способы их получения.
Для получения эксплуатационных характеристик нефтепродуктов определяют фракционный состав. Фракционный состав характеризуется температурными пределами вскипания отдельных фракций всей смеси. Нефть и нефтепродукты имеют температуру начала кипения (t н.к.) и конца кипения (t к.к.). Фракционный состав нефтяной смеси определяется обычно простой перегонкой или ректификацией.
Нефтепродукты, получаемые из нефти, являются фракциями, вскипающими в определенных температурных пределах. В общем случае бензиновые фракции вскипают в пределах 35-205оС, керосиновые – 150-315 оС, дизельные – 180-420 оС, тяжелые маслянистые дистилляты – 420-490 оС, остаточные масла – выше 490 оС. Перегонку нефтепродуктов с температурами кипения до 370 оС ведут при атмосферном давлении, а с более высокими – в вакууме или с применение водяного пара (для предупреждения их разложения).
Как отмечалось ранее, отечественной промышленностью освоен выпуск свыше 500 наименований нефтепродуктов, поэтому ниже будут даны показатели только тех, которые занимают значительное место в грузообороте объектов хранения и часто встречаются в повседневной жизни.
Автомобильные бензины.
Бензины принято разделять по их использованию:
· бензины растворители;
· газовые бензины;
· автомобильные;
· авиационные бензины.
Классифицируют бензины также по способу их получения.
Бензины растворители – узкие фракции бензина прямой перегонки с фракционным составом 70¸120оС. Обычно применяют в резиновой, лакокрасочной и других отраслях промышленности. Типичный представитель бензинов растворителей БР-2 с плотностью r20 – 730 кг/м3, tнк – 80оС.
Автомобильные бензины предназначенные для карбюраторных двигателей, состоят из легких фракций, выкипающих при температурах 40¸250оС. Важнейшими показателями автомобильных бензинов является давление насыщенных паров (29,3¸47,9 кПа) и детонационная стойкость, выражаемая октановым числом.
Октановое число - показатель, численно равный содержанию изооктана (в % об.) в такой его смеси с Н-гептаном, которая по интенсивности детонации в одноцилиндровом двигателе в стандартных условиях испытания эквивалентна испытываемому топливу (октановое число изооктана условно принято равным 100, а Н-гептана – нулю).
Детонация – это явление в двигателях, сопровождающееся стуками, скачкообразным изменением давления в цилиндрах, и обусловленное запаздыванием воспламенения топлива.
При испытании неизвестного бензина в двигателе повышают степень сжатия до появления детонации. Затем на этом же двигателе подбирают эталонное топливо, начинающее детонировать при той же степени сжатия, при которой начал детонировать неизвестный бензин. Допустим, что эталонное топливо состоит из 75% изооктана и 25% Н-гептана. В этом случае принимается, что неизвестный бензин имеет октановое число (О.Ч.) равное 75. Другими словами октановое число – доля (%) изооктана в эталонном топливе, которое по антидетонационным свойствам оказалось равнозначащим испытуемому бензину. Чем выше октановое число бензина, тем более «мягкую» работу двигателя можно обеспечить с использованием бензина, имеющего максимально возможное октановое число.
Октановое число бензина можно повысить добавлением в него ароматических углеводородов изостроения, а также уменьшением температуры конца кипения. Если эти меры не обеспечивают получения бензина с нужным октановым числом, то в топливо добавляют антидетонаторы. Наиболее широко применяют тетраэтилсвинец (ТЭС) в виде этиловой жидкости. Поскольку ТЭС «парализуется» действием серы, то непременным условием производства этилированных бензинов является предварительное очищение от серосодержащих соединений.
На практике октановое число определяют на специальных одноцилиндровых установках моторным (ГОСТ 511-82) или исследовательским (ГОСТ 8226-82) методом, а также методом детонационных испытаний на автомобильных двигателях в стендовых и дорожных условиях (ГОСТ 10373-75).
Для марок автомобильных бензинов установлены следующие коды ОКП отраслевой продукции:
А-72……………………………………………….02 5112 0400
А-76……………………………………………….02 5112 0500
В том числе:
Этилированный…………………………………..02 5112 0501
Неэтилированный………………………………..02 5112 0502
АИ-93……………………………………………...02 5112 0600
В том числе
Этилированный…………………………………...02 5112 0601
Неэтилированный…………………………………02 5112 0602
В настоящее время по ГОСТ 2084-77 вырабатывается пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. По ГОСТ 38.019-75 производят еще бензин «Экстра», выпускаются летнего и зимнего видов.
Бензины летнего вида предназначены для применения во всех районах страны, кроме северных и северо-восточных с 1 апреля по 1 октября, в южных – в течение года; зимнего – в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах и с 1 октября по 1 апреля – в остальных районах.
Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для последних - по исследовательскому. Наблюдается заметная тенденция снижения потребности в низкооктановых бензинах и увеличения потребления высокооктановых.
