Дизельные топлива - это одно из массовых моторных топлив для наземного (автомобили, тракторы, тепловозы, тягачи и т.п.) и водного транспорта, которые вырабатываются в количестве до 28-30 % от общего объема перерабатываемой нефти. В 2006-2010 гг. мировое производство дизельного топлива выросло от 1167 до 1284 млн т/год. Прогноз роста мирового производства дизельного топлива на 2011-2015 гг. - 4,4-4,9 % ежегодно. Дизельные топлива представляют собой смеси углеводородов С14-С20, выкипающие при температурах 150-320 и 180-360 °С. Специфические требования к дизельным топливам обусловлены особенностями образования топливовоздушной смеси (ТВС) и ее самовоспламенения в дизельных двигателях. Оно используется также в некоторых типах газотурбинных двигателей. Различают дизельное топливо для быстрооборотных (быстроходных) дизелей (более 800 об/мин) -легкие топлива и для малооборотных (тихоходных) дизелей (150-500 об/мин) -тяжелые топлива.

Для быстроходных дизелей автотракторных, тепловозных, буровых установок, танков и т.п. вырабатывают однофракционные топлива из фракций 150-320 или 180-360 °С с последующим облагораживанием гидроочисткой и депарафинизацией (ГОСТ 305-82): марка JI - летнее для температуры воздуха 0 °С и выше; марка 3 - зимнее двух видов: для температуры воздуха не ниже минус 20 °С (для средней полосы страны) и для температуры воздуха минус 30 °С и ниже (для северных районов); марка А - арктическое для температуры воздуха минус 50 °С и ниже. Каждая из этих марок может содержать не более 0,2 мае. % серы (малосернистое топливо) или не более 0,5 мае. % серы (сернистое топливо).

Для тихоходных дизелей (судовые мощные установки, судовые дизельные двигатели, стационарные двигатели) производят две марки тяжелых топлив ДТ и ДМ, получаемые как смесь тяжелых фракций (дистиллятов) 300-500 °С с остаточными фракциями переработки нефти. По современной технологии при получении марок 3 и А из дизельных фракций извлекают депарафинизацией (до 95% от потенциала) нормальные парафиновые углеводороды (н-алканы) С]2-С2о с целью понижения температуры застывания топлива. При этом получаются жидкие н-парафины - сырье нефтехимического синтеза (производство синтетических жирных кислот и высших жирных спиртов для моющих средств и др.), иногда микробиологического синтеза (производство белково-витаминных концентратов) и др.

Удаление из дизельного топлива н-алканов снижает его цетановое число до 35-38, что компенсируют введением в топливо в количестве 0,5-2,0 % присадки (изопропилнитрат, этилнитрат и др.), повышающей цетановое число. В легкие топлива вводят антиокислительные, противоизносные, противо-дымные, противонагарные и биоцидные (для топлив в странах с жарким и влажным климатом) присадки. В тяжелые топлива вводят несколько иной набор присадок: деактиваторы металлов, противоизносные, противонагарные, депрессорные и др.

Одно из важных моторных свойств дизельных топлив - способность быстро самовоспламеняться после впрыска топлива в нагретый воздух, сжатый в цилиндре. Различные дизельные топлива имеют разное время между началом впрыска и самовоспламенением. Если топливо самовоспламеняется почти сразу после впрыска в цилиндр, то его сгорание происходит с постоянной скоростью, давление продуктов сгорания в цилиндре растет равномерно (таким должен быть нормальный режим работы дизельного ДВС). Если же в цилиндр успевает поступить большое количество топлива и его самовоспламенение несколько задерживается, то в этом случае горение топлива носит взрывной характер, давление продуктов сгорания повышается мгновенно и скачкообразно. Такое явление внешне напоминает детонацию в бензиновых ДВС, режим работы дизеля становится жестким, происходит перегрев двигателя, при его работе слышны металлические стуки и удары. Наилучшей са-мовоспламеняемостью обладают топлива, содержащие много нормальных алканов (парафинов) и мало аренов (ароматики); у таких топлив ниже температура самовоспламенения и меньше период задержки самовоспламенения.

