ТСМ

26.09.2012

Для увеличения количества и качества светлых нефтепродуктов используют вторичные процессы переработки нефти. В качестве сырья при вторичных процессах переработки нефти используют мазут. К вторичным процессам переработки нефти относятся:

1. Термические процессы.

2. Термокаталитические процессы.

3. Низкотемпературные каталитические процессы.

Термические процессы подразделяются на: термический крекинг, коксование, пиролиз.

К термокаталитическим процессам относят: каталитический крекинг, каталитический реформинг, каталитическую изомеризацию, гидрогенизационные процессы (гидрообессеривание, вымывание из нефти серы с помощью воды; гидроочистка, вымывание песка, частиц металла; гидрокрекинг).

Крекинг – процесс деструктивной переработки нефти или ее отдельных фракций с целью увеличения выхода топливных дистиллятов и повышения их качества за счет разложения тяжелых молекул на более легкие.

Лекция №2

Автомобильный бензин является прозрачной жидкостью плотностью 700-800 кг\м³, является сложной смесью различных углеводородов с температурой кипения от 30 до 205 гр. Цельсия.

Таким образом, автомобильный бензин состоит из следующих бензиновых фракций: дистиллятов прямой перегонки, дистиллятов термического крекинга, каталитического крекинга, каталитического реформинга, гидрокрекинга, изомеризации, алкилирования, ароматизации и добавления высокооктановых углеводородных компонентов (добавок) и различных присадок, которые улучшают отдельные эксплуатационные свойства бензинов.

Эксплуатационные требования к автомобильным бензинам.

1. Автомобильный бензин должен иметь высокие карбюрационные свойства.

2. Сгорание бензина должно происходить без детонации со строго определенной скоростью на всех режимах работы двигателя и в любых климатических условиях.

3. Автомобильный бензин должен полностью сгорать и не образовывать отложений в топливной системе, а также нагара в камере сгорания.

4. Продукты сгорания автомобильного бензина не должны быть токсичными.

5. А.Б. должен обладать совместимостью с конструкционными материалами и РТИ (резинотехническими изделиями).

6. А.Б. не должен содержать воды и механических примесей.

Для обеспечения данных требований бензины должны обладать определенными свойствами (физико-химическими), которые характеризуются следующими показателями качества бензина:

1. Испаряемость.

2. Фракционный состав.

3. Давление насыщенных паров.

4. Детонационная стойкость.

5. Физико-химическая стабильность.

6. Содержание сернистых соединений.

Испаряемость автомобильных бензинов.

Напрямую зависит от его фракционного состава, давления насыщенных паров, вязкости, плотности и теплоемкости. Так как автомобильный бензин представляет собой сложную смесь различных углеводородов, выкипающих в широком интервале температур, то его испаряемость оценивают по температурам выкипания отдельных частей, фракций.

По Тнк (на схеме) и Т10% перегонки бензина оценивают наличие количества низкокипящих углеводородов (легких углеводородов) в бензине, которые воспламеняются при запуске двигателя (данные углеводороды образуют паровые пробки в топливной системе). По Т50% определяют время прогрева двигателя и его приемистостью. Прогрев двигателя длится с момента его запуска и до начала устойчивой бесперебойной работы. Под приемистостью двигателя принимается его способность под нагрузкой легко переходить с малой частоты вращения коленчатого вала на максимальную. По Т90% и Ткк определяют полноту испарения бензина. Таблица температур перегонки различных бензиновых фракций:

Показатели	Температура перегонки (градусы Цельсия)
	Летний бензин	Зимний бензин
Тнк	35	-
Т10%	75	55
Т50%	115	100
Т90%	180	160
Ткк	205	195

Минимальная температура окружающей среды, при которой возможен запуск двигателя, определяется по формуле: Т_{окр.среды} = 0.5Т50% - 50.5. Под давлением насыщенных паров подразумевают давление паров бензина, находящихся в состоянии равновесия с жидким бензином при данном температуре и определенном соотношении объемов жидкой и паровой фаз бензина. От давления насыщенных паров зависят: легкость запуска двигателя, склонность бензина к образованию паровых пробок, потери бензина при его транспортировке и хранении. По фракционному составу бензина рассчитывают индекс испаряемости, который характеризует склонность бензина к образованию паровых пробок. ИИ = 10ДНП + 7V₇₀. ДНП – давление насыщенных паров, кПа, V₇₀ – объем испарившегося бензина при температуре 70 гр. Цельсия, %.

Согласно ГОСТ 51105-97 по показателю испаряемости существует 5 классов бензина.

Детонационная стойкость бензина характеризует способность бензина сгорать в цилиндрах двигателя со скоростью распространения пламени 25-35 м\с без возникновения детонации.

