Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра технологии нефти и газа
РЕФЕРАТ
ПО ТЕМЕ:
СОВРЕМЕННЫЕ ДИЗЕЛЬНЫЕ, СУДОВЫЕ И
ТЯЖЕЛЫЕ МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА
Студент: Пономарев П.С.
ст.гр. ТП-98-01
Преподаватель: Кондрашева Н.К.
профессор, д.т.н.
УФА 2003
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1 Дизельные топлива.
1. Свойства дизельных топлив для наземной техники:
1.1 Самовоспламеняемость (цетановое число)
1.2 Испаряемость (фракционный состав);
1.3 Вязкость;
1.4 Низкотемпературные свойства;
1.5 Смазывающие (противоизносные);
1.6 Химическая стабильность;
1.7 Коррозионная агрессивность;
1.8 Склонность к нагарообразованию (степень чистоты топлива).
2. Современные и перспективные требования к качеству дизельных топлив. Ассортимент, качество и состав дизельных топлив.
3. Присадки к современным дизельным топливам.
4. Улучшение смазочных свойств дизельных топлив.
5. Современные и перспективные требования к дизельным топливам.
6. Улучшение экологических и эксплуатационных характеристик дизельных топлив.
Глава 2 Судовое маловязкое и тяжелые моторные топлива.
1. Общие физико-химические свойства.
2. Эксплуатационные свойства судового маловязкого и тяжелых моторных топлив:
2.1 Склонность к образованию отложений;
2.2 Совместимость топлив;
2.3 Коррозионная активность;
2.4 Защитные свойства;
2.5 Стабильность топлив;
2.6 Прокачиваемость;
2.7 Низкотемпературные свойства;
2.8 Теплота сгорания.
3 Современные и перспективные требования к качеству тяжелых моторных и судового маловязкого топлива.
4 Ассортимент, качество и состав тяжелых видов моторных топлив.
ГЛАВА 1
Дизельные топлива
Свойства дизельных топлив для наземной техники
Дизельное топливо предназначено для быстроходных дизельных и газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Условия смесеобразования и воспламенения топлива в дизелях отличаются от таковых в карбюраторных двигателях. Преимуществом первых является возможность осуществления высокой степени сжатия (до 18 в быстроходных дизелях), вследствие чего удельный расход топлива в них на 25—30 % ниже, чем в карбюраторных двигателях. В то же время дизели отличаются большей сложностью в изготовлении, большими габаритами. По экономичности и надежности работы дизели успешно конкурируют с карбюраторными двигателями.
Основные эксплуатационные показатели дизельного топлива:
цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя;
фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов двигателя;
вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыливание в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;
низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды и условия хранения топлива
степень чистоты, характеризующая надежность работы фильтров грубой и тонкой очистки и цилиндропоршневой группы двигателя;
температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива в дизелях;
наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износ. [3]
Вязкость
Определяют процессы испарения и смесеобразования в дизеле, так как от них зависит форма и строение топливного факела, размеры образующихся капель, дальность проникновения капель топлива в камеру сгорания. Более низкая плотность и вязкость обеспечивают лучшее распиливание топлива; с повышением указанных показателей качества увеличивается диаметр капель и уменьшается полное их сгорание, в результате увеличивается удельный расход топлива, растет дымность отработавших газов. Вязкость топлива влияет на наполнение насоса и на утечку топлива через зазоры плунжерных пар. С увеличением вязкости топлива возрастает сопротивление топливной системы, уменьшается напол-
нение насоса, что может привести к перебоям в его работе. Ниже приведена зависимость подачи топлива насосом от температуры топлива: [3]
Температура топлива, °С +10 -30 -40 -50
Подача насоса, кг/ч 850 830 810 300
При уменьшении вязкости количество дизельного топлива, просачивающегося между плунжером и втулкой, возрастает, в результате снижается подача насоса. Перевод двигателя на топливо с меньшей плотностью и вязкостью может привести к прогару головок поршня, в связи с чем требуется регулировка топливной аппаратуры. При работе топливной аппаратуры на газоконденсатном дизельном топливе без регулировки топливной аппаратуры происходит уменьшение цикловой подачи топлива до 1 % и снижение максимального давления топлива в трубопроводе высокого давления на 10—15 %. Период задержки впрыска увеличивается на 2—4° поворота коленчатого вала.
Понижение цикловой подачи связано с уменьшением подачи топливного насоса высокого давления вследствие уменьшения плотности и увеличения утечки менее вязкого газоконденсатного топлива.
Увеличение задержки впрыска топлива вызвано его большой сжимаемостью; чтобы получить цикловую подачу газоконденсатного топлива, достаточно увеличить ход рейки топливного насоса высокого давления.
От вязкости зависит износ плунжерных пар. Нижний предел вязкости топлива, при котором обеспечивается его высокая смазывающая способность, зависит от конструктивных особенностей топливной аппаратуры и условий ее эксплуатации. Вязкость топлива в пределах 1,8—7,0 мм2/с практически не влияет на износ плунжеров топливной аппаратуры современных быстроходных дизелей.
