиновый бак заменяется баллоном, карбюратор- смесителем, устанавливается также редуктор-дозатор и небольшой теплообменник для испарения сжиженного газа.

2. Водород: имеет высокую теплотворную способность, неисчерпаемые сырьевые ресурсы (вода), минимальная энергия, необходимая для воспламенения воздушно-водородной смеси меньше чем для бензина и других газов. Это позволяет уменьшить мощность искрового разряда в системе зажигания двигателя.

У бензина коэффициент избытка воздуха a = 0,3 – 1,25; a_водор = 0,14 – 9,85, т. е. смесь водорода с воздухом, в отличие от бензина, имеет более широкий диапазон пределов воспламенения. 

К недостаткам водородного  топлива следует отнести низкую детонационную стойкость водорода- О.Ч.£ 70 (моторный метод) и его взрывоопасность.

3. Простые эфиры.

Н₃С-О-СН₃- диметиловый эфир. Исходное сырье- семена рапса. Молекулы жира, входящие в состав рапсового масла, состоят из триглицеридов: соединений трехвалентного спирта глицерина с тремя жирными кислотами. Для получения метилового эфира к рапсовому маслу добавляется метанол (соотношение 9:1), и небольшое количество щелочного катализатора. Процесс этерификации происходит в специальных колоннах. В результате химической реакции образуется метиловый эфир (биодизель), а также побочный продукт - глицерин. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕАКЦИИ СГОРАНИЯ ТОПЛИВ

 

При полном сгорании:

{Н₃С-О-СН₃, С₆Н₆, C_nH_2n+2, Н₂, С₂Н₅ОН и др.} + (воздух: О₂, N₂) ® NO₂, H₂O, СО₂

Если процесс сгорания идёт не полностью, то образуются CO, NO, CH_х, C(сажа).

 

СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

Все смазочные материалы  можно классифицировать: 

1. По агрегатному состоянию:
1. Жидкие масла;
2. Пластические смазки;
3. Твёрдые (сухие) смазки
2. По роду исходного сырья:
1. Минеральные (нефтяные)
2. Животные
3. Растительные
4. Синтетические
3. По целевому назначению:
1. Моторные
2. Трансмиссионные
3. Турбинные

 

НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О  ТРЕНИИ

 

1. Жидкостное трение: трущиеся поверхности разделены слоем масла. Его толщина больше высоты микронеровностей. Трение обусловлено только вязкостью масла. Износы деталей минимальны. Такой вид трения наблюдается в подшипниках скольжения и нижней части зеркала цилиндра.

2. Граничное (полусухое): оно наступает при уменьшении частоты вращения коленчатого вала, уменьшении вязкости масла и увеличении нагрузки. В этих случаях толщина масляного слоя уменьшается, и микронеровности начинают задирать друг друга. Для такого вида критичным является прочность масляной плёнки.

3. Сухое трение: трение без смазочного материала – ведет к аварии.

 

СМАЗОЧНЫЕ СВОЙСТВА МАСЕЛ

 

Они обусловлены вязкостью  масла и прочностью его масленого  слоя. Вязкость масла важна при  жидкостном трении, прочность масленого  слоя – при полусухом трении.

Вязкостью называют свойство жидкости сопротивляться взаимному перемещению её слоёв под действием силы.

n - кинематическая вязкость;

m - динамическая вязкость.

n=

[m]= [Па·с]; 

[ρ]= [кг/м³]; 

[n]=[м²/с]; [мм²/с]=[сСт] – сантистокс

 

СОСТАВ МОТОРНОГО И ТРАНСМИССИОННОГО МАСЛА

 

БАЗОВЫЕ МАСЛА

 

Это насыщенные углеводороды (Н. У., не менее 90%). Базовые масла делят на 5 групп.

ГРУППА 1. Н. У., сера, индекс вязкости (ИВ) 80-120.

ГРУППА 2. Н. У., сера, ИВ 80-120.

ГРУППА 3. Н. У., сера ИВ³120.

ГРУППА 4. Полиальфаолефины (ПАО).

ГРУППА 5. базовые масла других типов, не вошедших в группы 1-4 (сложные эфиры).

 

ПРИСАДКИ

 

1. Загустители (модификаторы вязкости). Назначение: придание маслу хороших вязкостно-температурных свойств. Загустители – это высокомолекулярные полимеры. Механизм их действия основан на изменении формы макромолекул полимеров в зависимости от температуры. В «холодном» состоянии эти молекулы находятся в свернутом состоянии, в виде спиралей. При нагревании спирали распрямляются и масло густеет, т. е. не становится слишком жидким. Загустители- сополимеры олефинов, полиметакрилаты, полиизобутилены, стирольные полиэфиры и др. В трансмиссионное масло для улучшения его вязкостно-температурных свойств вводят также полисилоксаны (силиконы).

2. Модификаторы трения. Это растворенные в масле соединения, адсорбирующиеся на поверхности металла, создающие на ней модифицированный предельный слой, который снижает коэффициент трения между поверхностями металлов. Модификаторы трения применяются в маслах для снижения коэффициента трения, они предотвращают появление задиров, снижают износ и шум при работе двигателя, экономят топливо. 

Модификаторы трения в моторном масле – это твердые  высоко дисперсные (размер частиц до 10 мкм) вещества- графит, дисульфид молибдена (МоS₂), жирные спирты, кислоты, амины.

Уникальные свойства MoS₂ связаны с его слоистой структурой (подобной  графиту). Структура с повторяющимся элементом типа сандвича, который образован плоским шестиугольником из атомов молибдена, расположенным между двумя плоскими шестиугольниками из атомов серы. Сандвич построен таким образом, что атомы серы в разных слоях расположены один над другим, а атомы  молибдена сдвинуты относительно них. Силы, действующие между этими слоями, довольно слабы, поэтому даже при небольших напряжениях происходит сдвиг слоев относительно друг друга, что и придает MoS₂ свойство смазки. Сульфид молибдена заполняет микровпадины, тем самым, сглаживает микронеровности поверхностей деталей. При этом снижается давление в сопряжениях, ускоряется приработка деталей и теплопередача между поверхностями трения. Из-за высокой температурной устойчивости MoS_2, он  придает поверхности металла высокие противоизносные свойства.

Важно отметить, что как  изготовление, так и стабилизация ультрадисперсных порошков в объеме масла очень трудоемкий и сложный  процесс, возможный только на крупных производствах, имеющих современную высокоточную аппаратуру и квалифицированный персонал. Разработка технологии получения дисперсий (тип, обработка, концентрация, совместимость с другими компонентами), подбор стабилизаторов, а также пакетирование масла, содержащего такие модификаторы трения, является фирменным секретом и строго охраняется.