Детонация – процесс мгновенного сгорания рабочей смеси, в результате ее самовоспламенения со скоростью распространения фронта пламени до 2000 м\с с образованием ударных волн и резкими металлическими звуками.

07.11.2012

Дизельное топливо.

Основное различие в работе ДД и КД заключается в способах смесеобразования (у КД внешнее, а у ДД внутреннее) и воспламенения (у КД принудительное, а у ДД самовоспламенение), поэтому требования к дизельному двигателю обуславливаются особенностями работы двигателя.

Эксплуатационные требования к дизельному топливу:

1. Фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработанных газов.

2. Цитановое число – основной показатель самовоспламеняемости дизельного топлива.

3. Плотность и вязкость. Определяют прокачиваемость топлива, распыливаемость и смесеобразование.

4. Низкотемпературные свойства. Определяют функционирование системы питания при отрицательных температурах.

5. Высокотемпературные свойства. Определяют функционирование системы питания при положительных температурах.

6. Температура вспышки.

7. Степень чистоты. Характеризует надежность и долговечность работы системы питания.

8. Наличие сернистых соединений, характеризующих нагарообразование, коррозию и износ системы питания.

Дизельное топливо (ДТ) сравнительно вязкое, трудно-испаряющаяся горючая жидкость, содержащая до 0,5 % серы. При этом плотность составляет 780-860 кг/м³.

ДТ одновременно является смазочным материалом для деталей топливной аппаратуры, сера является смазочным материалом.

Смесеобразование. Процесс смесеобразования в дизелях происходит при впрыскивании в цилиндр через форсунку топлива в конце такта сжатия. При этом скорость струи достигает 150-400 м/с, давление в цилиндре достигает 3 мПа при температуре до 600 гр. С. На качество смесеобразования наряду с конструкцией камеры сгорания влияют следующие свойства ДТ: плотность, вязкость, поверхностное натяжение, фракционный состав и т.д.

Самовоспламенение топливо-воздушной смеси в ДД происходит без постороннего источника огня. При этом смесь воспламеняется под действием высокой температуры. Под действием высокой температуры ДТ проходит различные стадии сгорания: предпламенные реакции окисления углеводородов, появление различных очагов воспламенения, появление голубого свечения или холодного пламени, самовоспламенение (появление горячего пламени). Склонность к самовоспламенению – важнейший показатель качества дизельного топлива, от которой зависит период задержки воспламенения.

Пояснения к схеме 1: а – нормальная работа двигателя, б – жесткая работа двигателя, в – мягкая работа двигателя, 1 – момент начала впрыска топлива в камеру сгорания, 2, 2’ – самовоспламенение дизельного топлива, 3 – конец быстрого догорания, 4 – конец замедленного сгорания, 5 – конец догорания, t – период задержки самовоспламенения дизельного топлива.

Чем меньше t, тем за меньший период времени топливо сгорает в цилиндрах, давление газов нарастает и двигатель работает плавно. При большом периоде задержки самовоспламенения топливо сгорает за меньший период и давление газов нарастает резко.

Оценка самовоспламеняемости ДТ. Основным показателем самовоспламеняемости дизельного топлива является цетановое число (ЦЧ). ЦЧ – процентное содержание (по объему) цетана (С₁₆Н₃₄ – углеводород парафиновой группы), у которого цетановое число искусственно принято за 100%, в смеси с альфаметилнафталином (С₁₁Н₁₀ – углеводород ароматической группы), у которого цетановое число условно принято за 0. Смесь цетана и альфаметилнафталина создают искусственно приготовленную эталонную смесь для определения цетанового числа товарного ДТ.

Цетановое число товарного ДТ определяется на специальной одноцилиндровой установке ИТ9-3 следующим образом:

1. Запускают двигатель на испытуемом товарном ДТ и, изменяя степень сжатия, добиваются того, чтобы самовоспламенение топлива проходило точно в ВМТ (верхняя мертвая точка).

2. Затем подбирают такую смесь цетана и альфаметилнафталина, которая при этой же степени сжатия также воспламенялась в ВМТ, то есть обладала таким же периодом задержки самовоспламенения, что и испытуемое товарное ДТ.

Например, если испытуемое товарное ДТ имеет ЦЧ = 45, то по самовоспламеняемости (задержке воспламенения) оно эквивалентно искусственно приготовленной эталонной смеси из 45 % цетана и 55 % альфаметилнафталина. Для увеличения ЦЧ применяются присадки.

Испаряемость ДТ, влияет на полноту сгорания топлива, пуск и работу двигателя, лако-нагарообразование и состав отработанных газов. Испаряемость ДТ оценивается фракционным составом: температурой перегонки 50 % объема топлива, температурой перегонки 96 % объема топлива.

