1. Пути сбалансированного развития производства и потребления моторных топлив .

Пути сбалансированного развития производства и потребления моторных топлив на ближайшие 10—15 лет в общем виде могут быть представлены следующими тремя направлениями. /. Увеличение ресурсов жидких нефтяных топлив:

1) углубление переработки нефти (повышение выхода топлив);

2) оптимизация качества топлив с целью расширения их ресурсов.

ТУ. Снижение расхода топлив в двигателях:

1) дизелизация автомобильного парка;

2) конструктивные усовершенствования двигателей;

3) снижение фактического расхода топлив в условиях эксплуатации двигателей.

III. Применение альтернативных топлив:

1) газообразные углеводородные топлива (сжиженные и сжатые газы);

2) топлива из углей, сланцев и других горючих ископаемых;

3) кислородсодержащие топлива и их компоненты (спирты, эфиры и др.);

4) водород.

Первое направление связано с повышением эффективности переработки той нефти, которую добываем. По существующей технологии переработки из нефти получают около 50% мазута, который используют в качестве котельного топлива. Заменив мазут в котельных, например, на природный газ, можно с помощью дополнительной переработки получить значительные количества топлив для двигателей внутреннего сгорания. Переработка тяжелых фракций и нефтяных остатков увеличивает ресурсы моторных топлив, повышает эффективность использования нефти. Однако вовлечение продуктов вторичной переработки нефтяного сырья влияет на качество товарных топлив.

Расширение ресурсов топлив достигается также оптимизацией их качества. Отдельные показатели качества топлив зависят от очень многих факторов, связанных с совершенствованием двигателей и возможностями нефтеперерабатывающих заводов (качество и стоимость нефти, набор технологических установок, применение присадок и т. д.). Все эти факторы изменяются с течением времени, поэтому качество товарных топлив приходится периодически оптимизировать с целью уменьшения затрат на производство с одновременным получением максимальной эффективности в эксплуатации.

Второе направление — снижение норм расхода топлив как за счет конструктивных изменений и усовершенствования технологии изготовления двигателей, так и за счет их более экономичной эксплуатации. Большие резервы снижения расхода топлив заложены в дизелизации автомобильного парка. Дизели расходуют на 25—30% меньше топлива, чем карбюраторные двигатели при совершении одной и той же работы.

2. Задачи химмотологии

Химмотология -- это наука об эксплуатационных свойствах, качестве и рациональном применении в технике топлив, масел, смазок и специальных жидкостей. Задачи химмотологии:

Оптимизация качества топлив и смазочных материалов

Повышение эффективности использования топлив и смазочных материалов

Создание и совершенствование системы и методов оценки качества топлив и смазочных материалов.

3. Понятия: «качество топлив и смазочных материалов», «оптимальный уровень качества топлив и смазочных материалов». Привести примеры. Характеристика квалиметрии.

Совокупность всех свойств топлив, характеризующих их качество, можно разделить на физико-химические свойства и эксплуатационные. К физико-химическим относятся свойства, определяющие состояние топлива и их состав. Это — плотность, вязкость, теплоемкость, теплопроводность, поверхностное натяжение, электрическая проводимость, диэлектрическая проницаемость, элементный, фракционный и химический составы и др.

В группе эксплуатационных свойств сосредоточены те свойства, которые обеспечивают надежность и экономичность эксплуатации двигателей, машин и механизмов. Сюда же включают свойства, которые проявляются в процессах хранения и транспортирования, а также свойства, обусловливающие экологические особенности применения нефтепродуктов.

Рассмотрим более подробно понятие «уровень качества топлива», которое имеет особое значение. Многие требования к качеству топлива и смазочных материалов тесно связаны между собой. Поэтому количественное выражение этих требований имеет определенный оптимум. 11од уровнем качества топлива и смазочных материалов следует понимать количественную оценку степени удовлетворения требований потребителя. Под оптимальным уровнем качества продукции следует иметь в виду такой уровень, при котором максимально удовлетворяются требования потребителя при минимальных затратах на их производство и потребление.

Оптимальный уровень находят не только для совокупности всех свойств, входящих в понятие «качество топлива», но и для каждого свойства в отдельности. При этом уровень качества продукта будет зависеть от уровня каждого свойства и значимости последнего в общем понятии качества.

оптимальный уровень качества топлив и смазочных материалов.

Квалиметрия (от лат. qualis – какой по качеству и греч. метрео – мерить, измерять) – науч. дисциплина, в рамках к-рой изучаются методология и проблематика комплексной, количественной оценки качества объектов любой природы: одушевленных или неодушевленных, предметов или процессов, продуктов труда или продуктов природы, имеющих материальный или духовный характер (естественно, что объектом приложения методов квалиметрии может быть и любое конструктивное и технологическое решение, если его качество требуется подвергнуть квалиметрическпму анализу). Квалиметрию обычно подразделяется на теоретическую квалиметрию, изучающую проблемы оценки качества в общем плане, и прикладную квалиметрию, рассматривающую вопросы измерения качества применительно к конкретным объектам.

