Состав нефтяных топлив.

Состав нефтяных топлив в значительной мере определяет их эксплуатационные свойства. Топлива характеризуются фракционным, компонентным, групповым химическим (углеводородным и неуглеводородным), индивидуальным и химическим (элементным) составом.
2.1. Фракционный состав топлив
От фракционного состава дистиллятных топлив (бензина, реактивных, дизельных) сильно зависят такие важные эксплуатационные показатели как пусковые, низкотемпературные, экологические, стабильность и др.
Фракционный состав определяют перегонкой на стандартных приборах, при этом отмечают температуры начала перегонки, выпаривания 10, 50, 90,98 % топлива и конца кипения. В таблице 1 приведен для примера фрак¬ционный состав наиболее массовых видов нефтяных топлив.

Таблица 1

Можно сравнить с фракционным составом топлива полученого при переработке (пиролизе) б/у покрышек на моём оборудовании, протокол испытаний внизу. (примечание Суслов М.Б.)

2.2. Методы оценки эксплуатационных свойств топлив
Методы оценки эксплуатационных свойств топлив делятся на прямые и косвенные (табл. 2).
Косвенные методы, включают в себя определение состава (фракционного, группового, химического и т. д.) и физико-химических свойств топлив. Эти методы применяются на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) и у потребителей (в лабораториях, базах, складах, аэропортах и т. д.) и позволяют ориентировочно судить о эксплуатационных свойствах топлив.