Вязкость топлива зависит от его углеводородного состава. Летнее дизельное топливо, получаемое из западносибирской нефти, в котором преобладают парафино-нафтеновые углеводороды, имеет вязкость при 20 °С 3,5—4,0 мм2/с; такое же по фракционному составу топливо из сахалинских нефтей, в котором преобладают нафтено-ароматические углеводороды, — 5,5—6,0 мм2/с. Стандартом на дизельное топливо вязкость нормируется в достаточно широких пределах, что обусловлено различием углеводородного состава перерабатываемых нефтей. Попытки ограничить вязкость топлива в узких пределах приведут к сокращению ресурсов его производства, так как потребуется снизить температуру конца кипения топлива. В зарубежных стандартах кинематическая вязкость нормируется обычно при 40 °С, в то время как отечественные ГОСТ и ТУ регламентируют вязкость при 20 °С.
Ниже приведена кинематическая вязкость n, мм2/с, среднедистиллятных топлив при 20 и 40 °С: [3]
| При 20 °С | При 40 °С | При 20 °С | При 40 °С |
| 2,8 | 2,0 | 9,2 | 5,5 |
| 3,7 | 2,5 | 10,5 | 6,0 |
| 4,6 | 3,0 | 11,6 | 6,5 |
| 5,5 | 3,5 | 12,4 | 7.0 |
| 6,4 | 4,0 | 13,4 | 7.5 |
| 7,3 | 4,5 | 14,4 | 8,0 |
| 8,2 | 5,0 | — | — |
Из всех классов углеводородов наименьшая вязкость у алифатических. Эти же углеводороды в меньшей степени изменяют свою вязкость при охлаждении, т.е. имеют наиболее пологую вязкостно-температурную кривую. Алифатические углеводороды разветвленного строения, имеющие в боковых цепях два-три атома углерода, обладают более высокой вязкостью и при охлаждении она изменяется более резко, чем у углеводородов нормального строения. Присутствие двойной связи снижает вязкость алифатического углеводорода. Ароматические и нафтеновые кольца в молекуле углеводорода повышают вязкость и ухудшают вязкостно-температурную зависимость. Бициклические углеводороды при одинаковой молекулярной массе с моноциклическими имеют не только более высокую вязкость, но и более крутую кривую зависимости вязкости от температуры.
Хотя вязкость дизельных топлив при понижении температуры и повышается, поведение топлива, как правило, продолжает подчиняться закону Ньютона (вязкость не зависит от градиента сдвига) вплоть до выпадения кристаллов твердых углеводородов.
Низкотемпературные свойства
Низкотемпературные свойства характеризуются такими показателями, как температура помутнения, предельная температура фильтруемости и температура застывания последняя определяет условия складского хранения топлива — условия применения топлива, хотя в практике известны случаи использования топлив при температурах, приближающихся к температуре застывания. Для большинства дизельных топлив разница между Tп и Tз составляет 5—7 °С. В том случае, если дизельное топливо не содержит депрессорных присадок, равна или на 1—2 °С ниже Tп. Для топлив, содержащих депрессорные присадки на 10 °С и более ниже Tп. [3]
В дизельных топливах содержится довольно много углеводородов с высокой температурой плавления. Для всех классов углеводородов справедлива закономерность: с ростом молекулярной массы, а следовательно, и температуры кипения повышается температура плавления углеводородов. Однако весьма сильное влияние на температуру плавления оказывает строение углеводорода. Углеводороды одинаковой молекулярной массы, но различного строения могут иметь значения температур плавления в широких пределах. Наиболее высокие температуры плавления имеют парафиновые углеводороды с длинной неразветвленной цепью углеводородных атомов. Ароматические и нафтеновые углеводороды плавятся при низких температурах (кроме бензола, п-ксилола), однако эти углеводороды, но с длинной неразветвленной боковой цепью, 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.
Таблица 1 — Плотность отечественных дизельных топлив
|
Плотность при 20 °С, кг/м3 | Марка топлива | ||
| летнее | зимнее | арктическое | |
| Фактические значения Наиболее типичные значения | 802-875 830-850 | 792-847 800-830 | 790-830 800-820 |
Исследования показали, что при охлаждении дизельных топлив в первую очередь выпадают парафиновые углеводороды нормального строения. При этом температура помутнения топлива не зависит от суммарного содержания в нем н-парафиновых углеводородов.
Для обеспечения требуемых температур помутнения и застывания зимние топлива получают облегчением фракционного состава. Так, для получения дизельного топлива с t3 = –35 °С и tп = –25 °С требуется понизить температуру конца кипения топлива с 360 до 320 °С, а для топлива с t3 = –45 °С и tn = –35 °С — до 280 °С, что приводит к снижению отбора дизельного топлива от нефти с 42 до 30,5 и 22,4 % соответственно. [3]
Сократить потери при производстве зимнего дизельного топлива можно введением в топливо депрессорных присадок (в сотых долях процента). Добавка депрессорных присадок позволяет снизить предельную температуру фильтруемости на 10—15 °С и температуру застывания на 15—20 °С. Введение присадок не влияет на ta топлива. Это связано с механизмом действия депрессорных присадок, заключающемся в модификации структуры кристаллизующихся парафинов, уменьшении их размеров. При этом общее количество н-парафиновых углеводородов не снижается. Последнего можно достичь лишь в результате депарафинизации (цеолитной, карбамидной, каталитической) топлива.
