Нефтяное товароведение
| Вид материала | Учебное пособие |
- Методические указания и контрольные задания для студентов- заочников образовательных, 559.1kb.
- Товароведение и зкспертиза напитков лабораторний практикум, 1701.15kb.
- Методические указания и задания домашней контрольной работы для студентов-заочников, 399.12kb.
- Вопросы к экзамену по дисциплине «Товароведение» специальность 1-25 01 10 «Коммерческая, 71.32kb.
- Товароведение, экспертиза и стандартизация, 486.07kb.
- Сквозной программы по практической подготовке студентов направление подготовки 100800., 33.89kb.
- Программы (ооп) Подготовка бакалавров по направлению «Товароведение» проводится в рамках, 144.89kb.
- Технологический факультет, 164.71kb.
- Производство промышленной продукции в натуральном выражении, 21.6kb.
- Методические рекомендации по организации преддипломной, 778.67kb.
^ 3.2.Автомобильные бензины.
Бензины автомобильные представляют собой смесь углеводородов различного строения, преимущественно С4-С12, с температурой кипения 30-205°С и плотностью 0,70-0,78 г/см3. Они получаются смешением прямогонного бензина и продуктов вторичной переработки фракций прямой перегонки, например каталитического крекинга керосино-газойлевых и тяжелых дистиллятных фракций, каталитического риформинга бензиновых фракций коксования, алкилирования и т.д.
Выпускают бензины летние, зимние, этилированные и неэтилированные.
Это прозрачная маловязкая жидкость со специфическим запахом, она быстро испаряется, не растворяется в воде и при соответствующих условиях сгорает без остатка.
Производство автобензина в РФ по состоянию на 2006 г. составило 34,37 млн. т/год. В них доля высокооктановых бензинов 53,3%. В России с 2003 г. полностью прекращена выработка и применение этилированных автобензинов. Объем экспорта в 2006 составил 6302, 2 тыс. тонн, объем импорта - 7,4 тыс. тонн.
Базовой эксплутационной характеристикой и одновременно основным ценообразующим параметром автомобильного бензина является его детонационная стойкость, выраженная октановым числом. Именно октановое число автомобильного бензина и рядом стоящая соответствующая цена за один литр в первую очередь интересует водителя при въезде на АЗС.
^ Детонационная стойкость. Это показатель бензинов должен обеспечивать бездетонационную работу двигателей в самых напряженных режимах. Детонационная стойкость топлива определяет его способность противостоять нарушению нормального протекания сгорания в двигателе, возникающего в результате взрывного сгорания и образования детонационных и ударных волн. Чем выше детонационная стойкость, тем эффективнее и экономичнее работает двигатель автомобиля. При детонационном сгорании топлива скорость распространения пламени примерно в 100 раз превышает скорость распространения пламени при нормальном сгорании. Сильная детонация приводит к перегреву двигателя, прогоранию колец, поршней и клапанов, разрушению подшипников и т.д.
Детонационное горение определяется химическим составом топлива, т. е. его склонностью к образованию пероксидов. Наиболее детонационно стойкими являются ароматические углеводороды, причем с увеличением длины боковых алкильных цепей в них снижается детонационная стойкость.
К ароматическим углеводородам по детонационной стойкости приближаются изоалканы, причем, чем они разветвленнее, тем выше эта стойкость.
Нафтеновые углеводороды занимают промежуточное положение, и для них, как и для ароматических углеводородов, увеличение алкильных цепей уменьшает детонационную стойкость, а разветвление этих цепей — увеличивает. Олефины по детонационной стойкости близки к нафтенам. Уменьшение длины цепи увеличивает их стойкость.
Мерой детонационной стойкости топлива является октановое число (ОЧ) по условно принятой шкале. В этой шкале за 100 принята детонационная стойкость изооктана (2,2,4-триметилпентана) С8Н18, а за 0 принята детонационная стойкость н-гептана С7Н16.
Октановым числом испытуемого бензина называют количество изооктана (в % об.) в его смеси с н-гептаном (эталонная смесь), при котором детонационная стойкость такой смеси эквивалентна детонационной стойкости испытуемого бензина в стандартных условиях испытания. Существует три стандартных метода определения детонационной стойкости автомобильных бензинов.
Исследовательский метод определения октанового числа (ГОСТ 8226—82) состоит в том, что детонационную стойкость испытуемого бензина сравнивают с детонационной стойкостью эталонной смеси подбором соотношения в ней изооктана с гептаном. Сравнительное испытание проводят на стандартной одноцилиндровой установке УИТ-65, позволяющей изменять степень сжатия, а начало детонации фиксировать электронным датчиком. Испытание проводят с частотой вращения вала двигателя 600 ± 6 об/мин с постоянным углом опережения зажигания 13°, при температуре воздуха, поступающего в карбюратор, 52 ± 1 °С. Получаемое исследовательским методом октановое число (ОЧИ) соответствует относительно мягким условиям работы двигателя (городская езда автомобилей с небольшими нагрузками).
Моторный метод определения октанового числа (ГОСТ 511—82) реализуют также на установке УИТ-65 и определяют сравнением детонационных стойкостей бензина с эталонной смесью, состав которой подбирают в процессе испытания; по содержанию в ней изооктана находят искомое октановое число. Однако условия испытания в этом случае жестче: частота вращения вала 900 ± 9 об/мин, угол опережения зажигания от 26 до 15°, температура воздуха на входе в карбюратор 50 ± 5 °С, а температура ТВС на входе в цилиндр 149 ± 1 °С.