Таблица 2

Прямые методы оценки эксплуатационных свойств (испытания) топлив включают в себя: квалификационные, стендовые, контрольные, эксплуатационные испытания, эксплуатацию под наблюдением.
Прямые методы (испытания) дают наиболее полную оценку эксплуатационных свойств топлив, т. к. осуществляются на натурных стендах и двигателях. Но эти испытания (кроме квалификационных) требуют длительного времени (до нескольких лет), больших количеств топлива (до нескольких тысяч тонн), полномасштабных двигателей и разнообразного вспомогательного оборудования.
2.3.Эксплуатационно-технические требования для моторных топлив
Автомобильные бензины
1. Хорошая прокачиваемость (прохождение) по системе подачи топли¬
ва в зависимости от вязкости и чистоты топлива.
2. Хорошая испаряемость.
3. Высокая детанационная стойкость (выражается октановым числом)
зависит от химического состава топлива, конструктивных особенностей
двигателя, условий сгорания.
4. Высокая химическая и физическая стабильность зависит от измене¬
ния состава и свойств во времени.
5. Отсутствие коррозионной агрессивности. Зависит от состава топлива.
6. Отсутствие нагара.
7. Отсутствие механических примесей.
8. Отсутствие ядовитости.
9. Приемлемые токсикологические свойства.
Испаряемость, воспламеняемость и горючесть — важнейшие эксплуатационные свойства всех видов топлив. От них зависят потери и изменения качества, образование паровых пробок в системах топливоподачи, смесеобразование, воспламенение и полнота сгорания топлив.
Процессу горения всегда предшествуют испарение, образование топливо-воздушной смеси и воспламенение топлива.
Испарение топлив
Процесс испарения происходит с поверхности капель распыленного горючего. В камере сгорания пары горючего на поверхности капли быстро достигают состояния насыщения и затем путем конвективной диффузии распространяются в окружающую среду.
Испаряемость топлив в значительной мере зависит от давления насыщенных паров и, следовательно, от фракционного состава топлива.
Фракционный состав бензина должен быть оптимальным, учитывая его неоднозначное и одновременное влияние на пусковые свойства, вероятность образования паровых пробок в топливной системе, прогрев двигателя, приемистость, степень разжижения масла в картере.
Дизельное топливо также должно обладать оптимальным фракционным составом и, следовательно, испаряемостью. Излишне большое содержание в топливе высококипящих фракций затрудняет запуск двигателя, снижает его экономичность, увеличивает дымность отработавших газов. Об испаряемости дизельного топлива судят по температурам перегонки 10, 50, 96 % и температуре конца кипения, которые нормируются ГОСТ или ТУ на топливо.
Воспламенение топлив
Воспламенение или самовоспламенение топлив — комплекс сложных физико-химических превращений, обеспечивающий резкое ускорение экзотермических реакций, возникновение пламени и образование активных продуктов с прогрессивным саморазогревом системы. Воспламенение предшествует собственно горению топлива, являясь его первой стадией. Воспламенение происходит только в парообразной смеси горючего и окислителя, при определенном их соотношении и накоплении в горючей смеси определенного количества активных промежуточных продуктов.
4 Условия воспламенения топлива, т. е. тепловыделение должно превышать теплоотвод в окружающую среду. Это достигается при повышении давления, начальной температуры, понижении энергии активации. В результате начинается прогрессирующий саморазогрев топливо-воздушной смеси, дальнейшее увеличение скоростей реакций окисления, быстрое выделение большого дополнительного количества тепла и происходит воспламенение. Критическим пределом теплового взрыва является температура самовоспламенения Тв, например, для бензинов 400—440, для дизельных топлив — 320-240 °С.
Горение топлив
Горение — это процесс химического взаимодействия горючего и окислителя и образованием пламени, излучающего тепловую и световую энергии. В двигателях внутреннего сгорания химическая энергия топлива черезпроцесс горения превращается в механическую энергию. Горение поддерживается физическими процессами испарения капель распыленного топлива, смешения паров с воздухом и их воспламенением или самовоспламенением.
Кроме продуктов полного сгорания, образуются продукты неполного окисления компонентов топлива (СО, сажа), а также альдегиды, кислоты и др. соединения.
Процесс сгорания топлива протекает во фронте пламени. Фронт пламени является границей между несгоревшим топливом и продуктами сгорания. Горение новых объемов топливной смеси происходит вследствие распространения пламени в них или в результате самовоспламенения. В распространении пламени основные роли играют теплопередача и диффузия активных радикалов из фронта пламени в свежую топливную смесь.
Особенности горения топлив в карбюраторном двигателе
В бензиновых двигателях с принудительным воспламенением топлива используется система зажигания с помощью электросвечи, создающей импульс тока высокого напряжения до 25 кВ. Между электродами свечи температура достигает 10000 °С. От искры воспламеняются пары бензина. Нормальная скорость распространения пламени 30—40 м/с.
При некоторых режимах работы двигателя на бензине может возникать детонационное горение, сопровождающееся металлическим стуком в цилиндре двигателя, дымлением, падением мощности и повышением тем¬пературы двигателя. Детонационный (взрывной) процесс горения отличается скоростью распространения фронта пламени до 1500—2500 м/с. В рабочей смеси в тактах всасывания и сжатия ускоряются реакции окисления углеводородов и образования активных промежуточных продуктов (гидроперекисей). Особенно высока их концентрация в последних порциях несгоревшей части смеси, где наиболее высоки температура и давление. При детонации микроколичеств гидроперекисей возникают ударные волны, которые могут вызывать перегрев двигателя, вибрационные напряжения на деталях камеры сгорания, удаление масляной пленки с поверхности гильзы цилиндра и повышение износа цилиндров и колец. Ресурс работы двигателя в условиях детонации может снизиться в 1,5—3 раза. Глубина и скорость химических превращений при горении рабочей смеси возрастают при повышении температуры и давления (степени сжатия) в камере сгорания.
Детонационная стойкость бензинов оценивается величиной октанового числа (ОЧ), определяемого на моторной одноцилиндровой установке сравнением характера сгорания исследуемого бензина с эталонной смесью н.-гептана (ОЧ = 0) и изооктана (ОЧ = 100). ОЧ численно равно процентному содержанию изооктана в смеси, которая по детонационной стойкости эквивалентна испытуемому бензину. В зависимости от режима работы установки определяют ОЧ по исследовательскому или моторному (в более жестких условиях) методу.
Наиболее низким ОЧ 40—70 пунктов характеризуются бензины прямой перегонки. Другие компоненты, входящие в состав товарных бензинов, различаются по детонационной стойкости.

Таблица 3

Для повышения детонационной стойкости в бензин добавляют следующие высокооктановые компоненты:

Таблица 4

Антидетонатор тетраэтилсвинец (в составе этиловой жидкости) частично заменяется в бензинах на относительно экологически безопасные ме-таллорганические соединения на основе железа и марганца.
В карбюраторных двигателях с высокой степенью сжатия (более 6—8) снижается расход топлива и возрастает мощность.

"Практический справочник по нефтепрадуктам". Автор- составитель Поконова Ю.В. 2005 год.

Ниже фракционный состав топлива полученного при переработке покрышек пиролизом на моем оборудовании. (примечание Суслов М.Б.)

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ (ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗНЫХ ТОПЛИВ В СРАВНЕНИИ С ТОПЛИВОМ ПОЛУЧЕННЫМ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ Б/У ПОКРЫШЕК И ДРУГИХ РТИ)