Таблица 2 — Характеристики дизельных топлив с различными низкотемпературными свойствами* [3]
| Показатели | Фракции, °С | ||||||
| 160-280 | 160-320 | 160-350 | 160-370 | 160-390 | 180-350 | 180-370 | |
| Выход на нефть, % (мае. доля) | 22,4 | 30,5 | 35,9 | 39,2 | 42,0 | 32,2 | 35,5 |
| Фракционный состав: начало кипения, °С | 188 | 190 | 192 | 194 | 197 | 210 | 211 |
| перегоняется при температуре, °С: | |||||||
| 10% (об. доля) | 198 | 201 | 203 | 205 | 211 | 228 | 227 |
| 50% (об. доля) | 226 | 245 | 258 | 265 | 274 | 272 | 275 |
| 90 % (об. доля) | 260 | 295 | 320 | 336 | 354 | 327 | 340 |
| 96 % (об. доля) | 267 | 305 | 330 | 346 | 358 | 337 | 345 |
| 98 % (об. доля) | 273 | 306 | 332 | 347 | 362 | 338 | 347 |
| Плотность при 20 °С, кг/м3 | 823 | 832 | 837 | 841 | 844 | 842 | 846 |
| Кинематическая вязкость, при 20 °С, мм2/с | 2,47 | 3,02 | 3,77 | 4,31 | 4,73 | 4,35 | 5,06 |
| Температура, °С: | |||||||
| застывания | -47 | -35 | -30 | -19 | -13 | -22 | -14 |
| помутнения | -38 | -28 | .-17 | -11 | -6 | -13 | -50 |
| Топливо | 3 | 3 | Л | Л | Л | Л | Л |
| (-45 °С) | (-35 °С) | ||||||
| * Данные получены при разгонке на приборе АРН нефти трубопровода «Дружба». | |||||||
Низкотемпературные свойства дизельных топлив с депрессорными присадками спецификациями всех стран оцениваются по ГОСТ 305-82 для топлива без депрессора низкотемпературные свойства регламентируют по tЗ и tП. Разность не должна превышать 10 °С.
Химическая стабильность.
Химическая стабильность дизельного топлива — способность противостоять окислительным процессам, протекающим при хранении. Эта проблема возникла с углублением переработки нефти и вовлечением в состав товарного дизельного топлива среднедистиллятных фракций вторичной переработки нефти, таких, как легкого газойля каталитического крекинга, висбрекинга, коксования. Последние обогащены ненасыщенными углеводородами, включая диолефины и дициклоолефины, а также содержат значительное количество сернистых, азотистых и смолистых соединений. Наличие гетероатомных соединений, особенно в сочетании с ненасыщенными углеводородами, способствует их окислительной полимеризации и поликонденсации, тем самым влияя на образование смол и осадков. Самыми сильными промоторами смоло- и осадкообразования являются азотистые и сернистые соединения.
Химическая стабильность оценивается по количеству образовавшегося в топливе осадка (мг/100 мл) по ASTM D 2274. Легкий газойль каталитического крекинга (ЛГКК) по химической стабильности существенно уступает прямогонным или гидроочищенным дистиллятным фракциям: [3]
Содержание ЛГКК 43/107 в топливе, %. 0 10 20 30 40 100 Норма
Осадок, мг/100 мл 1,2 5,5 7,2 8,9 10,3 21,5 < 0,2
Коррозионная агрессивность
Стандартами на дизельные топлива регламентируются следующие показатели качества, характеризующие их коррозионную агрессивность: содержание общей серы, содержание меркаптановой серы и сероводорода, водорасворимых кислот и щелочей, испытание на медной пластинке.
Современная технология получения дизельных топлив практически исключает возможность присутствия в них элементной серы и сероводорода в количествах, вызывающих коррозионное воздействие на металлы. Отсутствие эле-
ментной серы и сероводорода надежно контролируется испытанием на медной пластинке. Топливо выдерживает эти испытания, если содержание свободной серы не выше 0,0015 %, сероводорода не более 0,0003 %.
Общее содержание серы мало характеризует коррозионную агрессивность топлива по отношению к металлам. При увеличении содержания серы с 0,18 до 1,0 %, но незначительном повышении содержания меркаптановой серы с 0,005 до 0,009 %, коррозионная агрессивность топлива почти не изменяется.
Большое влияние на коррозионную агрессивность дизельных топлив оказывает глубина их гидроочистки, так как при этом вместе с сернистыми и ароматическими соединениями удаляются поверхностно-активные вещества, в результате чего ухудшаются защитные свойства топлив. Удаление поверхностно-активных веществ приводит к снижению способности топлива вытеснять влагу с поверхности металлов и образовывать защитную пленку.
Коррозионная агрессивность дизельных топлив, в основном, зависит от содержания меркаптановой серы. Так, повышение содержания меркаптановой серы с 0,01 % (норма ГОСТ) до 0,06 % увеличивает коррозию более чем в 2 раза.