Оценку самовоспламеняемости дизельных топлив (по аналогии с детонационной стойкостью - октановым числом) проводят сравнением испытуемого топлива с эталонным для определения на стандартном двигателе его цетаново-го числа. Цетановым числом (ЦЧ) испытуемого топлива называют объемное содержание цетана (нормального парафинового углеводорода гексадекана С16Н34), имеющего ЦЧ=100 ед., в смеси с альфа-метилнафталином (ароматическим углеводородом С][Ню) с ЦЧ=0, которая эквивалентна по самовоспламеняемости испытуемому топливу. На стандартной лабораторной установке ИТ-9-ЗМ с одноцилиндровым дизельным ДВС при скорости вращения вала 900 об/мин, степени сжатия от 7 до 23 и давлении впрыскиваемого топлива 10,4 МПа фиксируют температуры вспышки электронным индикатором (ГОСТ 3122-67). Нормальный запуск и плавная работа дизелей обеспечивается применением топлив с цетановым числом не ниже 45. Но при ЦЧ > 70 наблюдается неполное сгорание топлива. За рубежом самовоспламеняемость дизельных топлив иногда оценивают также дизельным индексом (ДИ), или цетановым индексом (ЦЩ определяемым расчетным путем в зависимости от значений ряда физико-химических показателей топлива: плотности, температур отбора 10, 50 и 90 об. % и др.

В условное обозначение топлива (ГОСТ 305-82 с изм. 1-6) марки JT (летнее) входят содержание серы (мае. %) и температура вспышки в закрытом тигле; например, JI-0,2-62 вид I и II (не более 0,2 и 0,05 мае. % серы соответственно и температура вспышки не ниже 62 °С). Для топлива 3 (зимнее) входят содержание серы (мае. %) и температура застывания; например, 3-0,2-35 (для вида I до 0,2 мае. % серы и температура застывания не выше минус 35 °С). В 90-х годах производилось экологически чистого дизельного топлива марки ДЛЭЧ по ТУ 38.1011348-90 с содержанием серы не более 0,05 мае. % (вид 1) и не более 0,1 мае. % (вид 2) для применения прежде всего в крупных городах и при температурах окружающего воздуха до минус 5 °С. Некоторые НПЗ освоили производство дизельного топлива типа ДЛЭЧ с содержанием серы 0,035 и 0,005 %. Для зимнего периода при температуре окружающего воздуха до минус 15 °С используют зимние дизельные топлива с депрессор-ной присадкой по ТУ 38.101889-81: ДЗп-0,5 и ДЗп-0,2 с содержанием серы соответственно не более 0,5 и 0,2 мае. %. Дизельное топливо ДЗп -15/ -25 по ТУ 38.4015836-92 с содержанием серы не более 0,5 или 0,2 мае. % рекомендуется для температур окружающего воздуха до минус 25 °С.

Для некоторых марок дизельных, газотурбинных и котельных топлив, нефтяных масел, а также для тяжелых нефтяных фракций (мазут, вакуумные газойли, гудрон, остатки термического крекинга, коксования, каталитического крекинга и гидрокрекинга и др.) определяется коксуемость как масса кокса в мае. % (ГОСТ 8852-74 и ГОСТ 19932-74), получаемого при прокаливании пробы (1-10 г) без доступа воздуха при температурах 500-520 °С. Коксуемость оценивает возможное коксообразование в термодеструктивных процессах переработки нефтяных фракций. Допустимые значения коксуемости фиксируются стандартами на нефтяные фракции и товарную продукцию; например, для некоторых марок дизельного топлива и нефтяных масел она может быть равной 0,1-0,3 %, для ряда газойлей - 0,2-0,5, а для некоторых гудронов - до 15-20 %.


Цвет нефтепродуктов является внешним, визуальным, проявлением их химического состава, например содержания смол и асфальтенов, которые обладают сильными красящими свойствами. Некоторые олефиновые углеводороды и продукты окисления также придают цвет нефтепродуктам. Поэтому по цвету можно судить о степени очистки нефтепродуктов от нежелательных углеводородов: например, чем тяжелее по фракционному составу нефтепродукт, тем больше в его составе смол и асфальтенов и тем он темнее по цвету. Цвет дизельных топлив, вакуумных газойлей, котельных топлив, нефтяных масел, парафинов и других определяют с помощью оптических колориметров путем сравнения цвета испытуемого образца и цвета эталонов (например, на колориметрах типа ЦНТ, КНС (ГОСТ 2667-82, ГОСТ 25337-82, ГОСТ 20284-74). Существуют диаграммы для перевода цвета в единицах ЦНТ в единицы NPA (Color test ASTM D 1500), а также в цветовые марки других стандартов, например, европейских стран ISO 2049.

