топливо Личман. Реферат по дисциплине "Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости" Студент гр. 10 а
 Скачать 64.8 Kb.
|
1. ПРИСАДКИ К ТОПЛИВУ1.1. Получение высокооктановых компонентовЗначительная часть товарных автомобильных бензинов, особенно высокооктановых, получается посредством компаундирования. Необходимость компаундирования диктуется как повышением октанового числа, так и корректировкой фракционного или химического состава бензина. В частности, катализат каталитического риформинга, обладая достаточно высоким октановым числом, не выдерживает норм по фракционному составу, так как в нем часто не хватает пусковых фракций, особенно при повышенной температуре начала кипения сырья риформинга (н. к. 105 - 140 ⁰С), когда головная фракция используется для риформинга на ароматические углеводороды. Поэтому при наличии в качестве базового бензина только катализата риформинга к нему добавляют изопентан, изогексаны, алкилат или толуол (последний обычно при мягком режиме риформинга, когда содержание ароматических углеводородов составляет около 40%). Разделение компонентов Автомобильных бензинов на базовые и высокооктановые в какой-то степени условно, так как в зависимости от набора технологических установок нефтеперерабатывающего завода число компонентов для получения товарного бензина может быть довольно велико и в соответствии с этим концентрации двух или даже трех будут примерно одинаковыми. Так, на Ново-Ярославском НПЗ для производства бензина АИ-93 (этилированного) используют следующие компоненты: Таблица 1.1 Компоненты использующие для производства бензина АИ-93
В такой смеси содержание бензинов каталитического крекинга, риформинга и алкилата довольно близко. Известно, что легкие фракции прямогонных бензинов даже парафинистых нефтей часто имеют удовлетворительное октановое число: так, фракция 28 - 85 ⁰С усть-балыкской нефти (смеси) имеет октановое число (м. м.) 64, самотлорской - 67,4 и т.п. При работе установок каталитического риформинга на мягком режиме, когда требования октановой характеристике товарных бензинов были ниже, в катализат риформинга добавлялась фракция н. к. - 85⁰С прямогонного бензина. Позднее от этого отказались, и наиболее типичными высокоотановыми компонентами стали изопентан, изогексаны и их смеси, а также алкилат сернокислотного алкилирования изобутана олефинами, исходя из того, что октановое число добавляемых изопарафинов должно быть не ниже, чем базового или смеси базовых компонентов. 1.2. Антидетонационные свойстваДетонация - это процесс очень быстрого завершения процесса сгорания в результате самовоспламенения части рабочей смеси и образования ударных волн, распространяющихся со сверхзвуковой скоростью (1500 - 2000 м/с), в то время как при нормальном сгорании смеси средняя скорость распространения пламени составляет 10 - 40 м/с. К признакам детонационного сгорания бензина относятся: характерный резкий металлический стук в цилиндрах, вибрация и неустойчивая работа двигателя, периодически появляющийся черный дым отработавших газов. При длительной эксплуатации двигателя с детонацией могут возникнуть механические повреждения его деталей: прогар поршней и клапанов, пригорание поршневых колец, разрушение изоляции свечей, растрескивание вкладышей шатунных подшипников. Детонационная стойкость бензина зависит от его углеводородного состава. Наибольшей детонационной стойкостью обладают ароматические углеводороды, меньшей - изопарафиновые углеводороды. Детонационную стойкость бензинов оценивают октановым числом (ОЧ). У топлив с более высоким ОЧ при прочих равных условиях менее вероятно возникновение детонации. Октановое число автомобильных бензинов определяют двумя методами моторным (на установке ИТ9-2М) и исследовательским (на установке ИТ9-6). Установка ИТ9-6 позволяет определить октановые числа по обоим методам. Моторным методом ОЧ определяют на одноцилиндровой установке ИТ9-2М, позволяющей проводить испытания с переменной степенью сжатия (от 4 до 10 единиц). На ней сравнивают детонационную стойкость исследуемого бензина с эталонным топливом, в состав которого входят углеводорода: изооктан и нормальный гептан. Разное строение при близких физических свойствах этих углеводородов обуславливает резкое отличие их детонационной стойкости. ОЧ изооктана - углеводорода парафинового ряда изомерного строения, отличающегося высокой детонационной стойкостью (начинает детонировать только в двигателях с очень высокой степенью сжатия), принято за 100 единиц. ОЧ сильно детонирующего гептана - углеводорода парафинового ряда, нормального цепочного строения - принятого за 0 единиц. Смесь изооктана и нормального гептана имеет ОЧ, равное процентному содержанию в ней (по объему) изооктана. Октановое число - условную