Конечной целью квалиметрии являются разработка и совершенствование методик, с помощью к-рых качество конкретного оцениваемого объекта может быть выражено одним числом, характеризующим степень удовлетворения данным объектом общественной или личной потребности. Кроме того, подобные методики позволяют решить и др. задачи квалиметрического анализа.

4. Элементный и фракционный состав нефти и нефтепродуктов. Их групповой химический состав.

Элементным составом нефти называют содержание в ней отдельных химических элементов, выраженное в процентах по массе.

Нефть представляет собой сложную смесь различных соединений углерода сводородом. По элементному составу она содержит 83…87% углерода, 11…14%водорода,0,1…1,2% кислорода, 0,02…1,7% азота и 0,01…5,5% серы. По внешнему виду нефть-маслянистая жидкость, от темно-коричневого до желтого цветов, плотностью, как правило,750…1030кг/м³.

Фракционный состав является важным показателем качества нефти. В процессе перегонки при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют части — фракции, отличающиеся друг от друга пределами выкипания.

При атмосферной перегонке получают следующие фракции, выкипающие до 350°С — светлые дистилляты:

до 100°С — петролейвая фракция;

до 140°С — бензиновая фракция;

140-180°С — лигроиновая фракция;

140-220°С — керосиновая фракция;

180-350°С (220-350°С) — дизельная фракция.

Последнее время фракции, выкипающие до 200°С, называют легкими, или бензиновыми, от 200 до 300°С — средними, или керосиновыми, выше 300°С — тяжелыми, или масляными.

Все фракции, выкипающие до 300°С, называют светлыми, остаток после отбора светлых дистиллятов (выше 350°С) называется мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом, при этом получают следующие фракции в зависимости от переработки:

для получения топлива (350-500°С) — вакуумный газойль (вакуумный дистиллят);

более 500°С — вакуумный остаток (гудрон).

Получение масел происходит в следующих температурных интервалах: 300-400°С — легкая фракция, 400—450°С — средняя фракция, 450-490°С — тяжелая фракция, более 490°С — гудрон.

Групповым химическим составом нефти называют содержание в ней углеводородов определенных химических групп, характеризуемых соотношением и структурой соединения атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода.

Основные группы:

Алканы(парафиновые углеводороды)- являются насыщенными, предельными, химически стабильными- в них отсутствуют двойные связи. Общая химическая формула алкановС_nH _2n+2

Цикланы (циклоалканы, нафтеновые углеводороды)-насыщенные, предельные, химически стабильные. Имеют циклическую структуру. Общая формулаС_nH_2n

Алкены, диалкены(олефины) - непредельные, химически нестабильные углеводороды с общей формулойС_nH _2n для алкенов иС_nH _2n-2для диалкенов

Ароматические углеводороды(арены) - непредельные, химически нестабильные с эмпирической формулойС_nH _2n-₆ представлены гомологами бензола в бензиновых фракциях и производными полициклическихаренов в средних топливных и масляных фракциях

5. Первичные и вторичные способы переработки нефти. Оцените свойства нефтепродуктов, получаемых различными способами по степени их воздействия на двс

Первичные процессы

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой ее физическое разделение на фракции.

Нефть поступает в ректификационные колонны на атмосферную перегонку (перегонку при атмосферном давлении), где разделяется на несколько фракций: легкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную фракцию и остаток атмосферной перегонки — мазут. Качество получаемых фракций не соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракции подвергают дальнейшей (вторичной) переработке.

Вакуумная дистилляция — процесс отгонки из мазута (остатка атмосферной перегонки) фракций, пригодных для переработки в моторные топлива, масла, парафины и церезины и другую продукцию нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Остающийся после этого тяжелый остаток называется гудроном. Может служить сырьем для получения битумов.

Вторичные процессы

Целью вторичных процессов является увеличение количества производимых моторных топлив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их преобразованием в более удобные для окисления формы.

По своим направлениям, все вторичные процессы можно разделить на 3 вида:

Углубляющие: каталитический крекинг, термический крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т.д.

Облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и т.д.

Прочие: процессы по производству масел, МТБЭ, алкилирования, производство ароматических углеводородов и т.д.

6. Фракционный состав бензинов по ГОСТ 2177-82. Определите минимальную температуру пуска ДВС без средств облегчения запуска, если фракционный состав бензина характеризуется: t_н._к.=35°С; t₁₀=50°C; t₅₀=110°C; t₉₀=175°C; t_к.к.=195°C

Бензин - это самая легкая фракция из жидких фракций нефти. Эту фракцию получают в числе разных процессов возгонки нефти. Фракционный состав бензинов характеризует их испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе. Поэтому от фракционного состава бензинов зависят легкость и надежность пуска двигателя, полнота сгорания, длительность прогрева, приемистость автомобиля и интенсивность износа деталей двигателя.

Легкие фракции бензина характеризуют пусковые свойства топлива - чем ниже температура выкипания топлива, тем лучше пусковые свойства. Для запуска холодного двигателя необходимо, чтобы 10% бензина выкипало при температуре не выше 55 градусов (зимний сорт) и 70 градусов (летний) по Цельсию. Зимние сорта бензина имеют более легкий (чем летние) фракционный состав. Легкие фракции нужны только на период пуска и прогрева двигателя.