Нефть и нефтепродукты

 

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный

инженерно-экономический университет»

Кафедра экономики и менеджмента

в нефтегазохимическом комплексе

Контрольная работа по дисциплине

НЕФТЯНОЕ ТОВАРОВЕДЕНИЕ

Выполнила: Ефимова А.Ю.

Студентка III курса 5лет 10 мес. Спец. 080502/Н

Группа 7/2691 № зачет. книжки 64136/09

Санкт-Петербург

год

1. Фракционный состав нефти

Поскольку нефть представляет собой многокомпонентную непрерывную смесь углеводородов и гетероатомных соединений, то обычными методами перегонки не удается разделить их на индивидуальные соединения со строго определенными физическими константами, в частности температурой кипения при данном давлении Принято разделять нефть и нефтепродукты путем перегонки на отдельные компоненты, каждый из которых является менее сложной смесью. Такие компоненты называют фракциями или дистиллятами. В условиях лабораторной или промышленной перегонки отдельные нефтяные фракции отгоняются при постоянно повышающейся температуре кипения. Следовательно, нефть и ее фракции характеризуются не температурой кипения, а температурными пределами начала кипения и конца кипения.

При исследовании качества новых нефтей (т. е. составлении технического паспорта), их фракционный состав определяют на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колоннами (например, на АРН-2 по ГОСТ 11011-85). Это позволяет значительно улучшить четкость погоноразделения и построить по результатам перегонки так называемую кривую истинной температуры кипения в координатах температура -- выход фракций в % мас., (или % об.).

Нефти различных месторождений значительно различаются по фракционному составу и, следовательно, по потенциальному содержанию дистиллятов моторного топлива и смазочных масел. Большинство нефтей содержит 10-30 % бензиновых фракций, выкипающих до 200 % и 40-65% керосиногазойлевых фракций, перегоняющихся до 350 °С. Известны месторождения легких нефтей с высоким содержанием светлых (до 350 °С). Так, Самотлорская нефть содержит 58 % светлых, а газоконденсаты большинства месторождений почти полностью (85-90 %) состоят из светлых. Добываются также очень тяжелые нефти, состоящие в основном из высококипящих фракций (например, нефть Ярегского месторождения, добываемая шахтным способом).

Углеводный состав нефти -- является наиболее важным показателем их качества, определяющим выбор метода переработки, ассортимент и эксплуатационные свойства получаемых нефтепродуктов. В исходных нефтях содержатся в различных соотношениях все классы углеводов, кроме алкенов: алканы, цикланы, арены, а также гетероатомные соединения. Алканы (СnН2n+2) -- парафиновые углеводы -- составляют значительную часть групповых компонентов нефтей, газоконденсатов и природных газов. Общее содержание их в нефтях составляет 25-75 % маc. и только в некоторых парафинистых нефтях типа Мангышлакской достигает 40-50 %. С повышением молярной фракций нефти содержание в них алканов уменьшается. Попутные нефтяные и природные газы практически полностью, а прямогонные бензины чаще всего на 60-70 % состоят из алканов. В масляных фракциях их содержание снижается до 5-20 % маc. Из алканов в бензинах преобладают 2- и 3-монометилзамещенные, при этом доля изоалканов с четвертичным углеродным атомом меньше, а этил- и пропилзамещенные изоалканы практически отсутствуют. С увеличением числа атомов углерода в молекуле алканов свыше 8 относительное содержание монозамещенных снижается. В газойлевых фракциях (200-350 °С) нефтей содержатся алканы от додекана до эйкозана. Установлено, что среди алканов в них преобладают монометилзамещенные и изопреноидные (с чередованием боковых метильных групп через три углеродных атома в основе углеродной цепи) структуры. В среднем содержание алканов изопреноидного строения составляет около 10-11 %.

Циклоалканы (ц. СnН2n) -- нафтеновые углеводы -- входят в состав всех фракций нефтей, кроме газов. В среднем в нефтях различных типов они содержатся от 25 до 80 % мас. Бензиновые и керосиновые фракции представлены в основном гомологами циклопентана и циклогексана, преимущественно с короткими (C1 -- С3) алкилзамещенными цикланами. Высококипящие фракции содержат преимущественно полициклические гомологи цикланов с 2-4 одинаковыми или разными цикланами сочлененного или конденсированного типа строения. Распределение цикланов по фракциям нефти самое разнообразное. Их содержание растет по мере утяжеления фракций и только в наиболее высококипящих масляных фракциях падает. Можно отметить следующее распределение изомеров цикланов: среди С7 -- циклопентанов преобладают 1,2 -- и 1,3-диметилзамещенные; С8 -- циклопентаны представлены преимущественно триметилзамещенными; среди алкилциклогексанов преобладает доля ди- и триметилзамещенные, не содержащие четвертичного атома углерода.

