Основное требование к топливам заключается в том, что их физико-химические свойства должны соответствовать параметрам потребителя (двигатели внутреннего сгорания, печные устройства и др.), климатическим условиям эксплуатации и минимальному загрязнению окружающей среды, что отражается в требованиях соответствующих стандартов. Качество топлива достигается как трудный компромисс между многочисленными и часто взаимоисключающим требованиями. Эти требования обеспечиваются, главным образом, природным химическим составом нефти и соответствующей технологией получения из нее топлива, а также добавлением присадок.
Технология получения товарных (коммерческих) топлив играет существенную роль в обеспечении названных выше требований к ним. Технология получения топлив может быть различной на разных нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ), она включает в себя тот или иной набор известных технологических установок (рис. 2.2) или технологических (производственных) процессов переработки, которые направленно изменяют химический состав и физические свойства нефтяных фракций или производят дополнительно другие фракции, которые также используют для получения топлив. Эти производственные процессы переработки нефти и нефтяных (газовых) фракций многочисленны: атмосферная ректификация нефти, вакуумная ректификация мазута, вторичная установка переработки нефти
фракций, очистка кислотная и щелочная нефтяных фракций, гидроочистка, риформинг, гидрокрекинг, термический крекинг, каталитический крекинг, коксование, изомеризация, алкилирование, фракционирование (разделение) продуктов риформинга, крекинга, коксования и других процессов, депарафи-низация, деасфальтизация и др. Каждый их этих процессов также включает в себя целое семейство производственных процессов под тем же названием, но имеющих существенные отличия друг от друга в зависимости от конкретного перерабатываемого сырья, от предъявляемых требований к получаемым фракциям (продуктам), от применяемого катализатора, от технологических параметров ведения процесса и т.п. Таким образом, разные НПЗ имеют в своем составе различный набор технологических установок, который и определяет обычно современность, совершенство, экологичность и технико-экономические показатели его работы.
Ни одна из нефтяных фракций (бензиновая, керосиновая, дизельная, масляная и др.) не представляет собой еще товарный или коммерческий продукт. Товарные топлива (как и нефтяные масла) готовят из различных полученных и предварительно подготовленных фракций с разных технологических установок. Например, для приготовления товарных автобензинов на некоторых НПЗ используют до 10-15 компонентов (прямогонные бензиновые фракции, катализат риформинга, бензин каталитического крекинга, изопентановая фракция, алкилат, изомеризат, бензин коксования и др.). Окончательная доводка (улучшение) свойств топлив осуществляется за счет добавления в них присадок. Присадки - это специальные химические вещества, добавка которых в очень малых количествах (от 0,0001 до 2 мае. %) позволяет заметно изменить одно или несколько эксплутационных (товарных) свойств топлив [1-3]. Все присадки обычно делят на стабилизаторы и модификаторы. Стабилизаторы помогают сохранить (стабилизировать во времени) свойства, которыми уже обладает топливо. Модификаторы изменяют (модифицируют) топливо, т. е. придают ему новые свойства. Стабилизаторы - это антиокислительные присадки (0,002-0,1 мае. %), деактиваторы металлов (0,003-0,005 мае. %) и др. Модификаторы - это антидетонаторы (0,05-0,3 мае. %), противонагар-ные (0,003-0,02 мае. %), противоизносные (0,001-0,05 мае. %), противокоррозионные (0,0008-0,005 мае. %), моющие (0,001-0,1 мае. %), депрессорные (0,01-1,5 мае. %) присадки и др.
К основным товарным топливам из нефти, газового конденсата и газа относятся:
- газообразные топлива для промышленных и бытовых целей - природный газ (С]-С2) и сжиженный газ (С3-С4);
- бензины авиационные и автомобильные (из фракций 40-180 или 40-200 °С);
- реактивные топлива (из фракций 120-280, 60-280 и 195-315 °С);
- дизельные топлива (из фракций 150-320 или 180-360 °С);
- газотурбинные топлива для стационарных и транспортных установок;
- топлива для судовых энергетических установок;
-котельные топлива для топок энергоустановок, печей металлургии и других отраслей;
- печное бытовое топливо.
Существует Международная классификация нефтяных топлив по стандарту ISO 8216-86 [1], по которой весь этот класс топлив обозначается буквой F (Fuel), каждому виду топлив дается соответствующая буква: G - газообразные топлива (Cj-C2); L - сжиженные газы (С3-С4); D -дистиллятные топлива (от бензинов до газотурбинных топлив); R - остаточные топлива (котельные); С - нефтяной кокс, используемый как топливо.
Между конструкцией двигателя и топливом существует тесная взаимосвязь. Двигатель создается под определенное топливо, и, наоборот, новая конструкция двигателя часто требует разработки усовершенствованного, измененного или даже нового топлива.