Коррозионная активность меркаптановой серы в дизельном топливе существенно зависит от присутствия в нем свободной воды и растворенного кислорода, которые ускоряют процесс образования меркаптидов.
Прямогонные дизельные топлива обладают более высокими защитными свойствами по сравнению с гидроочищенными. Сравнительно низкими защитными свойствами обладает газойль каталитического крекинга.
Защитные свойства мало зависят от фракционного состава. Зимнее и летнее топлива, полученные по одинаковой технологии, обладают примерно одинаковым защитными свойствами.
Причиной повышенной коррозии и износа является присутствие в топливе металлов. [3]
Содержание металлов в дизельных топливах (х10-4 %), полученных на различных предприятиях:
| Номер образца | V | Ni | Fe | Cu | Pb | Са | Al | Na | Мо |
| 1 | <0,5 | <0,3 | 0,35 | <0,07 | <0,3 | 0,15 | <0,7 | 0,08 | <0,3 |
| 2 | <0,5 | <0,3 | 0,35 | <0,07 | 0,2 | 0,1 | <0,7 | 0,02 | <0,3 |
| 3 | <0,5 | <0,3 | 0,55 | 0,07 | 0,2 | 0,17 | <0,7 | 0,18 | 0,3 |
| 4 | <0,5 | <0,3 | 0,35 | 0,07 | 0,2 | 0,3 | <0,7 | 0,15 | <0,3 |
| 5 | <0,5 | <0,3 | 0,35 | <0,07 | 0,3 | 0,3 | <0,7 | 0,12 | <0,3 |
| 6 | <0,5 | <0,3 | 0,4 | <0,07 | 0,3 | <0,15 | <0,7 | <0,07 | <0,3 |
| 7 | <0,5 | <0,3 | 0,4 | 0,06 | 0,2 | 0,12 | <0,7 | <0,07 | <0,3 |
| 8 | 0,3 | 1,3 | 0,45 | <0,07 | 0,3 | 0,1 | <0,7 | <0,07 | <0,3 |
| 9 | <0,5 | <0,1 | 0,3 | 0,06 | 0,35 | <0,15 | <0,7 | <0,07 | <0,3 |
| 10 | <0,5 | <0,1 | 0,3 | 0,06 | 1,0 | 0,07 | <0,7 | 0,2 | <0,3 |
| 11 | <0,1 | <0,1 | 0,3 | <0,1 | 0,6 | <0,1 | — | 0,05 | <0,3 |
1.8 Склонность к нагарообразованию (степень чистоты топлива)
Этот показатель определяет эффективность и надежность работы двигателя, особенно топливной аппаратуры. Для плунжеров и гильз топливных насосов зазоры составляют 1,5—4,0 мкм. Частицы загрязнений, размер которых более 4,0 мкм, вызывают повышенный износ деталей топливной аппаратуры, что предопределяет и соответствующие требования к очистке топлива.
Чистоту топлива оценивают коэффициентом фильтруемости по ГОСТ 19006—73, который представляет собой отношение времени фильтрования через фильтр из бумага БФДТ при атмосферном давлении десятой порции фильтруемого топлива к первой. На фильтруемость топлива влияет наличие воды, механических примесей, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот. В товарных дизельных топливах содержится, в основном, растворенная вода от 0,002 до 0,008 % (гидрид-кальциевый метод определения), которая не влияет на коэффициент фильтруемости. Нерастворенная в топливе вода — 0,01 % и более — приводит к повышению коэффициента фильтруемости. Однако влияние этого фактора неоднозначно. Присутствие в топливе поверхностно-активных веществ мыл нафтеновых кислот, смолистых соединений усугубляет отрицательное влияние эмульсионной воды на фильтруемость топлив. Достаточно (15—20)-10-4 % мыл нафтеновых кислот, образующихся при защелачивании топлив, чтобы коэффициент фильтруемости повысился с 2 до 5.
Содержание механических примесей в товарных дизельных топливах, выпускаемых нефтеперерабатывающими предприятиями, составляет 0,002-0,004 % (отсутствие по ГОСТ 6370-83). Это количество не отражается на коэффициенте фильтруемости при исключении других отрицательных факторов. Коэффициент фильтруемости дизельных топлив, отправляемых с предприятий, находится в пределах 1,5—2,5. [3]
2. Современные и перспективные требования к качеству дизельных топлив. Ассортимент, качество и состав дизельных топлив.
Нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305—82 трех марок: Л — летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха 0 °С и выше; 3 — зимнее, применяемое при температурах до -20 °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь tз < -35 °С и tп < -25 °С), или зимнее, применяемое при температурах до -30 °С, тогда топливо должно иметь tз < -45 °С и tп < -35 °С), марки А — арктическое, температура применения которого до -50 °С. Содержание серы в дизельном топливе марок Л и 3 не превышает 0,2 % — для I вида топлива и 0,5 — для II вида топлива, а марки А — 0,4 %. Для удовлетворения потребности в дизельном топливе разрешаются по согласованию с потребителем выработка и применение топлива с температурой застывания 0 °С без нормирования температуры помутнения.