Цикланы являются наиболее высококачественной составной частью моторного топлива и смазочных масел. Моноциклические цикланы придают моторному топливу высокие эксплуатационные свойства, являются более качественным сырьем в процессах каталитического реформинга. В составе смазочных масел они обеспечивают малое изменение вязкости от температуры (т. е. высокий индекс). При одинаковом числе углеродных атомов цикланы по сравнению с алканами характеризуются большей плотностью и, что особенно важно, меньшей температурой застывания.

Арены (ароматические углеводороды) с эмпирической формулой СnНn+2-2Ка (где Ка -- число ареновых колец) -- содержатся в нефтях обычно в меньшем количестве (15-50 %), чем алканы и цикланы, и представлены гомологами бензола в бензиновых фракциях. Распределение их по фракциям различно и зависит от степени ароматизированности нефти, выражающейся в ее плотность. В легких нефтях содержание аренов с повышением температуры кипения фракции, как правило, снижается. Нефти средней плотности цикланового типа характеризуются почти равномерным распределением аренов по фракциям. В тяжелых нефтях содержание их резко возрастает с повышением температуры кипения фракций. Установлена следующая закономерность распределения изомеров аренов в бензиновых фракциях: из C8-аренов больше 1,3-диметилзамещенных, чем этилбензолов; С9-аренов преобладают 1,2,4-триметилзамещенные. Арены являются ценными компонентами в автобензине (с высокими октановым числом), но нежелательными в реактивном топливе и дизельном топливе. Моноциклические арены с длинными боковыми алкильными цепями придают смазочным маслам хорошие вязкостно-температурные свойства.

2.Характеристика основных показателей качества автомобильных бензинов

Ассортимент автомобильных бензинов

В зависимости от октанового числа автобензины подразделяют на следующие марки:А-72, А-76, А-80 АИ-91, АИ-93 АИ-92, АИ-95, АИ-96, АИ-98 (производятся они по разным ГОСТам и ТУ). Для первых трех марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для последних - по исследовательскому (о чем свидетельствует буква "И" в маркировке бензина). Бензин А-72 практически не вырабатывается ввиду отсутствия техники, эксплуатируемой на нем. Наибольшая потребность существует в бензине АИ -92, хотя доля бензина А-76 в общем объеме производства остается очень высокой. Бензины А-80 и АИ-96 предназначены в основном для поставки на экспорт. Технические условия на бензины марок А-76, А-80, АИ-91, АИ-92 и АИ-96 допускают вырабатывать их с использованием этиловой жидкости. При производстве бензинов АИ-95 и АИ-98 использование алкилсвинцовых антидетонаторов не допускается.

Все бензины в зависимости от показателей испаряемости делят на летние и зимние. Зимние бензины предназначены для применения в северных и северо-восточных районах в течение всех сезонов и в остальных районах с 1 октября до 1 апреля. Летние - для применения во всех районах кроме северных и северо-восточных в период с 1 апреля по 1 октября; в южных районах допускается применять летний бензин в течение всех сезонов.

В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их качества до уровня европейских стандартов с 1997 г. вырабатывается четыре марки неэтилированных бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95», «Супер-98» (максимальное содержание свинца не более 0,01 г/дм3). Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования на грузовых автомобилях наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регуляр-91» предназначен для эксплуатации автомобилей взамен этилированного А-93. Автомобильные бензины «Премиум-95» и «Супер-98» полностью отвечают европейским требованиям, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных автомобилей, ввозимых в Россию.

С целью обеспечения Москвы и других регионов с высокой плотностью автомобильного транспорта экологически чистыми топливами разработан ряд технических условий на бензины автомобильные неэтилированные с улучшенными экологическими показателями: «Городские», «ЯрМарка» и др. В технических условиях выпуска данных бензинов установлены более жесткие нормы по содержанию бензола, предусмотрено нормирование ароматических углеводородов и добавление моющих присадок. Основные ГОСТы и ТУ в соответствии с которыми выпускаются бензины приведены в разделе приложения.

СВОЙСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ

Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации:

·иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах;

·иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя;

·не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия;

·иметь хорошие антидетонационные характеристики и др.

·в последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план.

Испаряемость

Для обеспечения полного сгорания топлива в двигателе необходимо перевести его в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное и смешать с воздухом в определенном соотношении - 1:14 - т.е. создать рабочую смесь. К физико-химическим показателям, от которых зависит испаряемость бензинов, относят давление насыщенных паров, фракционный состав, скрытую теплоту испарения, коэффициент диффузии паров, вязкость, поверхностное натяжение, теплоемкость, плотность. Из перечисленных показателей важнейшими, определяющими испаряемость бензинов, являются давление насыщенных паров и фракционный состав. По вязкости, поверхностному натяжению, скрытой теплоте испарения, коэффициенту диффузии паров, теплоемкости бензины разного состава сравнительно мало различаются между собой, и эти различия нивелируются конструктивными особенностями двигателей. Давление насыщенных паров и фракционный состав являются функциями состава бензина, и эти показатели могут существенно различаться для разных бензинов. Эти два параметра определяют пусковые свойства бензинов, их склонность к образованию паровых пробок, физическую стабильность.

Давление насыщенных паров

Давление насыщенных паров зависит от температуры и от соотношения паровой и жидкой фаз и уменьшается с уменьшением температуры и увеличением отношения паровой фазы к жидкой. В лабораторных условиях давление насыщенных паров определяют при температуре 37,8°С и соотношении паровой и жидкой фаз (3,8-4,2):1 в "Бомбе Рейда" (ГОСТ 1756-52) или аппарате с механическим диспергированием типа "Вихрь" (ГОСТ 28781-90).

Фракционный состав

Фракционный состав бензинов определяют перегонкой на специальном приборе, при этом отмечают температуру начала перегонки, температуру выпаривания 10, 50, 90 % и конца кипения, или объем выпаривания при 70, 100 и 180°С. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров бензинов определяются конструкцией автомобильного двигателя и климатическими условиями его эксплуатации.

1.С одной стороны, необходимо обеспечить запуск двигателя при низких температурах, с другой стороны - предотвратить нарушения в работе двигателя, связанные с образованием паровых пробок при высоких температурах. Пусковые свойства бензина зависят от содержания в нем легких фракций, которое может быть определено по давлению насыщенных паров и температуре перегонки 10 % или объему легких фракций, выкипающих при температуре до 70°С. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем больше легких фракций требуется для запуска двигателя. Однако чрезмерное содержание низкокипящих фракций в составе бензинов может вызвать неполадки в работе прогретого двигателя, связанные с образованием паровых пробок в системе топливоподачи. Причиной образования паровых пробок в автомобильном двигателе является интенсивное испарение топлива вследствие его перегрева. В условиях жаркого климата это явление может иметь массовый характер. Образование паровых пробок зависит от испаряемости бензина, температуры и конструкции двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, ниже температуры начала кипения и перегонки 10 % и больше объем фракции, выкипающей при температуре до 70 °С, тем больше его склонность к образованию паровых пробок.

От содержания в бензине легкокипящих фракций зависит его физическая стабильность, т.е. склонность к потерям от испарения. Наибольшие потери от испарения имеют бензины, содержащие в своем составе низкокипящие углеводороды.

2.От фракционного состава зависят такие показатели как скорость прогрева двигателя, его приемистость, износ цилиндро-поршневой группы. Приемистость - способность бензинов к повышению детонационной стойкости при добавлении антидетонаторов. Наиболее существенное влияние на скорость прогрева двигателя и его приемистость оказывает температура перегонки 50 % бензина. Температура выкипания 90 % бензина также влияет на эти характеристики, но в меньшей степени. Скорость прогрева двигателя, его приемистость зависят и от температуры окружающего воздуха. Чем ниже температура воздуха, тем ниже должна быть температура перегонки 50 % бензина для обеспечения быстрого прогрева и хорошей приемистости двигателя. При понижении температуры это влияние усиливается. Поэтому нормы на этот показатель также зависят от температурных условий эксплуатации и различаются по сезону и климатическим зонам.