Полученное этим методом значение октанового числа (ОЧМ) соответствует работе двигателей с повышенной нагрузкой (загородная езда нагруженных автомобилей) и всегда ниже, чем ОЧИ.
Разность ОЧИ- ОЧМ называют чувствительностью бензина. В зависимости от химического состава бензинов она составляет от 1-2 до 8-12.
Методы детонационных испытаний полноразмерных серийных двигателей в стендовых и дорожных условиях по ГОСТу 10373—75 значительно сложнее исследовательского и моторного методов, требуют больших трудозатрат и расхода эталонных смесей, поэтому они предназначены для квалификационной оценки серийных двигателей или для определенных исследований параметров их работы.
По результатам определения этими методами октанового числа строят серию графиков его зависимости от важнейших параметров двигателя — угла опережения зажигания, частоты вращения вала, мощности двигателя и др.
Для прямогонных бензинов предложена формула:
ОЧМ= 250,9-281ρ420,
где ρ420— относительная плотность бензина.
Для таких же прямогонных бензинов с концом кипения до 200 °С:
ОЧМ =100А + 70Н + 50ИП -12НП
где А, Н, ИП и НП — массовые доли ароматических, нафтеновых, изопарафиновых и н-парафиновых углеводородов в бензине.
Существует также расчетный метод, основанный на хроматографическом анализе бензина.
Достоинство расчетных методов состоит в том, что они не требуют для анализа больших количеств бензина, что важно при проведении лабораторных исследовательских работ. Недостаток их — в большой погрешности, достигающей иногда 10 % и более.
Высокая детонационная стойкость товарных автобензинов достигается тремя способами. При первом способе в качестве базовых бензинов применяются наиболее высокооктановые вторичные продукты переработки нефти или же увеличивается их доли в товарных бензинах.
Второй способ предусматривает широкое использование высокооктановых компонентов, вовлекаемых в товарные бензины, - ароматических и изопарафиновых углеводородов.
Третий способ состоит в применении антидетонационных присадок. В настоящее время широко используют все три направления повышения детонационной стойкости.
Наиболее эффективным и экономически выгодным, а
потому широко применяемым является способ использования
антидетонаторов.
Кроме детонационной стойкости автомобильных бензинов к важнейшим детонационным характеристикам относятся: фракционный состав, давление насыщенных паров, плотность, содержание серы, водорастворимых кислот и щелочей, фактических смол, соединений свинца, железа, марганца.
До недавнего времени основная масса автомобильных бензинов в России вырабатывалась по ГОСТ 2084-77 и ТУ 38.001165-97 (заменен в 2003 году). В зависимости от октанового числа этот ГОСТ предусматривал пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для остальных - по исследовательскому. По ТУ вырабатывались марки А-80, А-92 и А-96 с октановыми числами по исследовательскому методу. Эти бензины в основном предназначались для поставки на экспорт.
Основная масса автомобильных бензинов в настоящее время вырабатывается по ГОСТ Р 51105-97, применение которых обеспечивает надежную эксплуатацию автомобилей с нормами Евро-2 по токсичности отработавших газов. По этому ГОСТу выпускаются автобензины марок: Нормаль-80, Регуляр-91, Регуляр-92, Премиум-95 и Супер-98 (см. табл.).
В последние годы автомобильный парк страны пополняется современными импортными машинами, удовлетворяющими требованиям Евро-3 и Евро-4, эксплуатация которых требует применения соответствующих топлив. В связи с этим возникает необходимость организации промышленного производства бензинов для автомобилей класса Евро-3 и Евро-4.
Таблица
Характеристика неэтилированных автомобильных бензинов (ГОСТ Р 51105-97)
| Показатели | Нормаль - 80 | Регуляр - 91 | Премиум -95 | Супер – 98 | Метод испытаний |
| Октановое число, не менее -моторный метод -исследова-тельский метод | 76,0 80,0 | 82,5 91,0 | 85,0 95,0 | 88,0 98,0 | ГОСТ 511-82 ASTM D 2700 ИСО 5163-90 ГОСТ 8226-82 ASTM D 2699-94 ИСО 5164-90 |
| Содержание свинца, г/дм3, не более | 0,010 | 0,010 | 0,010 | 0,010 | ГОСТ 28828-90 ASTM D 3237-90 EN 237 |
| Содержание марганца, мг/дм3, не более | 50 | 18 | - | - | по п. 7.2 ГОСТ Р 51105-97 ASTM D 3831-94 |
| Содержание фактических смол, мг/100см3, не более | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | ГОСТ 1567-83 ASTM D 381-94 EN 5 |
| Индукционный период, мин, не менее | 360 | 360 | 360 | 360 | ГОСТ 4039-88 ASTM D 525-95 ИСО 7636-94 |
| Массовая доля серы, %, не более | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | ГОСТ Р 50442-92 ASTM D 1266-91, 2622-94, 4294-90; ИСО 8754-92 |
| Объемная доля бензола, %, не более | 5 | 5 | 5 | 5 | ГОСТ 29040-90 ASTM D 4420-94, 3606-92, 4053-91 EN 238 |
| Испытание на медной пластине | Выдерживает, класс 1 | Выдерживает, класс 1 | Выдерживает, класс 1 | Выдерживает, класс 1 | ГОСТ 6321-92 ASTM D 130-94, ИСО 2160-85 |