В соответствии с ГОСТ 305—82 принято следующее условное обозначение дизельного топлива: летнее топливо заказывают с учетом содержания серы и температуры вспышки (Л-0,2-40), зимнее — с учетом содержания серы и температуры застывания (3-0,2-минус 35). В условное обозначение на арктическое дизельное топливо входит только содержание серы: А-0,2.
Дизельное топливо (ГОСТ 305—82) получают компаундированием прямогонных и гидроочищенных фракций в соотношениях, обеспечивающих требования стандарта по содержанию серы. В качестве сырья для гидроочистки нередко используют смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и легкого газойля каталитического крекинга. Содержание серы в прямогонных фракциях в зависимости от перерабатываемой нефти колеблется в пределах 0,8-1,0 % (для сернистых нефтей), а содержание серы в гидроочищенном компоненте — от 0,08 до 0,1.
Дизельное экспортное топливо (ТУ 38.401-58-110—94) — вырабатывают для поставок на экспорт, содержание серы 0,2 %. Исходя из требований к содержанию серы, дизельное экспортное топливо получают гидроочисткой прямогонных дизельных фракций. Для оценки его качества по требованию заказчиков определяют дизельный индекс (а не цетановое число, как принято ГОСТ 305—82). Кроме того, вместо определения содержания воды и коэффициента фильтруемости экспресс-методом устанавливают прозрачность топлива при температуре 10°С. [3]
Таблица 3 — Характеристики дизельного топлива (ГОСТ 305-82)
| Показатели | Норма дня марок | ||
| Л | 3 | А | |
| Цетановое число, не менее | 45 | 45 | 45 |
| Фракционный состав: | |||
| 50 % перегоняется при температуре, °С, не выше | 280 | 280 | 255 |
| 90 % перегоняется при температуре (конец перегонки), | |||
| °С, не выше | 360 | 340 | 330 |
| Кинематическая вязкость при 20 °С, ммг/с | 3,0-6,0 | 1,8-5,0 | 1,5-4,0 |
| Температура застывания, °С, не выше, для климатической | |||
| зоны: | |||
| умеренной | -10 | -35 | - |
| холодной | - | -45 | -55 |
| Температура помутнения, °С, не выше, для климатической | |||
| зоны: | |||
| умеренной | -5 | -25 | - |
| холодной | - | -35 | - |
| Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже: | |||
| для тепловозных и судовых дизелей и пазовых турбин | 62 | 40 | 35 |
| для дизелей общего назначения | 40 | 35 | 30 |
| Массовая доля серы, %, не более, в топливе: | |||
| Вида I | 0,20 | 0,20 | 0,20 |
| вида II | 0,50 | 0,50 | 0,40 |
| Массовая доля меркаптановой серы, %, не более | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| Содержание фактических смол, мг/100 см3 топлива, | 40 | 30 | 30 |
| не более | |||
| Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более | 5 | 5 | 5 |
| Йодное число, г I2/100 г топлива, не более | 6 | 6 | 6 |
| Зольность, %, не более | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
| Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более | 0,20 | 0,30 | 0,30 |
| Коэффициент фильтруемости, не более | 3 | 3 | 3 |
| Плотность при 20 °С, кг/м3, не более | 860 | 840 | 830 |
| Примечание. Для топлив марок Л, 3, А: содержание сероводорода, водорасворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды — отсутствие, испытание на медной пластинке— выдерживают. | |||
Таблица 4 — Характеристики дизельного экспортного топлива (ТУ 38.401-58-110-94)
| Показатели | Норма для марок | |
| ДЛЭ | ДЭЗ | |
| Дизельный индекс, не менее | 53 | 53 |
| Фракционный состав: перегоняется при температуре, °С, не выше: 50% 90% 96% | 280 340 360 | 280 330 360 |
| Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с | 3,0-6,0 | 2,7-6,0 |
| Температура, °С: застывания, не выше предельной фильтруемое, не выше вспышки в закрытом тигле, не ниже | -10 -5 65 | -35 -25 60 |
| Массовая доля серы, %, не более, в топливе: вида I вида II | 0,2 0,3 | 0,2 - |
| Испытание на медной пластинке | Выдерживает | |
| Кислотность, мгКОН/100 см3 топлива, не более | 3,0 | 3,0 |
| Зольность, %, не более | 0.01 | 0,01 |
| Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более | 0,2 | 0,2 |
| Цвет, ед. ЦНТ, не более | 2,0 | 2,0 |
| Содержание механических примесей | Отсутствие | |
| Прозрачность при температуре 10 °С | Прозрачно | |
| Плотность при 20 °С, кг/м3, не более | 860 | 845 |
Показатели
EN590
Таблица 7 — Требования к качеству дизельного топлива за рубежом
| Регион | США | Калифорния (Техас) | Европейский Союз | Швеция | Категория IV | ||||
| Характеристика | США ЕРА | САКВ (TNRCC) | Евро-1 | Евро-2 | Auto Oil II | Класс 1 | Мировая Хартия Топлив | ||
| Ввод в действие | 1993 | 1998 | 2006 | 2006 | 2000 | 2005 | 2008 | 1991 | |
| Плотность, г/см3 | |||||||||
| минимум | - | - | - | 0,83 | - | 0,825 | 0,825 | 0,8 | 0,82 |
| максимум | 0,876 | - | - | 0,86 | 0,845 | 0,845 | 0,830 | 0,82 | 0,84 |
| API минимум | 30 | - | Н/у | 33 | 36 | 36-40 | - | 41,1 | 37,0 |
| Содержание серы, ppm | 500 | 50 | 15 | 15 | 350 | 50 | 30 | 10 | 5-10 |
| Цетановый индекс | 40 | - | Н/у | - | - | - | - | 50 | >52 |
| Цетановое число | - | - | на | 48 | 51 | 53 | 54-58 | ns | 55 |
| Содержание ароматических | |||||||||
| углеводородов, макс.: | |||||||||
| общее | 35% об. | - | Н/у | 10% мас. | - | - | - | 5% об. | 15% об. |
| полициклических | - | - | - | 1,4% мас. | 11% мае. | 1-6% мае. | 1-4% мае. | 0,02% об. | 2% об. |
| Фракционный состав, °С: | |||||||||
| Т90 макс., °С | 338 | - | Н/у | 321 | - | - | - | 285 | 320 |
| Т95 макс., °С | 366 | - | - | - | 360 | 340-360 | 340-350 | 300 | 340 |
| Т конца кипения, макс., °С | - | - | - | 348 | - | - | - | - | 350 |
В таблице 8 приведены требования к качеству дизельных топлив.