Пусковые свойства ДТ оцениваются температурой перегонки 50 % объема топлива. При этом чем ниже эта температура, тем легче запустить двигатель при низких температурах, однако это приводит к увеличению задержки самовоспламенения. Температура выкипания 96 % объема дизельного топлива характеризует полноту испарения и полноту сгорания ДТ.

Неполнота сгорания приводит к перерасходу топлива, увеличению дымности отработанных газов и повышенному лако-нагарообразованию.

Коррозионные свойства ДТ обусловлены содержанием в топливе воды, серы и сернистых соединений, поэтому согласно ГОСТ кислотность ДТ допускается не более 5 мг КОН/100 мл.

Низкотемпературные свойства.

21.11.2012

К низкотемпературным свойствам ДТ относятся:

1. Температура помутнения.

2. Предельная температура фильтрации.

3. Температура застывания ДТ.

Температурой помутнения называют температуру, при которой изменяется фазовый состав топлива (наряду с жидкой фазой появляется твердая фаза в виде выпавших в кристаллы парафинов). При этом текучесть топлива не изменяется.

Предельной температурой фильтрации называется температура, при которой возможно протекание топлива через фильтр тонкой очистки. Размеры кристаллов вырастают до такой степени, что они не проходят через фильтры и на их поверхностях образуют парафиновую пленку. При этом прекращается подача топлива. При данной температуре текучесть топлива практически не меняется.

Температура застывания ДТ – когда выпавшие кристаллы парафина сращиваются и образуют пространственную решетку, внутри ячеек которой находится жидкая фаза. При данной температуре топливо полностью теряет свою текучесть, становится как желе.

Низкотемпературные свойства дизельного топлива можно улучшить депарафинизацией, удалением из топлива парафиновых углеводородов. Однако при этом снижается цетановое число дизельного топлива.

Летнее дизельное топливо

Температура t, гр Цельсия	Значение температуры
Температура помутнения	-5
Предельная температура фильтрации	-6…-7
Температура застывания	-10…-12

Высокотемпературные свойства. К ним относятся:

1. Температура вспышки дизельного топлива в закрытом тигле с поднесением открытого источника огня (+40 гр. Цельсия для летнего ДТ).

2. Температура самовоспламенения ДТ в открытом тигле (480-560 гр. Цельсия).

Ассортимент дизельных топлив. Согласно техническому регламенту в настоящее время в РФ выпускаются ДТ по следующим ГОСТам: 305-82, ГОСТ Р 52368-205. По ГОСТ 305-82: Л0,4-40, З0,4-40, А-0,2. Первое Л – летнее ДТ; 0,4 – содержание серы, % масс; 40 – температура вспышки топлива в закрытом тигле с поднесением открытого источника огня. Второе З – зимнее ДТ; 0,4 - % содержания серы, масс; 40 – температура застывания. А – арктическое ДТ; 0,2 – содержание серы, % масс. Согласно ГОСТ Р 52368-205 «топливо дизельное Евро», ЕН 280 2004 года. Топливо дизельное «Евро» сорт А, вид I. Топливо дизельное «Евро» класс 1, вид II.

Требования к дизельным топливам для умеренных климатических условий.

Показатели	Сорт
	А	B	c	D	E	F
Предельная температура фильтрации	+5	0	-5	-10	-15	-20

Требования к ДТ для холодного и арктического климата.

Показатели	Класс
	0	1	2	3	4
Предельная температура фильтрации	-20	-26	-32	-38	-44
Цетановое число	49	49	48	47	47

Показатель качества (вид) характеризует содержание серы в дизельном топливе. I – 350 мг/кг, II – 50 мг/кг, III – 10 мг/кг.

Смазочные масла классифицируются на группы в зависимости от следующих признаков: исходное сырье, внешнее состояние, назначение.

По происхождению смазочные масла бывают: минеральные (нефтяные), растительные (рапсовое, касторовое, горчичное, сурепное, льняное), животные масла (баранье, свиное, говяжье сало, рыбий жир, костное масло). Синтетические масла получают из различного исходного сырья различными методами.

По внешнему состоянию: жидкие масла, обладающие в обычных условиях (температура +20 гр. Цельсия, давление 760 мм.рт.ст) текучестью; пластичные (консистентные), которые в обычных условиях находятся в мазеобразном состоянии; твердые смазочные материалы, которые не меняют своего состояния при изменении давления и температуры (графит).

По назначению смазочные масла делятся: моторные, трансмиссионные масла, гидравлические, индустриальные (применяются в различном технологическом оборудовании).

По температуре применения: низкотемпературные (Т<=60), высокотемпературные (Т>=300).

Эксплуатационные требования к моторным маслам:

1. Снижение износа трущихся деталей.

2. Отвод теплоты от трущихся деталей.