Параметры автомобильных бензинов, вырабатываемых по ГОСТ 2084-77, существенно отличаются от принятых международных норм, особенно в части экологических требований. В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их качества до уровня европейских стандартов разработан ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания».
Наибольшая потребность существует в бензине А-92, который вырабатывается по ТУ 38.001165-97, хотя доля бензина А-76 в общем объеме производства остается очень высокой. Бензины А-80 и А-96 предназначены в основном для поставки на экспорт. Бензин АИ-98 с октановым числом 98 по исследовательскому методу производится по ТУ 38.401-58-122-95 и ТУ 38.401-58-127-95. Бензины А-76, А-80, АИ-91, А-92 и А-96 допускается вырабатывать с использованием этиловой жидкости. Малоэтилированный бензин АИ-91 с содержанием свинца 0,15 г/дм3 выпускается по отдельным техническим условиям (ТУ 38.401-58-86-94). При производстве бензинов АИ-95 и АИ-98 использование алкилсвинцовых антидетонаторов не допускается. В соответствии с ГОСТ Р 51105-97 будут вырабатываться только неэтилированные бензины (максимальное содержание свинца не более 0,01 г/дм3).
В зависимости от октанового числа по исследовательскому методу установлены четыре марки бензинов:
· «Нормаль-80»;
· «Регуляр-91»;
· «Премиум-95»;
· «Супер-98».
Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования на грузовых автомобилях наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регуляр-91» предназначен для эксплуатации автомобилей взамен этилированного А-93. Автомобильные бензины «Премиум-95» и «Супер-98» полностью отвечают европейским требованиям, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных автомобилей, ввозимых в Россию.
С целью ускорения перехода на производство неэтилированных бензинов взамен этиловой жидкости допускается использование марганцевого антидетонатора в концентрации не более 50 мг Mn/дм3 для марки «Нормаль-80» и не более 18 мг Mn/дм3 для марки «Регуляр-91». В соответствии с европейскими требованиями по ограничению содержания бензола введен показатель «объемная доля бензола» - не более 5%. Установлена норма по показателю «плотность при 15°С». Ужесточена норма на массовую долю серы - до 0,05%.
Авиационные бензины
Авиационные бензины – нефтепродукты с температурой кипения 50¸150оС, являющиеся топливом самолетов и вертолетов, оборудованных карбюраторными двигателями. В России выпускают авиационные бензины следующих марок: Б-70, Б-100/130, Б-95/130, Б-91/115. Маркировка состоит из буквы Б (означает бензин авиационный) и цифры, указывающей октановое число бензинов или дроби, в числителе которой указывается октановое число, а в знаменателе – сортность бензина на богатой (рабочей) смеси. Рабочая смесь – смесь, образующаяся в цилиндрах двигателя, содержащая воздух необходимый для горения топлива. Бедная рабочая смесь содержит избыток воздуха, богатая – недостаточное количество воздуха. В последнем случае работа двигателя сопровождается увеличением его мощности, увеличением удельного расхода топлива и понижением экономичности его работы.
При определении сортности (равной 100 и выше) в качестве эталонного топлива применяют технический эталонный изооктан. Следует заметить, что чем выше сортность топлива, тем выше его детонационная стойкость на богатой меси.
Для безопасности в обращении, а также для маркировки этилированные авиационные бензины окрашивают в три цвета: Б-100/130 – в оранжево-желтый, Б-95/130 – в желтый, Б-91/115 – в зеленый. Неэтилированный бензин Б-70 бесцветный.
Авиационные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей. С этой целью в бензинах ограничивают содержание серы до 0,05% и не допускают наличия в них водо-растворимых кислот и щелочей.
Авиационный бензин марки Б-100/130 Малоэтилированный - ТУ 38.401-58-197-97 соответствует требованиям ASTM D 910 и европейским спецификациям на бензины марок 100 и 100LL.
К авиационным бензинам добавляют антидетонатор тетраэтилсвинец (от 1,0 до 3,1 г на1 кг бензина) в виде этиловой жидкости. Для стабилизации этиловой жидкости при хранении авиабензинов добавляется антиокислитель 4-оксифениламин или Агидол-1.
Газотурбинное топливо по условию эксплуатации турбин подразделяются на топливо для стационарных и реактивных двигателей.
Для стационарных двигателей выпускают топлива двух видов:
· ТГВК (высшей категории);
· ТГ (обычное, 
).
Топливо для реактивных двигателей бывает двух видов:
· Для аппаратов с дозвуковой скоростью (Т-I, ТС-I, ТС -2СМ, РТ);
· Для аппаратов со сверхзвуковой скоростью (Т-5, Т-6, Т-8).
Топливо РТ может быть использовано как универсальное, а Т-1 подлежит замене.
Реактивные топлива (авиационные керосины) представляют собой керосиновые фракции первичной перегонки с температурой начала кипения 150¸195 0С. Такие топлива должны иметь хорошую испаряемость, высокую теплоту сгорания, быть термически стабильными. От топлив ТГАК и ТГ реактивные топлива отличаются пониженным содержанием серы.