Таблица 8 — Требования ТУ 38.401-58-296-01 к качеству дизельных топлив
|
Показатель |
Единицы |
Пределы | |
| минимум | максимум | ||
| 1. Цетановое число | 51,0 | - | |
| 2. Цетановый индекс | 46,0 | - | |
| 3. Плотность при 150 °С | кг/м3 | 820 | 845 |
| 4. Полициклические ароматические | % масс. | 11 | |
| углеводороды | |||
| 5. Содержание серы | мг/кг | - | 350 |
| 6. Температура вспышки | °С | Выше 55 | - |
| 7. Коксовый остаток (10%-го остатка разгонки) | |||
| % масс. | 0 30 | ||
| 8. Зольность | % масс. | - | 0,01 |
| 9. Содержание воды | мг/кг | - | 200 |
| 10. Общее загрязнение. | мг/кг | - | 24 |
| 11. Коррозионная агрессивность меди (3 ч при 50°С) | Оценка | Класс 1 | |
| 12. Окислительная стабильность | г/м3 | - | 25 |
| 13. Смазывающая способность, | |||
| скорректированный диаметр пятна | мкм | - | 460 |
| износа (WS 1,4) при 60 °С | |||
| 14. Вязкость при 40 °С | мм2/с | 2,00 | 4,50 |
| 15. Фракционный состав | %об. | ||
| % об. перегоняется до 250 °С | <65 | ||
| % об. перегоняется до 350 °С | 85 | ||
| 95% об. перегоняется при | °С | 360 | |
ГЛАВА 2
Совместимость топлив
Данный показатель характеризует устойчивость топлива к коагуляции и расслоению при смешении с другими марками топлив в процессе хранения и эксплуатации.
Необходимые данные для определения критерия совместимости по дисперсному состоянию различных смесей топлив были получены по методике В.М.Пашуковой на оптико-электронной установке «MICROVIДЕОМАТ», подробно описанной в разделе 2.3. [4]
Защитные свойства топлив
Антикоррозионные свойства оцениваются эффектом воздействия обычной и морской воды на металлы в присутствии топлива. Контроль этих свойств весьма важен, поскольку специфика хранения и эксплуатации разрабатываемых топлив, их высокая вязкость и низкие деэмульгирующие свойства создают благоприятные условия для электрохимической коррозии.
Суть квалификационных методов оценки защитных свойств состоит в оценке изменения массы металлических тел, подвергающихся воздействию пресной или морской воды.
В нашем случае использовалась методика С.Г.Ткачевой, где в качестве металлических образцов были выбраны шарики для подшипников в силу подобия их материала и точности обработки поверхности с конструкционными элементами топливной аппаратуры. Шарики последовательно выдерживались в течение часа в исследуемом топливе и 15 суток в морской воде, продукты коррозии затем удалялись 10%-ным раствором лимонной кислоты . [4]
Стабильность топлив
Для компаундированных систем, какими являются разрабатываемые нами топлива, данное качество принято оценивать временем расслаивания и выпадения второй фазы, которые определяются по выпадению осадка из топлива при центрифугировании.
Исследуемый образец при температуре 20°С помещался в поле центробежных сил (фактор разделения 2700) в бинарном растворителе изооктан-толуол, кратность разбавления продукта - 4. В качестве критерия стабильности использовался фактор устойчивости, определяемый отношением концентраций асфальтенов в слоях, отстоящих на определенном расстоянии друг от друга в направлении градиента центробежного поля.
Прокачиваемость топлив
Определяющим этот показатель являются вязкостно-температурные свойства, содержание воды, механических примесей и ПАВ. Реологические свойства топлив изучались на ротационном вискозиметре «REOTEST - 2» с коаксиальными цилиндрами в интервале температур (-20...100°С) и скоростей (1,5...1400 с1), отвечающем условиям эксплуатации. [4]
Исследования проводились после предварительной термообработки и четырехчасовой выдержки образца топлива в приборе методом последовательного разрушения структур. Полные реологические кривые, полученные при этом, дали возможность оценить значение эффективной вязкости и, что немаловажно, начальную ньютоновскую вязкость практически неразрушенной структуры, которая обусловливает прокачиваемость топлив в начальный период работы двигателя, при его запуске.