В табл. 2.12 приведены основные показатели некоторых марок дизельных топлив. В дизельных топливах должны отсутствовать сероводород, водорастворимые кислоты, щелочи и механические примеси и вода; топлива должны выдерживать испытание на медной пластине; зольность топлив не должна превышать 0,01 мае. %. Кислотность дизельных топлив - не более 5 мг КОН/ЮО мл топлива, а йодное число не более 6 г йода/100 г топлива.

Производство дизельных топлив около в России 40 млн т/год, в США -180 и в семерке ведущих стран (США, Япония, Германия, Италия, Великобритания, Канада, Франция) 420 млн т/год. Уже сейчас действующий евростандарт на дизельное топливо требует содержания серы не более 0,035 мае. %, использования противоизносных присадок, увеличения цетано-вого числа до 51 и более, ограничения содержания полициклической арома-тики до 11 мае. %, уменьшения плотности до 820-845 кг/м3 и др. Применяются разные пакеты присадок: антидымные, депрессорные, повышающие цетановое число и др. К 2010 г. содержание серы в дизельных топливах снизилось до 0,0005 мае. %.

Увеличить

В стандарте ГОСТ Р 52368-2005 (аналог евронорм EN 590-2004) «Топливо дизельное ЕВРО» приводятся требования к показателям дизельного топлива трех видов по содержанию серы: вид I (не более 350 ppm, или 0,0035 мае. % серы), вид II (не более 50 ppm, или 0,0005 мае. % серы), вид III (не более 10 ppm, или 0,0001 мае. % серы), разных шести сортов для районов с умеренным климатом: А, В, С, D, Е, F с предельной температурой фильтруемое™ соответственно 5,0, -5, -10, -15, -20 °С и разных пяти классов для районов с холодным климатом: 0, 1,2, 3,4 с предельной температурой фильтруемости соответственно -20, -26, -32, -38 и -44 °С (табл. 2.13).

Увеличить

Фирма «Haldor Topsoe» разработала процесс ULSD (Ultra low sulfur diesel) для гидроочистки прямогонных и крекированных дистиллятов дизельного топлива с целью достижения содержания серы до 5 мг/кг (5-50 мг/кг) в реакторе низкого давления 3,5 МПа и выше. Высокоактивный и стабильный новый катализатор Brim обепечивает улучшенные характеристики дизельного топлива по цетановому числу, уменьшению плотности и содержания полиароматики. Катализатор Brim можно использовать при реконструкции существующих установок гидроочистки дизельного топлива также с целью снижения расхода водорода.

Среди альтернативных способов получения экологически чистых топлив отмечается производство синтетического дизельного топлива в виде диметилового эфира (ДМЭ) на основе синтез-газа. ДМЭ - ультрачистое дизельное топливо, применение которого позволяет снизить выбросы дыма, частиц сажи, оксидов азота и шум в работающем двигателе. ДМЭ представляет собой легко сжижаемый газ (при температуре 20 °С необходимо давление 0,5 МПа), по условиям применения подобный сжиженным пропан-бутановым смесям, используемым в карбюраторных ДВС. По массовой теплоте сгорания ДМЭ уступает нефтяному дизельному топливу, но его термический к.п.д. высок, а по всем остальным показателям он существенно превосходит обычное топливо. Его цетановое число 55-58, температура самовоспламенения 230 °С, наличие кислорода в структуре его молекул способствует его полному бездымному горению (эффект, подобный действию МТБЭ в бензинах). При этом обеспечивается легкий запуск холодного двигателя, резко снижается саже-образование в выхлопных газах, впрыск сжиженного ДМЭ в камеру сгорания ДВС проще и возможен при давлении в 4 раза меньшем, чем для нефтяных дизельных топлив. Стоимость модернизации дизельного ДВС при переходе на ДМЭ незначительна, дешевым сырьем для производства синтез-газа, метанола и ДМЭ является природный газ (процесс «Tigas» датской фирмы «Haldor Topsoe» и фирмы «Атосо»). Однако ДМЭ опасен при нарушениях санитарных требований его хранения и использования, он оказывает наркотическое воздействие на человека. В настоящее время стоимость производства ДМЭ велика и массового использования он, очевидно, не получит.




Вы можете скачать файл реферат "Дизельные топлива" курсовую работу абсолютно бесплатно. Скачивая файл, помните, что он служит основой для самостоятельной работы.

Чтобы получить полную информацию, подпишись на нас Vk.com/enciklopediyatehniki