Из специфических требований, предъявляемых к реактивным топливам, следует отметить следующие: минимальная плотность, максимальная теплота сгорания, максимальное содержание легких фракций и минимальное значение давления насыщенных паров. За рубежом все реактивные топлива в военной и гражданской авиации, делят на три типа:
1 – широкого фракционного состава с пределами кипения 60¸2350С;
2 – керосины c пределами кипения 70¸3000С;
3 – керосины с высокой температурой вспышки (600С), предназначенный для газотурбинных двигателей на морских судах.
Кроме того, все топлива содержат присадки антиокислители, противокоррозийные, антиобледенительные и др.
Керосин осветительный – фракции нефти,вскипающие в основном в интервале 200¸2800С, используемые в качестве растворителей, топлива, для промывки деталей и стрелкового оружия.
Маркировка следующая КО-30 – керосин осветительный, а цифра указывает высоту некоптящего пламени, в мм.
Топлива дизельные
Дизельные топлива – топлива, содержащие бензиновые, лигроиновые, газойливые фракции и мазут, и используемые в быстроходных дизельных двигателях с частотой вращения коленчатого вала 1000 об/мин и более, с воспламенением от сжатия. В зависимости от климатических условий использования машин в соответствии с ГОСТ 305-82 (с изм.) для двигателей выпускают три вида дизельного топлива:
· Л – летнее для использования при положительной температуре;
· З – зимнее для эксплуатации при температуре окружающего воздуха до –20 0С с температурой застывания (потеря подвижности) не выше –35 0С. В тех случаях, когда двигатели эксплуатируют при температуре до -35 0C, используют зимнее топливо с температурой застывания выше –45 0С;
· А – арктическое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха до –50 0С, температурой застывания не выше –55 0С.
В стандартах на дизельное топливо, кроме температуры застывания, нормируют температуру помутнения, при которой топливо теряет фазовую однородность. Для летних сортов топлива она не выше – 5 0С (температура застывания – 10 0С), для зимних – на 10 0С выше температуры застывания (-25 и -35 0С). Для обеспечения надежной работы необходимо, чтобы температура помутнения была на 6¸8 0С, а застывания на 10¸15 0С ниже температуры окружающего воздуха. Для удовлетворения потребности в дизельном топливе разрешаются по согласованию с потребителем выработка и применение топлива с температурой застывания 0°С без нормирования температуры помутнения.
В зависимости от содержания серы вырабатывают дизельное топливо двух видов:
1 – содержание серы не более 0,2%;
2 – содержание серы более 0,5% (для арктического – 0,4%).
Самовоспламеняемость дизельного топлива оценивается цетановым числом (ц.ч.), численно равным (в %), содержанию цетана С16Н34 в такой смеси с – метилнафталином С11Н10, которая эквивалента испытуемому топливу. Ц.ч. можно повысить смешением топлива с парафиновыми углеводородами или добавлением специальных присадок.
Температура вспышки, при которой пары топлива в смеси с воздухом вспыхивают при поднесении огня, характеризующая испаряемость и огнеопасность, для топлива марки Л должна быть не ниже 40оС, марки З – не ниже 35оС.
Температура самовоспламенения летнего топлива равна 300оС, зимнего – 310оС. Температурные пределы воспламенения: у летнего – нижний 69оС, верхний 119оС, у зимнего – соответственно 62 и 105оС.
Примеры условного обозначения марок топлива: топливо дизельное Л-0,2-40 – топливо летнее с массовой долей серы 0,2% и температурой вспышки 400С; топливо дизельное З-0,2 минус 35 ГОСТ 305-82 – топливо зимнее с массовой долей серы до 0,2% и температурой застывания - 350С.
Коды дизельного топлива в общей классификации продуктов приняты следующие:
Л-0,2………………………………..………02 5131 01-3
Л-0,5………………………………………..02 5131 0102
З-02……………………………………...….02-5132-0102
А-0,2……………………………………..…02 5132 0101
А-0,4………………………………….…….02 5134 0101
Дизельное топливо должно обеспечивать легкий запуск двигателей с минимальной задержкой воспламенения, иметь фракционный состав и вязкость для тонкого распыления и легкого испарения, обеспечивающих более полное его сгорание. Кроме того, топливо должно обладать хорошими низкотемпературными свойствами и не содержать коррозийно-активных продуктов, смолистых соединений, механических примесей и воды.
Воспламенение топлива в дизелях происходит при впрыске топлива в воздух, нагретый до высокой температуры за счет сжатия поршнем. Дизельные двигатели относят к наиболее экономичным тепловым двигателям, у них меньше расход топлива и выше КПД, чем у карбюраторных. Дизели установлены на тракторах, тепловозах, морских и речных судах, тяжеловесных грузовьгх автомобилях и автобусах, передвижных электростанциях.
Оценку воспламеняемости дизельных топлив производят сравнением с эталонными топливами или по химическому составу. Наиболее употребителен метод оценки с помощью цетановых чисел (см. выше). Цетановое число гексадекана принято равным 100, α-метилнафталина 0.