В силу того, что топлива являются вязкопластичными системами и начальная вязкость экспериментально трудноизмерима, нами использовался для ее определения способ экстраполяции эффективной вязкости в область малых сдвиговых скоростей в двойных логарифмических координатах.
Низкотемпературные свойства
Характеризует условия слива и перекачки топлива. Она зависит от двух основных факторов: качества перерабатываемой нефти и способа получения топлива. Тяжелые моторные топлива, получаемые смешением остаточных и дистиллятных фракций, довольно не стабильны, их t при хранении может повышаться на 4—15 °С. Явление это присуще только топливам, содержащим остаточные компоненты — такие как флотский мазут Ф-5, моторное топливо ДТ и ДМ и экспортный мазут. Полагают, что повышение tзаст при хранении (регрессия) обусловлено взаимодействием парафиновых углеводородов и асфальтено-смолистых веществ с образованием более жесткой кристаллической структуры. Это свойство топлив очень затрудняет их применение и не позволяет гарантировать соответствующее качество после хранения и транспортирования.
Большое влияние на tзаст оказывают температура нагрева, скорость охлаждения, наличие или отсутствие перемешивания и даже диаметр сосуда, в котором она определяется. Для котельных топлив tзаст изменяется в зависимости от условий термической обработки. [3]
Теплота сгорания
Это одна из важнейших характеристик топлива, от которой зависит его расход, особенно для топлив, применяемых в судовых энергетических установках, так как при заправке топливом с более высокой теплотой сгорания увеличивается дальность плавания. Теплота сгорания зависит от отношения Н/С, а также элементного состава топлива и его зольности. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. При определении высшей теплоты сгорания учитывают, что часть тепла, выделяющегося при сгораний топлива, расходуется на конденсацию паров воды, образовавшейся при сгорании водорода в топливе. При определении низшей теплоты сгорания тепло, затрачиваемое на образование воды, не учитывается. [3]
3. Современные и перспективные требования и технологии к качеству тяжелых моторных и судового маловязкого топлива
Настоящие технические условия распространяются на топливо маловязкое судовое получаемое из дистиллятных фракций прямой перегонки и вторичной переработки нефти.
Топливо маловязкое судовое должно изготавливаться в соответствии с требованиями настоящих технических условий по технологии, согласованной с разработчиком и утвержденной в установленное порядке.
Топливо маловязкое судовое вырабатывается трех видов в зависимости от массовой доли серы: [6]
I вид - с массовой долей серы не более 0,5 %; код ОКП 02 5195 0301
II вид - с массовой долей серы не более 1,0 %; код ОКП 02 5195 0302
III вид - с массовой долей серы не более 1,5 %; код ОКП 02 5195 0303
При производстве топлива маловязкого судового разрешаемся использование присадок, допущенных к применению в установленном порядке.
Топливо маловязкое судовое соответствует марке ДМА MS IPO - 8217.
На предприятиях, впервые осваивающих производство топлива маловязкого судового, осуществляется постановка его на промышленное производство по ГОСТ 15.001.
Производство топлива маловязкого судового допускается только на предприятиях, согласовавших настоящие технические условия и внесенных, как производитель, в каталожный лист продукции, зарегистрированный в установленном порядке.
Топливо маловязкое судовое должно соответствовать требованиям настоящие технических условий, указанным в таблице. [6]
Таблица 14 — Технические требования на СМТ (ТУ 38.101567-2000)
| Наименование показателя | Значение | Метод испытания | |
| 1 | Вязкость при 20°С, не более: - условная, °ВУ | 2,0 | ГОСТ 6258 |
| - соответствующая ей кинематическая, мм2/с | 11,4 | ГОСТ 33 | |
| 2 | Цетановое число, не менее | 40 | ГОСТ 3122 |
| 3 | Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С, не ниже | 62 | ГОСТ 6356 или ASTM Д 93 |
| 4 | Температура застывания, °С, | Минус 10 | ГОСТ 20287 |
| 5 | Массовая доля серы, %, не более I вид II вид III вид | 0,5 1,0 1,5 | ГОСТ I9I2I или ГОСТ Р 50442 или ASTM Д 12 66 или ASTM Д 4294 |
| 6 | Массовая доля меркаптановой серы, %, не более | 0,025 | ГОСТ 17323 |
| 7 | Содержание воды | Следы | ГОСТ 2477 |
| 8 | Коксуемость, % не более | 0,2 | ГОСТ 19932 или ASTV Д 189 |
| 9 | Содержание механические примесей, %, не более | 0,02 | ГОСТ 6370 |
| 10 | Зольность, %, не более | 0,01 | ГОСТ 1461 или ASTM Д 482 |
| 11 | Содержание водорастворимых кислот и щелочей | отсутствие | ГОСТ 6307 |
Судовое маловязкое топливо по ТУ 38.101567-87 — это среднедистиллятное топливо, в отличие от моторного ДТ и судового высоковязкого топлива, получаемых смешением остаточных и среднедистиллятных фракций. Предназначено для применения в судовых энергетических установках вместо дизельного топлива. Компонентами маловязкого судового топлива являются негидроочищенные прямогонные атмосферные и вакуумные дистилляты, продукты вторичного происхождения — легкие и тяжелые газойли каталитического и термического крекинга, коксования.