единицу измерения детонационной стойкости бензинов - указывают во всех его марках. Например, детонационная стойкость бензина марки АИ-76 должна быть такой же, как у эталонной смеси, состоящей из 76-77% изооктана и 23-24% гептана. Исследовательским методом детонационную стойкость бензина определяют на установке ИТ9-6 в режиме работы легкового автомобиля при его движении в условиях города В этом случае в марку бензина включают букву "И", например, АИ-95 - автомобильный бензин с октановым числом по исследовательскому методу не менее 95. Разница в ОЧ, определенных по исследовательскому и моторному методам, составляет 7-10 единиц (при исследовательском методе величина ОЧ выше). Октановое число, приближенно соответствующее ОЧ по исследовательскому методу, может быть определено по формуле:  ,где  - средняя температура разгонки топлива, ⁰С;  - плотность топлива при температуре +20⁰С.Среднюю температуру разгонки топлива определяют по формуле:  ,где  - температура начала разгонки топлива, ⁰С;  - температура конца разгонки топлива ⁰С.Полученное значение ОЧ сравнивают с нормами ГОСТ на бензины и дают заключение, соответствует ли данный бензин по октановому числу, определенному конкретным методом испытаний, нормам ГОСТ на данную марку бензина. В топлива, антидетонационные свойства которых не соответствует эксплуатационным требованиям, добавляют высокооктановые компоненты (бензол, этиловый спирт) или антидетонаторы. Самый дешевый из них - тетраэтилсвинец (ТЭС) и тетраметилсвинец (ТМС). Но в наше время эти присадки уже не используют, так как этилированные бензины являются источником свинцовых загрязнений окружающей среды и препятствием к использованию каталитических систем нейтрализации отработавших газов на автомобилях, так как их каталитическая основа быстро разрушает оксидами свинца. Поэтому, несмотря на высокие антидетонационные свойства ТЭС, поиск и разработка новых, в частности, менее токсичных антидетонаторов продолжается. Антидетонационная присадка на основе метилтретбутилового эфира (МТБЭ) не ядовита, отличается более высокой теплотой сгорания, хорошо смешивается с бензином в любых соотношениях, не агрессивна к конструкционным материалам. При добавке 10% МТБЭ октановое число повышается на 2,1-5,8 единиц (по исследовательскому методу), при добавке 20% - на 4,6-12,6 единиц. Кроме того, при введении МТБЭ в бензин в количестве 11 процентов минимальная температура холодного пуска двигателя снижается на 10-12 ⁰С. Максимальное допустимое содержание МТБЭ (ТУ 38.103704-90) или его смеси "Фетерол" (ТУ 301-03-130-93) в отечественных бензинах составляет 15%. В качестве антидетонационных присадок применяют также составы, содержащие марганец и железо. Они имеют высокие антидетонационные свойства и менее токсичны по сравнению с ТЭС. Однако бензины с марганцевыми антидетонаторами (ЦТМ, МЦТМ) образуют повышенные отложения на поверхностях свечей зажигания и катализаторах дожигателя, снижая эффективность их работы. Кроме того, соединения марганца при вдыхании обладают нейротоксичным действием и при массовом применении в местах скопления автомобилей на закрытых стоянках или в ремонтных зонах могут превысить предельно допустимую концентрацию. Поэтому их применение ограничено Межведомственной комиссией (МВК) при Госстандарте РФ по времени и не должно носить массового характера. Стандартом на автомобильные бензины ГОСТ Р 51105-97 предусмотрена выработка бензина "Нормаль-80" и "Регуляр-91" с содержанием марганца соответственно 50 и 18  .Железосодержащие присадки (ферроцены) не токсичны, сравнительно дешевы и эффектны, но вызывают повышенный износ деталей двигателей, интенсивное нагарообразование и отложение лаковых пленок. При концентрациях ферроценов до 40 мг/кг интенсивность изнашивания деталей снижается, но остается выше, чем при использовании бензинов без присадки. К применению допущены антидетонаторы на основе ферроцена при содержании железа в бензинах всех марок не более 37 .Таблица 1.2 Антидетонационные присадки к бензину
В таблице 1.2 приведены наиболее распространенные антидетонационные присадки к топливам. Исходя из постоянно возрастающих требований к надежности и экологическим характеристикам двигателей, этилированный бензин признан не соответствующим по техническому уровню стандарту EN 228, и его производство в России и других странах прекращено. Применение бензинов с металлосодержащими присадками рассматривается как альтернатива этилированным бензинам. Производство высокооктановых неэтилированных бензинов позволит отечественной промышленности освоить выпуск и оборудовать все выпускаемые автомобили с бензиновыми двигателями каталитическими нейтрализаторами отработавших газов, что значительно снизит концентрацию в них токсичных компонентов. |