3.Для нормальной работы двигателя большое значение имеет полнота испарения топлива, которая характеризуется температурой перегонки 90 % бензина и температурой конца кипения. При неполном испарении бензина во впускной системе часть его может поступать в камеру сгорания в жидком виде, смывая масло со стенок цилиндров. Жидкая пленка через зазоры поршневых колец может проникать в картер, при этом происходит разжижение масла. Это приводит к повышенным износам и отрицательно влияет на мощность и экономичность работы двигателя. Снижение температуры конца кипения бензинов может повысить их эксплуатационные свойства, однако это снижает ресурс бензинов. Температура конца кипения (tк.к.) бензинов также характеризует полноту сгорания бензинов и равномерность распределения рабочей смеси по цилиндрам двигателя; при tк.к. выше 220 оС происходит неполное сгорание бензинов, повышается его расход, а также увеличивается износ двигателя, снижаются его экономичность и мощность.

Как было указано выше, требования к испаряемости автомобильных бензинов в значительной мере зависят от температурных условий их применения. С учетом климатических особенностей нашей страны автомобильные бензины по фракционному составу и давлению насыщенных паров подразделяют на два вида: зимний и летний. Для обеспечения нормальной эксплуатации автомобилей и рационального использования бензинов введено пять классов испаряемости для применения в различных климатических районах. Наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объеме предусмотрено определение объема испарившегося бензина при заданной температуре 70, 100 и 180 °С (табл. 2).

Таблица 2

Характеристики испаряемости бензинов всех марок

ПоказателиКласс123451. Давление насыщенных паров бензина, кПа35-7045-8055-9060-9580-1002. Фракционный состав:температура начала перегонки, °С, не ниже3535не нормир.не нормир.не нормир.пределы перегонки, °С, не выше:- 10%7570656055- 50%120115110105100- 90%190185180170160конец кипения, °С, не выше215объемная доля остатка в колбе, %2остаток и потери, %4объем испарившегося бензина, %, при температуре:70 °С10-4515-4515-4715-5015-50100 °С35-6540-7040-7040-7040-70180 °С, не менее85858585853. Индекс испаряемости, не более9001000110012001300

Детонационная стойкость

Этот показатель характеризует способность автомобильных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива в двигателе носит радикальный характер. При сжатии рабочей смеси температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию. Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрушения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.

Показателем детонационной стойкости автомобильных бензинов является октановое число. Октановое число численно равно содержанию (% об.) изооктана (2,2,4,-триметилпентана) в его смеси с н - гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна топливу, испытуемому на одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия в стандартных условиях на бедной рабочей смеси. В лабораторных условиях октановое число автомобильных бензинов и их компонентов определяют на одноцилиндровых моторных установках УИТ-85 или УИТ-65. Склонность исследуемого топлива к детонации оценивается сравнением его с эталонным топливом, детонационная стойкость которого известна. Октановое число на установках определяется двумя методами: моторным (по ГОСТ 511-82) и исследовательским (по ГОСТ 8226-82).

Методы отличаются условиями проведения испытаний. Испытания по моторному методу проводят при более напряженном режиме работы одноцилиндровой установки, чем по исследовательскому. Поэтому октановое число, определенное моторным методом, обычно ниже октанового числа, определенного исследовательским методом. Октановое число, полученное моторным методом в большей степени характеризует детонационную стойкость топлива при эксплуатации автомобиля в условиях повышенного теплового форсированного режима, октановое число, полученное исследовательским методом, больше характеризует бензин при работе на частичных нагрузках в условиях городской езды.

Детонационная стойкость автомобильных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонационной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низкая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормального строения, причем она уменьшается с увеличением их молекулярной массы. Изопарафины и олефиновые углеводороды обладают более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с нормальными парафинами. Увеличение степени разветвленности и снижение молекулярной массы повышает их детонационную стойкость. По детонационной стойкости нафтены превосходят парафиновые углеводороды, но уступают ароматическим углеводородам. Октановое число углеводородов снижается в следующем порядке:

ароматические >изопарафины > олефины > нафтены > н-парафины.