3. Отвод загрязнений от трущихся деталей.

4. Обеспечение герметичности узлов.

5. Предохранение поверхностей деталей от коррозии.

6. Физико-химическая стабильность.

Эксплуатационные свойства моторных масел:

Смазывающее свойство, главным показателем которых является вязкость масла. Вязкость является одной из важнейших характеристик смазочных масел, определяющих силу сопротивления масляной пленки разрыву.

Различают динамическую и кинематическую вязкости. Динамическая вязкость (r) – отношение касательного напряжения жидкости к градиенту скорости. В системе СИ единицей динамической вязкости является 1 Па*с = 1 Пуаз (П, Пз). 1 мПа*с = 1 сП. Кинематическая вязкость (ν) – отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности при данной температуре ν = r/ρ. Единицей кинематической вязкости является 1 м²/с, на практике применяют мм²/с = сСт (сантистокс).

05.12.2012

Классификация РФ моторных масел.

Согласно ГОСТ 17479.1-85 моторные масла классифицируются:

1. По вязкости.

2. По эксплуатационным свойствам.

Классификация моторных масел по вязкости.

Класс вязкости	Кинематическая вязкость, сСт
	Т = 100 гр. Цельсия	Т = -18,9 гр. Цельсия
Зимние классы масел
3з	3.8	1250
4з	4.1	2600
5з	5.6	6000
6з	5.6	10400
Летние классы масел
6	5.6-7	-
8	7-9.5	-
10	9.5-11.5	-
12	11.5-13.5	-
14	13-15	-
16	15-18	-
20	18-23	-
24	22-26	-
Всесезонные масла
6з\8	7-9.5	1250
4з\6	5.6-7	2600
4з\8	7-9.5	2600
4з\9	9.5-11.5	2600
5з\10	9.5-11.5	5000
5з\12	11.5-13	6000
5з\14	13-15	6000
6з\10	9.5-11.5	10400
6з\14	13-15	10400
6з\16	15-18	10400

Группы масел по эксплуатационным свойствам.

Группа масла	Область применения
А,Б,	Нефорсированные БД и ДД
Б1	Малофорсированные БД
Б2	Малофорсированные ДД
В1	Среднефорсированные БД
В2	Среднефорсированные ДД
Г1	Высокофорсированные БД, работающие в тяжелых эксплуатационных условиях
Г2	Высокофорсированные ДД без наддува или с умеренным наддувом
Д1	Высокофорсированные БД, работающие в более тяжелых условиях, чем Г1
Д2	Высокофорсированные ДД с наддувом, работающие в тяжелых условиях
Е1,Е2	Высокофорсированные ДД и БД, работающие в еще более тяжелых условиях, чем Д1 и Д2

Пример обозначения: М5з\12Г₁ – масло моторное, масло всесезонное, имеет зимний и летний класс, 5з – кинематическая вязкость при температуре -18,9 составляет 6000 сСт, 12 – кинематическая вязкость 11.5-13.5 сСт при температуре 100 гр. Цельсия, Г₁ – для высокофорсированных бензиновых двигателей, работающих в тяжелых условиях. Если присутствует буква К, то она значит, что для высокофорсированных ДД для КАМАЗов и МАЗов.

Зарубежная классификация моторных масел. Американская классификация моторных масел включает в себя оценку по классу вязкости SAE и по эксплуатационным свойствам API.

Класс вязкости	Низкотемпературная вязкость, мПа*с		Высокотемпературная вязкость, мм2/с при Т = 100 гр. Цельсия
	Проворачиваемость	Прокачиваемость	Минимум	Максимум
0W	6200 T = -35 ˚	60000 T=-40 ˚	3.8	-
5W	6600 T = -30 ˚	60000 T=-35 ˚	3.8	-
10W	7000 T = -25 ˚	60000 T = -30 ˚	4.1	-
15W	7000 T = -25 ˚	60000 T = -30 ˚	5.6	-
20W	9500 T = -15 ˚	60000 T = -20 ˚	5.6	-
25W	13000 T = -10 ˚	60000 T = -15 ˚	9.3	-
10	-	-	5.6	9.3
30	-	-	9.3	12.5
40	-	-	12.5	16.3
50	-	-	16.3	21.3
60	-	-	21.9	26.2

Классификация по API.

В данной классификации S – service, C – commercial. SL – масло предназначено для двигателей, выпускаемых с 2001 года, обладает улучшенными антиокислительными противоизносными моющими и энергосберегающими свойствами. SM – класс введен в 2004 году, масло обладает увеличенным интервалом замены. CH – масло предназначено для дизельных двигателей 1998 года, для грузовых автомобилей и внедорожной техники. CI – масло 2003 года, предназначено для дизельных двигателей с системой рециркуляции отработанных газов.