Таблица 15 — Характеристики моторного топлива для среднеоборотных и малооборотных дизелей (ГОСТ 1667-68)
| Показатели | Марка топлива | |
| ДТ | ДМ | |
| Плотность при 20 °С, г/см3, не более | 0,930 | 0,970 |
| Фракционный состав: до 250 °С перегоняется, %, не более | 15 | 15 |
| Вязкость при 50 °С: кинематическая, мм2/с, не более соответствующая ей условная, °ВУ, не более | 36 2,95 | 130 17,4 |
| Коксуемость, %, не более | 3,0 | 9,0 |
| Зольность, % не более | 0,04 | 0,06 |
| Массовая доля серы, %, не более: в малосернистом топливе в сернистом топливе | 0,5 1,5 | 2,0 2,0 |
| Массовая доля, %, не более: механических примесей воды ванадия | 0,05 0,5 0,015 | 0,1 0,5 0,01 |
| Температура, °С: вспышки в закрытом тигле, не ниже застывания, не выше | 65 -5 | 85 10 |
| Примечание. Для марок ДТ и ДМ содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей— отсутствие. | ||
Таблица 16 — Характеристики маловязкого судового топлива (ТУ 38.101567-87)
| Показатели | Значение |
| Вязкость: условная при 20 'С, 'ВУ, не более соответствующая ей кинематическая, мм2/с, не более Цетановое число, не менее Температура, °'С: вспышки в закрытом тигле °С, не ниже застывания, не выше Массовая доля, %, не более: серы меркаптановой серы воды механических примесей Коксуемость, %, не более Зольность, %, не более Содержание водорастворимых кислот и щелочей Плотность при 20 °С, г/м3, не более Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более | 2,0 11,4 40 62 -10 1,5 0,025 Следы 0,02 0,2 0,01 Отсутствие 890 20 |
Литература
1. Гуреев А.А., Серегин Е.П., Азев B.C. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. М, Химия, 1984.- 200 с.; ил.
2. Кондрашева Н.К., Ахметов А.Ф. Судовые топлива. Уфа: Гилем, 2001. 143с.
3. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Т 581 Справочник / И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов и др.; Под ред. В.М. Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Издательский центр "Техинформ", 1999.-596 с.: ил.
4. Т.Н. Митусова, Е.В. Полина, М.В. Калинина. Современные дизельные топлива и присадки к ним — М.: Издательство «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», 2002. — 64 с.
5. Топливо дизельное автомобильное (EN 590) ТУ 38.401-58-296-2001
6. Топливо маловязкое судовое. Технические условия ТУ 38.101567-2000 Взамен ТУ 38 101567-87
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра технологии нефти и газа
РЕФЕРАТ
ПО ТЕМЕ:
СОВРЕМЕННЫЕ ДИЗЕЛЬНЫЕ, СУДОВЫЕ И
ТЯЖЕЛЫЕ МОТОРНЫЕ ТОПЛИВА
Студент: Пономарев П.С.
ст.гр. ТП-98-01
Преподаватель: Кондрашева Н.К.
профессор, д.т.н.
УФА 2003
СОДЕРЖАНИЕ
Глава 1 Дизельные топлива.
1. Свойства дизельных топлив для наземной техники:
1.1 Самовоспламеняемость (цетановое число)
1.2 Испаряемость (фракционный состав);
1.3 Вязкость;
1.4 Низкотемпературные свойства;
1.5 Смазывающие (противоизносные);
1.6 Химическая стабильность;
1.7 Коррозионная агрессивность;
1.8 Склонность к нагарообразованию (степень чистоты топлива).
2. Современные и перспективные требования к качеству дизельных топлив. Ассортимент, качество и состав дизельных топлив.
3. Присадки к современным дизельным топливам.
4. Улучшение смазочных свойств дизельных топлив.
5. Современные и перспективные требования к дизельным топливам.
6. Улучшение экологических и эксплуатационных характеристик дизельных топлив.
Глава 2 Судовое маловязкое и тяжелые моторные топлива.
1. Общие физико-химические свойства.
2. Эксплуатационные свойства судового маловязкого и тяжелых моторных топлив:
2.1 Склонность к образованию отложений;
2.2 Совместимость топлив;
2.3 Коррозионная активность;
2.4 Защитные свойства;
2.5 Стабильность топлив;
2.6 Прокачиваемость;
2.7 Низкотемпературные свойства;
2.8 Теплота сгорания.
3 Современные и перспективные требования к качеству тяжелых моторных и судового маловязкого топлива.
4 Ассортимент, качество и состав тяжелых видов моторных топлив.
ГЛАВА 1
Дизельные топлива
Дата: 2019-05-28, просмотров: 291.