| Внешний вид | Чистый, прозрачный | Чистый, прозрачный | Чистый, прозрачный | Чистый, прозрачный | По п. 7.3 ГОСТ Р51105-97 |
| Плотность при 15˚С, кг/м3 | 700-750 | 725-780 | 725-780 | 725-780 | ГОСТ Р 51105-97 ASTM D 1298-90, 5052-91 ИСО 3675-93, 3838-83 |
Нормативной базой для выпуска таких автобензинов являются ГОСТ Р 51866-2002 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия», являющийся аутентичным переводом EN 228:1999 (Евро-3) и ТУ 38.401-58-350-2005 на бензины для автомобилей класса Евро-4. По ГОСТу предполагается выпускать автобензины марок Регуляр Евро-92, Премиум Евро-95 и Супер Евро-98, а по ТУ - Регуляр Евро-92/4, Премиум Евро-95/4 и Супер Евро-98/4. Технология производства бензинов для автомобилей, отвечающих требованиям Евро-3 и Евро-4, должна обеспечить нормы на содержание в них серы не более 150 и 50 ррm, ароматических углеводородов не более 42 и 35% об. соответственно. Кроме того, некоторые производители продвигают на рынок свои марки автобензинов, отвечающие требованиям Евро-3 и Евро-4. Так ОАО «ЛУКОЙЛ» в 2006 году начало производство новых автомобильных бензинов с улучшенными эксплуатационными свойствами под брендом «ЭКТО» (экологическое топливо): «ЭК-ТО-92» и «ЭКТО-95». Новые автомобильные бензины «ЛУКОЙЛа» -«ЭКТО» по своим свойствам соответствуют стандартам Евро-3 и превышают требования государственных стандартов. Для улучшения эксплуатационных свойств в новые автомобильные бензины «ЛУКОЙЛа» дополнительно вводится многофункциональный пакет присадок, способствующий улучшению моющих, антикоррозионных и других свойств.
Практика получения брендовых (фирменных) топлив путем добавления на нефтебазах присадок в базовое топливо является общепризнанной в странах Западной Европы. По данной технологии работают такие компании как Shell, BP, Neste, Teboil и многие другие.
«ЛУКОЙЛ» получил допуск на использование присадок на территории РФ, сертификат соответствия на присадки, гигиенический сертификат, а также паспорт безопасности вещества (материалов). Испытания автобензинов «ЭКТО» провело ЗАО «Нами-Хим».
Компания «ТНК-ВР» объявила о запуске в продажу нового неэтилированного бензина ВР Ultimate с октановым числом 95 и 98, реализация которого началась с 2006 г. на всех автозаправочных комплексах ВР. ВР Ultimate содержит значительно меньше основных компонентов загрязнения окружающей среды. В нем содержится меньше серы, чем в обычном бензине, что позволяет сократить серные выбросы в атмосферу на 66%.
По октановому числу российские бензины достигают таких же показателей, как в Европейском Союзе.
Но следует подчеркнуть, что российские автобензины в настоящее время не полностью соответствуют европейским стандартам по ряду показателей.
Например, из табл. 1 видно, что по российскому ГОСТу допустимое содержание бензола 5%, однако по стандартам Евро - 4 - 1%; серы -0,05%, тогда как в ЕС - 0,0050%; ароматики - 55%, а в ЕС - 30%.
Таблица
Основные требования к качеству автомобильных бензинов в России и государствах – членах ЕС
| Параметр | Россия | ЕС (EN-228) | |||
| | ГОСТ 2084 | ГОСТ Р51105-97 | Евро-2 | Евро– 3 с 2000г. | Евро-4 с 2005 г. |
| (норма на выброс автотранспортом) | |||||
| Максимальное содержание, %: | | ||||
| – бензола | – | 5,0 | 5,0 | 1,0 | 1,0 |
| – серы | 0,1 | 0,05 | 0,05 | 150 ppm | 50 ppm |
| – ароматических углеводородов | 55* | 55* | - | 42 | 30 |
| – олефиновых углеводородов | 20* | 20* | - | 18 | 14 |
| – кислорода | 2,7* | 2,7* | - | 2,3 | 2,7 |
| Фракционный состав, оС: | | ||||
| – до 100оС перегоняется, %, не менее | – | 40 | - | 46 | 46 |
| – до 150оС перегоняется, %, не менее | – | 85** | - | 75 | 75 |
| Давление насыщенных паров, кПа, не более | – | 35–100 в зависимости от класса испаряемости | - | 60 | 60 |
| Наличие моющих присадок | - | - | - | обязательно | |
*Нормы комплекса методов квалификационной оценки
** По ГОСТ Р 51105-97 указано до 180 ˚С
Рассматривая технические характеристики российских бензинов, и сравнивая основные показатели с требованиями международных и европейских стандартов следует подчеркнуть, что российские автобензины в настоящее время не соответствуют европейским стандартам по ряду показателей, а именно, по октановому индексу, по содержанию сернистых соединений, по соединению ароматических углеводородов и содержанию бензола.
Для достижения российской нефтепереработки требованиям мировых и европейских стандартов по антидетонационным и экологическим характеристикам необходимо повысить октановые характеристики, существенно снизить содержание серы, олефинов, ароматики (в частности бензола).
С этой целью в российской нефтепереработке осуществляются и планируются многозатратные научно-технологические решения. А именно, разработка и строительство таких процессов, как:
1) изомеризация, каталитический риформинг, алкилирование и другие процессы облагораживания.
2) планируется увеличение доли бензина каталитического крекинга в товарных автобензинах.
3) разрабатываются и внедряются новые эффективные и экологически безопасные антидетонаторы оксигенаты и др.
^ 3.3. Дизельные топлива
Современные дизели устанавливаются практически на всех видах транспортных средств (кроме самолетов), а также используют в качестве стационарных установок (дизель-генераторы, дизель-насосы и т.д.). По частоте вращения коленчатого вала дизели подразделяются:
выше 1500 мин-1 -высокооборотные (быстроходные дизели);
250-1500 мин-1 -среднеоборотные;
менее 250 мин-1 (тихоходные дизели). На автомобили устанавливают высокооборотные дизели.
Работа дизельного двигателя основана на самовоспламенении топлива. Топливо для дизелей должно легко воспламеняться при температуре, развиваемой при сжатии воздуха в камере сгорания. Бензин, например, для этих целей не годится. Температура его самовоспламенения слишком высока. Самовоспламенение - это способность топлива самопроизвольно воспламеняться без поднесения к нему пламени.
Топливо для дизельных двигателей представляет собой смесь углеводородов керосиновой, газойлевой и соляровой фракций прямой перегонки (для быстроходных дизелей) и более тяжелых фракций или остаточных нефтепродуктов (для тихоходных дизелей).
Дизельное топливо с температурой кипения 180-360 °С, плотностью 0.790-0.860 г/см3 получают из прямогонной нефти с последующей гидроочисткой и депарафинизацией (для зимних марок); в некоторые сорта добавляют до 20% газойлевых фракций каталитического крекинга.
Лучшим дизельным топливом можно считать легкое моторное топливо с температурой кипения 230-350°С, состоящее из 60/о керосиновых фракций, выкипающих до 300 С, и 40% более тяжелых - соляровых фракций, выкипающих в интервале 290- 350°С.
В соответствии с назначением (использованием), условиями хранения и транспортировки в топливах для дизельных двигателей нормируются следующие физико-химические и эксплуатационные показатели качества /1,4-9/.
Воспламеняемость. Исходя из принципа работы дизелей, главным требованием к топливу для них является способность легко воспламеняться при сжатии, образуя предварительно горючую смесь с воздухом. На смесеобразование и воспламенение в дизеле отводится очень мало времени, причем тем меньше, чем выше частота вращения коленчатого вала дизеля. Способность топлива к самовоспламенению выражается условным показателем - цетановым числом (ЦЧ).
Цетановое число – показатель воспламеняемости дизельного топлива, численно равный процентному содержанию цетана в смеси с α-метилнафталином, которая по воспламеняемости в стандартном двигателе эквивалентна испытуемому топливу.
ЦЧ определяет жесткость рабочего процесса (скорость нарастания давления), расход топлива, дымность газов. Чем выше ЦЧ, тем ниже скорость нарастания давления и температуры и тем менее жестко работает двигатель. Оптимальное для современных дизелей значение ЦЧ составляет 45-55 единиц.
Если ЦЧ выше оптимального, топливо воспламеняется, еще не успев перемешаться с воздухом, и самовоспламенение еще до конца такта сжатия, что будет противодействовать ходу поршня. Мощностные характеристики дизеля при этом снижаются. В среднем с повышение значения ЦЧ сверх нормы на одну единицу ухудшаются экономичность расхода на 0,2-0,3 % и дымность на 10-15 %.
ЦЧ определяется экспериментально "методом совпадением вспышек" по ГОСТ 3122 на одноцилиндровой установке ИТ9-3. В США, Англии, Франции и странах Латинской Америки для определения ЦЧ применяется установка ASTM-CFR (Вокеш) дизельной головкой. В этих странах наряду с ЦЧ воспламеняемость и горючесть дизельных топлив оценивают дизельным индексом ДИ (в западных спецификациях дизельный индекс обозначается как цетановый индекс ЦИ).
ДИ более точно отражает связь воспламеняемости топлива с его углеводородным составом. Величина дизельного индекса для различных типов дизелей колеблется от 9 до 65. Для тихоходных дизелей применяется топливо с дизельным индексом от 30 до 40 единиц, для быстроходных 45-65. ДИ определяется не экспериментально, а рассчитывается исходя из плотности и характеристик углеводородного состава (анилиновой точки).
Для оценки ЦЧ дизельных толлив можно воспользоваться несколькими эмпирическими зависимостями. Для продуктов прямой перегонки наиболее точным является определение ЦЧ по ГОСТ 27768 исходя из плотности и температуры 50% об. отгона по формуле:
ЦЧ=45474-1641,41*
+774,74*()2-0,55*t50%+97,80*(Lgt50%)2, где t50%- температура 50% отгона с учетом поправки на нормальное барометрическое давление;
-плотность топлива при 15˚С отнесенная к плотности воды при 15˚СДля товарных дизельных топлив цетановое число можно оценить по формуле:
ЦЧ=
Испаряемость. Этот показатель нормируется фракционным составом, температурами 50, 90 и 96 % (принимают как конец перегонки) отгона. Чем выше эти температуры, тем тяжелее топливо. Пусковые свойства оценивают по температуре 50% отгона.
Низкотемпературные свойства. Низкотемпературные свойства - одни из важнейших эксплуатационных показателей. В современных технических документах на дизельное топливо низкотемпературные свойства нормируют тремя показателями:
- температурой застывания, от которой зависит прокачиваемость топлива по трубопроводам, легкость проведения сливных-наливных операций, то есть температурный порог использования;
- предельной температурой фильтруемое™ и температурой помутнения, от которых зависит прокачиваемость через холодные фильтры, надежность работы дизеля;
- содержанием воды.
Однако весьма сильное влияние на температуру плавления углеводородов оказывает строение углеводородов: углеводороды одинаковой молекулярной массы, но различного строения могут иметь значительные расхождения, в температурах плавления. Наиболее высокие температуры плавления имеют парафиновые углеводороды с длинной неразветвленной цепью углеводородных атомов. Именно эти углеводороды в первую очередь выпадают при понижении температуры. Ароматические и нафтеновые углеводороды плавятся при низких температурах, однако те из них, которые имеют длинную неразветвленную боковую цепь, плавятся при более высоких температурах. По мере разветвления цепи парафинового углеводорода или боковой парафиновой цепи, присоединенной к ароматическим или нафтеновым кольцам, температура плавления углеводородов снижается.
Для обеспечения требуемых температур помутнения и застывания в дизельные топлива вводят депрессорные присадки. Добавление сотых «долей присадки позволяет снизить предельную температуру фильтруемости на 10-15°С, а температуру застывания - на 15-20 С. Введение присадок не влияет на температуру помутнения. Это связано с механизмом действия депрессорных присадок, заключающемся в модификации структуры кристаллизующихся парафинов, уменьшении их размеров. При этом общее количество н-парафинов не снижается. Также образование кристаллов при низких температурах может быть вызвано присутствием воды, которая попадает в дизельное топливо в результате наливных операций.
К другим важнейшим эксплуатационным характеристикам дизельных топлив относятся:
- плотность
- вязкость
- содержание воды и механических примесей
- химическая стабильность
- коррозионная активность
- температура вспышки
- склонность к нагарообразованию
- содержание серы и др.
НПЗ России производят несколько видов дизельных топлив: для быстроходных мало- и среднеоборотных дизелей. Для быстроходных дизелей (автомобильных) производят летнее, зимнее, арктическое, экспортное с депрессорными присадками, экологически чистые и городские.
Дизельные топлива летнее, зимнее, арктическое вырабатываются по ГОСТ 305-82 (см. табл.)
Эти предназначены для применения при следующих температурах окружающего воздуха: Л -при 0˚С и выше; 3 - до минус 20°С (с температурой застывания не выше -35°С и помутнения не выше -25°С) и до минус 30°С (с температурой застывания не выше -45°С и помутнения не выше -35°С); А - до минус 50°С.
Разрешаются (по согласованию с потребителем) выработка и применение топлива с температурой застывания 0°С без нормирования температуры помутнения.
Согласно ГОСТ 305-82 предусмотрена маркировка дизельного топлива: летнего Л-0,2-62 (содержание серы и температура вспышки), зимнего 3-0,2-минус 40 (содержание серы и температура застывания), арктического А-0,2 (содержание серы). Дизельные топлива Л, 3 и А обычно получают компаундированием прямогонных и гидроочищенных газойлезых фракций. Сырьем для гидроочистки являются как прямогонные дистилляты, так и продукты вторичных процессов, например, легкий газойль каталитичекого крекинга.
| | Наименование показателя | Норма для марки | ||
| Л | З | А | ||
| 1 | Цетановое число не менее | 45 | 45 | 45 |
| 2 | Фракционный состав: 50% прегоняется при t ˚С, не выше 96% перегоняется при t ˚ С, не выше | 280 360 | 280 340 | 255 330 |
| 3 | Кинематическая вязкость при 20 мм2/с, (сСт) | 3,0-6,0 | 1,8-5,0 | 1,5-4,0 |
| 4 | Температура застывания, ˚С, не выше, для климатической зоны: Умеренной Холодной | -10 | -35 -45 | -55 |
| 5 | Температуры помутнения, ˚ С, не выше, для климатической зоны: Умеренной Холодной | -5 | -25 -35 | |
| 6 | Температура вспышки, определяема в закрытом тигле, ˚С, не выше: для тепловозных и судовых двигателей и газовых турбин Для двигателей общего назначения | 62 40 | 40 35 | 35 30 |
| 7 | Массовая доля меркаптановой серы, %, не более | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| 8 | Массовая доля серы, %, не более | 0,54 | 0,5 | 0,4 |
| 9 | Концентрация фактических смол, мг/100см3 топлива, не более | 40 | 30 | 30 |
| 10 | Плотность при 20˚ С, кг/м3, не более | 860 | 840 | 830 |
| 11 | Зольность 10-ного остатка, % , не более | 0,30 | 0,30 | 0,30 |
| 12 | Содержание механических примесей | - | - | - |
| 13 | Содержание воды | - | - | - |
| 14 | Коэффициент фильтруемости | 3 | 3 | 3 |
Дизельные экспортные топлива (ТУ 38.401-58-110-94) для поставки на экспорт вырабатываются с содержанием серы не более 0,2% (табл. 3.5). Экспортное топливо получают гидроочисткой прямогонных газойлевых фракций.
Зимние дизельные топлива с депрессорными присадками производят на основе летнего топлива: марку ДЗп с температурой застывания – З0˚ С по ТУ 38.101889-81, для районов с холодным климатом вырабатывают топлива ДЗп-15/-25 и ДАп-35/-45 с температурами застывания соответственно -35 и - 55˚ С по ТУ 38.401-58-36-92 (табл. 3.6).
