5

Определение фракционного состава

Фракционированием называется разделение сложной смеси компонентов на смеси более простого состава или, в пределе, на индивидуальные составляющие. Применительно к нефти такое разделение можно проводить разными методами, основанными на различиях в физико-химических свойствах веществ нефти: температурах кипения (перегонка н ректификация), скоростях испарения, зависящих главным образом от молекулярной массы (молекулярная перегонка, тонкослойное Испарение), склонности к адсорбции на различных пористых телах (хроматография), растворимости в различных растворителях (экстракции), температурах плавления (кристаллизация из растворов) в др.

Определение фракционного состава нефтепродуктов разгонкой в стандартных аппаратах

В ГОСТах на нефтяное топливо и бензины для промышленно-технических целей в разделе “технические требования” одним из показателей является фракционный состав, который определяется в стандартных аппаратах. Обычно, для карбюраторных и реактивных топлив нормируются температура начала кипения; температуры, при которых отгоняется 10, 50 и 90% (об.) от загрузки. Кроме того, нормируется температура, при которой отгоняется 97,5% для авиационных бензинов и бензинов-растворителей; 98% для реактивных топлив; 96% для дизельных топлив, и температура конца кипения автомобильных бензинов.

Фракционный состав моторных топлив имеет очень важное эксплуатационное значение, так как характеризует их испаряемость в двигателях и давление паров при различных температурах и давлениях. Топливо для двигателей с зажиганием от искры должно иметь такую испаряемость, которая обеспечила бы легкий запуск двигателя при низких температурах, быстрый прогрев двигателя, его хорошую приемистость к переменам режима и равномерное распределение топлива по цилиндрам. Топливо для воздушно-реактивных двигателей должно быть утяжеленного фракционного состава (порядка 150—280 ⁰С) для обеспечения надежной работы системы подачи топлива на больших высотах без образования паровых пробок. Вместе с тем топливо должно отличаться хорошей испаряемостью в камере сгорания и полнотой сгорания.

Фракционный состав дизельного топлива также оказывает большое влияние на скорость его испарения и образование смеси с воздухом после впрыска. Однако облегчение фракционного состава ухудшает воспламенительные свойства дизельного топлива. Хотя условия испарения топлива в двигателях резко отличаются от условий перегонки в стандартном аппарате, при испытаниях различных топлив в дорожных и летных условиях была найдена определенная связь между нормируемыми температурами при стандартной разгонке и поведением топлива в двигателе. Это и дает возможность устанавливать необходимые требования к фракционному составу топлив, предназначенных для различных двигателей.

Поясним для примера значение нормируемых температур при разгонке автомобильных и авиационных бензинов.

Температура начала кипения и особенно температура выкипания 10% топлива характеризует пусковые свойства топлива. Чем ниже эта температура, тем, следовательно, больше в топливе легкоиспаряющихся веществ и тем легче и при более низкой температуре можно запустить холодный двигатель. Однако чрезмерное облегчение фракционного состава, особенно для авиационных топлив, недопустимо, так как приводит к образованию газовых пробок в топливоподающей системе и прекращению подачи топлива в камеру сгорания. Поэтому температура начала кипения нормируется всегда не ниже определенного значения.

Температура выкипания 50% топлива оказывает решающее влияние на быстроту прогрева запущенного на ходу двигателя и на расход топлива для этой цели. С понижением t₅₀ прогрев ускоряется, а расход топлива на него снижается; значительно улучшается также приемистость двигателя, т. е. легкость перехода его с одного режима на другой, что особенно важно для автомобильных двигателей в условиях городского транспорта. Но и чрезмерное уменьшение также нежелательно, поскольку при испарении легколетучих веществ температура существенно понижается, и это может вызвать обледенение карбюратора даже при температурах выше 10 ⁰С.

Не меньшее значение имеет и полнота испарения топлива, которая по данным стандартной разгонки хорошо характеризуется температурами выкипания 90, 96 - 98% топлива и конца кипения. При повышении этих температур уменьшается полнота испарения топлива, что влечет за собой неравномерность его распределения по цилиндрам двигателя, разжижение смазки, увеличение расхода топлива и масла.

Определение фракционного состава авиационных и автомобильных бензинов, топлив для реактивных двигателей, дизельного топлива проводят в специальных аппаратах. Для получения хорошей сходимости результатов перегонки весьма важно точно соблюдать все указания стандартной методики и применять стандартную аппаратуру.

Так как нефтепродукты иногда содержат воду, то перед перегонкой ее необходимо удалить отстоем. Для окончательной осушки легкого дизельного топлива его взбалтывают со свежепрокаленным и измельченным сульфатом натрия или гранулированным хлоридом кальция, после чего фильтруют. Тяжелые топлива для осушки нагревают до 50⁰С и фильтруют несколько раз через слой крупнокристаллической свежепрокаленной поваренной соли.