Разницу между октановыми числами бензина, определенными двумя методами, называют чувствительностью бензина. Наибольшую чувствительность имеют олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов несколько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углеводороды имеют отрицательную чувствительность. Соответственно более по чувствительности (9-12 ед.) отличаются бензины каталитического крекинга и каталитического риформинга, содержащие непредельные и ароматические углеводороды. Менее чувствительны (1-2 ед.) к режиму работы двигателя алкилбензин и прямогонные бензины, состоящие из парафиновых и изопарафиновых углеводородов.

Для повышения октановых чисел товарных бензинов используют также специальные антидетонационные присадки и высокооктановые компоненты (этиловую жидкость, органические соединения марганца, железа, ароматические амины, метил-третбутиловый эфир).

1.Гетероатомные соединения нефти - углеводороды, в состав молекул которых входят кислород, азот, сера, металлы. К ним относятся: смолы, асфальтены, меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены, порфирины, фенолы, нафтеновые кислоты. Подавляющая часть гетероатомных соединений содержится в наиболее высокомолекулярных фракциях нефти, которые обычно называют "смолисто-асфальтеновыми веществами". На их долю приходится до 15%.

В нефти также содержатся в малых количествах неорганическая сера, различные металлы и т.д.-

К гетероатомным соединениям нефти относят смолисто-асфальтеновые вещества. В них содержится до 88 % (масс.) углерода, 10 % (масс.) водорода и до 14 % (масс.) гетероатомов. Смолы и асфальтены не имеют четкой границы разделения, как и подвижная и неподвижная фазы угля. Считается, что наиболее существенным отличием между ними является растворимость смол в углеводородах нефти и нерастворимость в них асфальтенов. При переходе от смол к асфальтенам увеличивается средняя молекулярная масса их компонентов, возрастает доля ароматических, и снижается количество неароматических соединений. Смолисто-асфалътеновые вещества почти не отличаются от тяжелых остатков нефтепереработки, которые были рассмотрены в качестве сырья для получения углеродных материалов. Смолисто-асфальтеновые вещества нефти как и пеки (нефтяные и каменноугольные) по растворимости в органических растворителях делятся на четыре группы: мальтены, асфальтены, карбены и карбоиды. При этом следует иметь в виду, что две последние группы, как правило, из сырой нефти практически не выделяются и обнаруживаются только в тяжелых фракциях нефтепереработки. По-видимому, карбены и карбоиды - это продукты термической конденсации компонентов исходной смолисто-асфальтеновой фракции. Поэтому высокомолекулярные соединения мазутов и гудронов термической переработки считают вторичными, а смолисто-асфальтеновые вещества природной нефти называют первичными или "нативными".

нефть бензин реактивный топливо

3. Марки и основные показатели качества реактивных топлив (авиационных керосинов)

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

ПоказательТ-1ТС-1Т-2РТТ-6Плотность при 20 °С, кг/м3, не менее800775755775840Фракционный состав, температура, °С:начало кипения, не выше150150---начало кипения, не ниже--6013519510 %, не выше17516514517522050 %. не выше22519519522525590 %, не выше27023025027029098 %, не выше280250280280315Вязкость кинематическая, м2/c:при 20 °С, не менее1,51,251,051,254,5при -40 °С, не более16861660Теплота сгорания низшая, не менеекДж/кг4290042900431004310042900ккал/кг1025010250103001030010250Высота некоптящего пламени, мм, не менее1625252520Кислотность, мг КОН/100 мл, не более0,70,70,70,70,5Температура начала кристаллизации, °С, не выше-60-60-60 (-55)-60-60Иодное число, г I2/100 мл, не более23,53,50,51Содержание:аренов, %, не более20222218,510фактических смол, мг/100 мл, не более65546меркаптановой серы, %, не более-0,0050,0050,0010сероводорода, %, не болееО т с у т с т в и еИспытание на медной пластинкеВ ы д е р ж и в а е тСодержание водорастворимых кислот, щелочей, механических примесей и водыО т с у т с т в и еЗольность, %, не более0,0030,0030,0030,0030,003Содержание мыл нафтеновых кислотО т с у т с т в и еСодержание нафталиновых углеводородов, %, не более2,51,5111Термическая стабильность в статических условиях при 150 °С, мг/100 мл, не более:в течение 4 ч181010--в течение 5 ч---66Термическая стабильность в динамических условиях при 150-180 °С: перепад давления на фильтреза 5 ч, МПа, не более0,0830,083-0,010,01отложения на подогревателе, баллы, не более22-20Люминометрическое число, не менее5055555545Температура вспышкив закрытом тигле, °С, не менее3028-2860

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.