Экологически чистые дизельные топлива (ТУ 38.1011348-89) производят с помощью гидроочистки газойлевых фракций прямой перегонки и вторичных процессов табл. Городские дизельные топлива (ТУ 38.401-58-170-96) с улучшенными экологическими свойствами предназначены для применения в г. Москве (табл. 3.8). В топлива добавляют присадки: летом - антидымную (отечественную ЭФАП-Б или импортную Любризол 8288), зимой - депрессорную (импортную сополимер этилена с винилацетатом). Городские
топлива обладают улучшенными экологическими свойствами (дымность и токсичность отработавших газов меньше на 30-50 % по сравнению с топливами без присадок). Топлива отвечают европейским требованиям на содержание серы (не более 0,05 %) в дизельных топливах.
Сравнение некоторых показателей качества наиболее массовых марок дизельных топлив, выпускаемых в России и требований европейских стандартов свидетельствуют о том, что европейские спецификации более жесткие.
Таблица
^ Требования к качеству дизельных топлив в странах ЕС и России.
| | 1993-1996 гг. | EN-590 (страны ЕС) | ГОСТ 305-82 (летний сорт), Россия | |
| 1996-1999 гг. | Действующий с 1999 г | |||
| Массовая доля серы, %, не более | 0,3 | 0,05 | 0,035 | 0,2 |
| Цетановое число, не менее | 45 | 49 | 51 | 45 |
| Плотность при 150˚С, кг/м3 | 820-860 | 820-860 | 820-845 | не более 860 |
| Кинематическая вязкость при 400˚С, мм2/с | 2,0-4,5 | 2,0-4,5 | 2,0-4,0 | 3-6 (при 200˚С) |
| Содержание полициклических ароматических углеводородов, %, не более | не нормируется | не нормируется | 11 | не нормируется |
| | ||||
| Смазывающие свойства, мкм, не более | не нормируется | не нормируется | 460 | не нормируется |
В ближайшей перспективе важнейшей задачей российской нефтепереработки является улучшение свойств дизельных топлив путем резкого снижения содержания серы, полиароматических углеводородов, повышение цетанового числа, достигнув уровня европейских стандартов.
В настоящее время в Европе установлен норматив по сернистым соединениям (15-30 ppm). Российская же нефтепереработка в массовом масштабе еще не освоила уровень обессеривания до 350 ppm. За 2006 год выпуск дизельного топлива составил 64,22 млн т. Объем экспорта 36801, 1 тыс. тонн, объем импорта - 0,4 тыс. тонн.
- ^ Реактивные топлива (авиационные керосины)
Воздушно-реактивные двигатели (ВРД) в настоящее время являются основой гражданской и военной авиации. Эти двигатели работают на жидком углеводородном топливе, и носят название реактивные или авиационные. Российская нефтепереработка по отечественным стандартам может производить 4 марки для дозвуковой авиации (Т-1, ТС-1, Т-2 и РТ) и одну для сверхзвуковой (Т-6). Требования к качеству определяются ГОСТами и техническими условиями (см. табл.)
Таблица
Требования к качеству реактивных топлив
| Показатель | Т-1 | ТС-1 | Т-2 | РТ | Т-6 | |||
| Плотность при 20 °С, кг/м3, не менее | 800 | 775 | 755 | 775 | 840 | |||
| Фракционный состав, температура, °С: | | | | | | |||
| начало кипения, не выше | 150 | 150 | — | — | — | |||
| начало кипения, не ниже | — | — | 60 | 135 | 195 | |||
| 10 %, не выше | 175 | 165 | 145 | 175 | 220 | |||
| 50 %. не выше | 225 | 195 | 195 | 225 | 255 | |||
| 90 %, не выше | 270 | 230 | 250 | 270 | 290 | |||
| 98 %, не выше | 280 | 250 | 280 | 280 | 315 | |||
| Вязкость кинематическая, м2/c: | | | | | | |||
| при 20 °С, не менее | 1,5 | 1,25 | 1,05 | 1,25 | 4,5 | |||
| при -40 °С, не более | 16 | 8 | 6 | 16 | 60 | |||
| Теплота сгорания низшая, не менее | | |||||||
| кДж/кг | 42900 | 42900 | 43100 | 43100 | 42900 | |||
| ккал/кг | 10250 | 10250 | 10300 | 10300 | 10250 | |||
| Высота некоптящего пламени, мм, не менее | 16 | 25 | 25 | 25 | 20 | |||
| Кислотность, мг КОН/100 мл, не более | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 0,5 | |||
| Температура начала кристаллизации, °С, не выше | -60 | -60 | -60 (-55) | -60 | -60 | |||
| Иодное число, г I2/100 мл, не более | 2 | 3,5 | 3,5 | 0,5 | 1 | |||
| Содержание: | | |||||||
| аренов, %, не более | 20 | 22 | 22 | 18,5 | 10 | |||
| фактических смол, мг/100 мл, не более | 6 | 5 | 5 | 4 | 6 | |||
| меркаптановой серы, %, не более | — | 0,005 | 0,005 | 0,001 | 0 | |||
| сероводорода, %, не более | О т с у т с т в и е | |||||||
| Испытание на медной пластинке | В ы д е р ж и в а е т | |||||||
| Содержание водорастворимых кислот, щелочей, механических примесей и воды | О т с у т с т в и е | |||||||
| Зольность, %, не более | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | 0,003 | |||
| Содержание мыл нафтеновых кислот | О т с у т с т в и е | |||||||
| Содержание нафталиновых углеводородов, %, не более | 2,5 | 1,5 | 1 | 1 | 1 | |||
| Термическая стабильность в статических условиях при 150 °С, мг/100 мл, не более: | | | | | | |||
| в течение 4 ч | 18 | 10 | 10 | — | — | |||
| в течение 5 ч | — | — | — | 6 | 6 | |||
| Термическая стабильность в динамических условиях при 150-180 °С: перепад давления на фильтре | | | | | | |||
| за 5 ч, МПа, не более | 0,083 | 0,083 | — | 0,01 | 0,01 | |||
| отложения на подогревателе, баллы, не более | 2 | 2 | — | 2 | 0 | |||
| Люминометрическое число, не менее | 50 | 55 | 55 | 55 | 45 | |||
| Температура вспышки | | | | | | |||
| в закрытом тигле, °С, не менее | 30 | 28 | — | 28 | 60 | |||
Топливо Т-1 — это прямогонная керосиновая фракция (150-280 °С) малосернистых нефтей. Выпускают его в очень малых количествах. Т-2 — топливо широкого фракционного состава (60-280 °С), признано резервным и в настоящее время не вырабатывается. Наиболее массовыми топливами для дозвуковой авиации являются ТС-1 и РТ. Топливо ТС-1 — прямогонная фракция 150-250 °С сернистых нефтей. Отличается от Т-1 более легким фракционным составом. Топливо РТ разработано взамен Т-1 и ТС-1. В процессе его производства прямогонные дистилляты (135-280 °С) подвергают гидроочистке. Для улучшения эксплуатационных свойств в топливо РТ вводят присадки противоизносные марки П (0,002-0,004 % масс.), антиокислительную (ионол 0,003-0,004 % масс.), антистатические и антиво-докристаллизирующие типа тетрагидрофурфурилового спирта (ТГФ).
Реактивное топливо для сверхзвуковой авиации Т-6 представляет собой глубокогидроочищенную утяжеленную керосино-газойлевую фракцию (195-315 °С) прямой перегонки нефти. У топлива низкое содержание смол, серы, ароматических углеводородов. Отечественные реактивные топлива по качеству не уступают зарубежным маркам Джета (А-1) и УР-5, а по некоторым показателям превосходят их.
К реактивным топливам предъявляются повышенные требования по качеству в силу специфики их применения.
К топливу для ВРД предъявляются следующие основные требования:
— оно должно полностью испаряться, легко воспламеняться и быстро сгорать в двигателе без срыва и проскока пламени, не образуя паровых пробок в системе питания, нагара и других отложений в двигателе;
— объемная теплота сгорания его должна быть возможно высокой;
— оно должно легко прокачиваться по системе питания при любой и экстремальной температуре его эксплуатации;
— топливо и продукты его сгорания не должны вызывать коррозии деталей двигателя;
— оно должно быть стабильным и менее пожароопасным при хранении и применении.
Испаряемость — одно из важнейших эксплуатационных свойств реактивных топлив. Она характеризует скорость образования горючей смеси топлива и воздуха и тем самым влияет на полноту и стабильность сгорания и связанные с этим особенности работы ВРД: легкость запуска, нагарообразование, дымление, теплонапряженность камеры сгорания, а также надежность работы топливной системы.
Испаряемость реактивных топлив, как и автобензинов, оценивают фракционным составом и давлением насыщенных паров. Для реактивных топлив нормируются температура начала кипения, 10-, 50-, 90- и 98-процентного выкипания фракции.
В ВРД нашли применение три типа различающихся по фракционному составу топлив. Первый тип реактивных топлив, который наиболее распространен, — это керосины с пределами выкипания 135-150 и 250-280 °С (отечественные топлива Т-1, ТС-1 и РТ, зарубежное — JR-5). Второй тип — топливо широкого фракционного состава (60-280 °С), являющееся смесью бензиновой и керосиновой фракций (отечественное топливо Т-2, зарубежное —JR-4). Третий тип — реактивное топливо для сверхзвуковых самолетов:
утяжеленная керосино-газойлевая фракция с пределами выкипания
195-315 °С (отечественное топливо Т-6, зарубежное JR-6).
Горючесть оценивается, прежде всего, удельной теплотой сгорания.
Удельная массовая теплота сгорания реактивного топлива колеблется в небольших пределах (10250-10300 ккал/кг), а удельная объемная - существенно зависит от плотности топлива (которая изменяется в пределах от 755 для Т-2 до 840 кг/м3 для Т-6) Плотность топлива - весьма важный показатель, определяющий дальность полета, поэтому предпринимаются попытки получения топлив с максимально высокой плотностью.
Высота некоптящего пламени - косвенный показатель склонности топлива к нагарообразованию. Она зависит от содержания ароматических углеводородов и фракционного состава
Люминометрическое число характеризует интенсивность теплового излучения пламени при сгорании топлива; т. е. радиацию пламени является также косвенным показателем склонности топлива к нагарообразованию.
Склонность топлива к нагарообразованию в сильной степени зависит от содержания ароматических углеводородов. Нормируется для реактивных топлив следующее содержание ароматических углеводородов: Т-6 —≤10, Т-1 — ≤ 20, ТС-1, Т-2 — ≤ 22 и РТ — ≤ 18,5 % масс.
Воспламеняемость реактивных топлив обычно характеризуется концентрационными и температурными пределами воспламенения, самовоспламенения и температурой вспышки в закрытом тигле и др.
Прокачиваемость реактивных топлив оценивают следующими показателями: кинематической вязкостью, температурой начала кристаллизации, содержанием мыл нафтеновых смол и содержанием воды и механических примесей.
К важнейшим показателям качества реактивных топлив относятся также химическая и термоокислительная стабильность, коррозионная активность.
4.Смазочные масла
Различают нефтяные (минеральные) и синтетические смазочные масла, используемые в качестве, смазочных материалов. Нефтяные масла представляют собой жидкие смеси высококипящих углеводородов
(tкип. 300-600 °С). Получают дистилляцией нефти или удалением нежелательных компонентов из гудронов. На основе нефтяных масел получают пластичные и технологические смазки, смазочно-охлаждающие и гидравлические жидкости и пр.
По происхождению или исходному сырью различают такие смазочные материалы:
- минеральные, или нефтяные, являются основной группой выпускаемых смазочных масел (более 90 %). Их получают при соответствующей переработке нефти. По способу получения такие материалы классифицируются на дистиллятные, остаточные, компаундированные или смешанные;
- растительные и животные, имеющие органическое происхождение. Растительные масла
получают путем переработки семян определенных растений. Наиболее широко в технике применяются касторовое масло.
- животные масла вырабатывают из животных жиров (баранье и говяжье сало, технический рыбий жир, костное и спермацетовые масла и др.).
- органические, масла по сравнению с нефтяными обладают более высокими смазывающими свойствами и более низкой термической устойчивостью. В связи с этим их чаще используют в смеси с нефтяными;
- синтетические, получаемые из различного исходного сырья многими методами (каталитическая полимеризация жидких или газообразных углеводородов нефтяного и ненефтяного сырья; синтез кремнийорганических соединений - полисиликонов; получение фтороуглеродных масел). Синтетические масла обладают всеми необходимыми свойствами, однако, из-за высокой стоимости их производства применяются только в самых ответственных узлах трения. По внешнему состоянию смазочные материалы делятся на:
- жидкие смазочные масла, которые в обычных условиях являются жидкостями, обладающими текучестью (нефтяные и растительные масла);
- пластичные, или консистентные, смазки, которые в обычных условиях находятся в мазеобразном состоянии (технический вазелин, солидолы, консталины, жиры и др.). Они подразделяются на антифрикционные, консервационные, уплотнительные и др.;
- твердые смазочные материалы, которые не изменяют своего состояния под действием температуры, давления и т. п. (графит, слюда, тальк и др.). Их обычно применяют в смеси с жидкими или пластичными смазочными материалами.
По назначению смазочные материалы делятся на масла:
- моторные, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания (бензиновых, дизельных, авиационных);
- трансмиссионные, применяемые в трансмиссиях тракторов, автомобилей, комбайнов, самоходных и других машин;
Эти два типа масел иногда объединяют термином «транспортные масла».
- индустриальные, предназначенные главным образом для станков;
- гидравлические для гидравлических систем различных машин;
Также выделяют компрессорные, приборные, цилиндровые, электроизоляционные, вакуумные и др. масла.
Международную классификацию смазочных материалов, индустриальных масел и родственных продуктов устанавливает ГОСТ 28549.0-90 (ИСО 6743/0-81) (см.табл.)
Таблица
^ Международная классификация смазочных материалов, индустриальных масел и родственных продуктов
| Группа | Область применения | Обозначение стандарта |
| A | Открытые системы, смазки | ГОСТ 28549.1 |
| B | Смазывание литейных форм | |
| C | Зубчатые передачи | |
| D | Компрессоры (включая холодильные машины и вакуумные насосы) | ГОСТ 28549.4 и ГОСТ 28549.3 |
| E | Двигатели внутреннего сгорания | |
| F | Шпиндели, подшипники и сопряженные с ними соединения | ГОСТ 28549.2 |
| G | Направляющие скольжения | |
| H | Гидравлические системы | ГОСТ 28549.5 |
| M | Механическая обработка металлов | ГОСТ 28459.7 |
| N | Электроизоляция | |
| P | Пневматические инструменты | |
| Q | Системы терморегулирования | |
| R | Временная защита от коррозии | ГОСТ 28549.8 |
| T | Турбины | ГОСТ 28549.6 |
| U | Термическая обработка | |
| X | Области, требующие применения пластических смазок | ГОСТ 28549.9 |
| Y | Прочие области применения | |
| Z | Цилиндры паровых машин |
Общепринята следующая классификация масел.
В первую очередь – это моторные масла. Особая группа масел, относящихся к моторным маслам - авиационные масла. Помимо авиационных, из моторных масел выделяют автомобильные масла и дизельные масла. То есть, совокупность авиационных, автомобильных и дизельных масел и есть моторные масла.
Следующая группа масел – трансмиссионные масла. Иногда трансмиссионные и моторные масла объединяют под термином «транспортные масла». Индустриальные, гидравлические и компрессорные масла и все другие масла объединяются под термином «прочие масла». Таблица
Классификация смазочных масел по назначению (ГОСТ 4.24.)
| Группы | Подгруппы |
| Моторные | Универсальные |
| Для бензиновых двигателей | |
| Для дизельных двигателей | |
| Турбинные | Газотурбинные |
| Турбины общего назначения | |
| Трансмиссионные | Для механических передач |
| Гидромеханических передач | |
| Гидростатических передач | |
| Индустриальные | Индустриальные общего назначения |
| Масла различного назначения | Компрессорные |
| Цилиндрические | |
| Изоляционные |