Задача №1

Определить количество н-бутана, которое требуется для достижения необходимого давления насыщенных паров (ДПР) при наличии смеси пяти бензиновых компонентов.

КомпонентОбъем, баррельДПР, psi (атм)Объем х ДПР1. Прямогонный бензинV11,0 (0,07)2. РиформатV22,8 (0,20)3. Бензиновая фракция гидрокрекингаV34,6 (0,32)4. Крекинг-бензинV44,4 (0,31)Всегон-бутанx52

Варианты для расчета

Две последние цифры зачетной книжкиВариантV1V2V3V40114000600010008000

Для всех вариантов требуемое значение ДПР равно 10 psi (0,7 атм).

Решение:

Для того чтобы определить количество бутана, которое требуется для достижения необходимого давления насыщенных паров, требуется произвести алгебраический расчет средневзвешенных значений. Давление насыщенного пара не вполне пропорционально объемным долям компонентов, но для нашей цели такой расчет дает вполне достаточную точность. Предположим, требуемое значение ДПР равно 10psi (0,7 атм) и имеется смесь из пяти компонентов. Нужно рассчитать, сколько н-бутана следует добавить к этой смеси.

КомпонентОбъем, баррельДПР, psi (атм)Объем х ДПРПрямогонный бензин40001,0 (0,07)4000Риформат60002,8 (0,20)16800Легкий прод. гидрокрекинга10004,6 (0,32)4600Крекинг-бензин80004,4 (0,31)35200Всего1900060600+52xн-Бутанх5252х

Чтобы получить величину ДПР, равную 10 psi (0,7 атм), следует добавить:

(19000 + х) = 60600 + 52х,

+ 10х = 60600 + 52х,

х + 10х = -129400,

х = 3081 баррелей н-бутана.

Общее количество произведенного бензина составит 19000 + 3081 = 22081 баррель.

Ответ: V (н-бутана) = 3081 баррель

Задача №2

Рассчитать, какое количество алкилата необходимо добавить, чтобы получить товарный автомобильный бензин с моторным октановым числом (МОЧ) равным 80,0 и исследовательским октановым числом (ИОЧ) равным 89,0. Октановые характеристики алкилата: МОЧ - 95,0 и ИОЧ - 97,0. Компоненты товарного бензина и их октановые характеристики:

КомпонентыОбъем, баррельМОЧИОЧ1. Прямогонный бензин400061,066,02. Риформат600084,094,03. Бензиновая фракция гидрокрекинга100073,575,54. Крекинг-бензин800077,092,55. н-бутан308192,093,0Всего*- V5 берется из предыдущей задачи (по результатам расчетов)

V1, V2, V3, V4 такие же, что и в предыдущей задаче (в соответствии с вариантом).

Решение:

Пример компаундирования по октановому числу

Объем (баррели)МОЧИОЧПрямогонный бензин400061,066,0Риформат600084,094,0Бензин фракции гидрокрекинга100073,575,5Крекинг-бензин800077,092,5н-Бутан308192,093,0Всего22081

Рассчитаем МОЧ и ИОЧ для смеси из предыдущей задачи:

Средние значения октановых чисел для 22081 баррелей равны: МОЧ 77,5 и ИОЧ 84,2.

Теперь рассчитаем, сколько нужно добавить алкилата, чтобы получить требуемые МОЧ 80,0 и ИОЧ 89,0. Октановые числа алкилата составляют МОЧ - 95,0 и ИОЧ - 97,0.

Объем (баррели)МОЧИОЧБензин Алкилат Норматив (минимум)22081 Y 77,5 95,0 80,084,2 97,0 89,0

Чтобы 22081 баррелей бензина соответствовали нормативу по МОЧ, нужно следующее количество алкилата:

77,5 + 95,0 Y = 80,0 (22081 + Y),= 3680,2 баррелей.

Для норматива по ИОЧ проделывается аналогичный расчет:

84,2 + 97,0 Y = 89,0 (22081 + Y),= 13248,6 баррелей.

Поскольку для соответствия нормативу по ИОЧ требуется больше алкилата, это и определяет действительную потребность, так как оба заданных октановых числа являются минимально допустимыми.

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государ

Больше работ по теме: