Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 [ 1 ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Коэффициентом избытка воздуха а называется отношение количества воздуха действительно израсходованного на сгорание топлива Qд, к количеству воздуха теоретически рассчитанного необходимого для полного сгорания топлива Q-r

а =-

Уменьшение коэффициента избытка воздуха по отношению к его оптимальному значению приводит к повышенному расходу топлива за счет не полного его сгорания. При чрезмерном увеличении а процесс сгорания будет менее эффективным из-за потерь на нагрев избыточного воздуха. Температуру, которую приобретают газообразные продукты сгорания, называют температурой горения топлива.

Процесс горения можно определять по составу продуктов сгорания топлива. Так, отсутствие в продуктах сгорания оксида углерода СО свидетельствует о полном сгорании топлива, и наоборот.

Для определения состава продуктов сгорания предназначены специальные приборы, которые позволяют в контролируемой трубе определить содержание углекислого газа СО2, оксида углерода СО и кислорода О2.

Так для карбюраторнгх двигателей содержание СО не должно превышать 1,5 % по массе от всех выхлопных газов, на минимальных оборотах холостого хода, и 2,0 % при повышенной частоте вращения коленчатого вала. Повышенная частота вращения коленчатого вала указывается в технических условиях эксплуатации для каждого двигателя индивидуально. А в общем случае она лежит в диапазоне от 2000 мин-1 до 0,8 частоты коленчатого вала, при которой двигатель развивает максимальную мощность. Однако во время эксплуатации при контрольных проверках на линии, допускается содержание СО до 3 % при минимальной частоте вращения коленчатого вала.

Дымность дизельных двигателей в эксплуатации не должна превышать 40 % в режиме свободного ускорения и 15 % при минимальной частоте вращения коленчатого вала. Содержание углеводородов не должно превышать 1200 объемных частей на 1 млн. объемных частей воздуха для двигателей с числом цилиндров до четырех включительно, и 3000 объемных частей на 1 млн. объемных частей воздуха для двигателей с числом цилиндров более четырех на минимальных оборотах холостого хода.

Нефть - основное сырье для получения топлива и смазочных масел.

Нефть представляет собой сложную смесь различных соединений углерода с водородом. По элементарному составу она содержит 83 87 % углерода; 11 114 % водорода; 0,1 1,2 % кислорода; 0,02

1,7 % азота; 0,01 5,5 % серы. По внешнему виду нефть маслянистая жидкость от темно-коричневого до желтого цвета. Ее плотность составляет 0,75 . 1,3 г/см3.

На основании исследований ученых установлено, что нефть имеет органическое происхождение. Исходными веществами для образования нефти послужили продукты распада растительных и животных организмов. Они разлагались главным образом под действием бактерий, которые, отмирая, сами входили в образующийся органический остаток. Образовавшиеся в результате распада органические соединения накапливались в осадочных отложениях прибрежно-морских зон, а также к ним добавлялись аналогичные вещества, приносимые водными потоками из различных зон. В течение последующих геологических периодов при погружении морского дна и перемещениях осадочных пород содержащееся там органическое вещество под действием тепла и давления распадалось и превращалось в газообразные и жидкие углеводороды нефти. Таким образом, состав и свойства нефти зависят от характера исходного органического вещества, свойства окружающих пород и времени образования.

Основную массу нефти составляют углеводороды трех главных групп - парафиновые, нафтеновые и ароматические.

Парафиновые углеводороды составляют основную массу нефти, они устойчивы к реакциям разложения. Эти качества оказывают большое влияние на эксплутационные свойства топлива в частности (на мягкость работы, высокие противодетационные свойства). Однако они обладают низкой температурой застывания, что делает их присутствие в зимних видах топлива и смазочных маслах крайне нежелательным.

Нафтеновые углеводороды более инертные к окислению по сравнению с парафиновыми. Поэтому они понижают температуру застывания, что является ценным составным компонентом зимних видов

топлива и масел. Содержание нафтеновых углеводородов в нефти колеблется в пределах от 20 до 30 %, а в маслянхх фракциях достигает 70 %.

Ароматические углеводороды обладают высокой термической стойкостью к реакциям разложения. Для этих углеводородов характерны более высокие значения вязкости, плотности, температуры кипения. По этим причинам их присутствие повышает противодетонационные свойства карбюраторного топлива. В силу этих же причин ароматические углеводороды нежелательны в дизельном топливе, так как они вызывают увеличение периода задержки самовоспламенения, что вызывает жесткую работу дизеля. В нефти содержится от 10 до 50 % ароматических углеводородов.

В процессе термической обработки нефти образуются непредельные углеводороды. Они легко окисляются и имеют склонность к реакциям присоединения и уплотнения, в результате чего образуются смолисто-асфальтовые вещества. Это весьма нежелательно для моторного топлива и смазочного масла, а также это свойство вызывает смолообразование в топливе при хранении, особенно в крекинг-бензинах.

Помимо выше названных составляющих в нефти содержатся органические кислоты. Они не вызывают коррозию черных металлов, но с цветными металлами интенсивно взаимодействуют (особенно с цинком и свинцом).

Смолисто-асфальтовые вещества являются сложными соединениями углерода, водорода и кислорода. Наибольшее количество смолисто-асфальтовых веществ содержится в тяжелых фракциях нефти.

Сернистые соединения могут быть в свободном виде или в составе смолисто-асфальтовых веществ. Они бывают активные и нейтральные. Первые вступают в реакцию с металлами, и их наличие в нефтепродуктах недопустимо. Вторые менее вредные, даже некоторые из них повышают прочность масляной пленки. Для топлива все сернистые соединения нежелательны, так как при сгорании выделяется сернистый и серный газы, которые, вступая в реакцию с водой, вызывают сильную коррозию деталей двигателя.

Азотистые соединения, минеральные примеси, и вода содержатся в нефти в небольших количествах и практически полностью могут быть удалены при очистке и отстаивании нефтепродуктов.

Получение топлива и смазочных масел из нефти. Основная масса жидкого топлива и смазочного масла получается путем прямой перегонки нефти, или при перегонке химическим способом (крекинг-способ). Принципиальная схема комплексной переработки нефти и остаточного продукта - мазута представлены на рис. 1, 2.

Прямая перегонка нефти представляет собой процесс разделения ее на отдельные фракции, отличающиеся между собой в первую очередь температурой кипения. Для этого нефть нагревают, а образующиеся пары отбирают и конденсируют по частям. В результате перегонки получают топливные дистилляты и остаток, называемый мазутом, который в дальнейшем может быть использован для химической переработки или получения смазочных масел.

Процесс прямо перегонки нефти проводят на установках непрерывного действия, позволяющих в едином технологическом процессе осуществить испарение и фракционирование дистиллятов, такая нефтеперегонная установка показана на рис. 3. Процесс разделения нефти на топливные дистилляты и затем мазута на масляные дистилляты происходит следующим образом.

Битум <-

ТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕ-

Атмосферно-вакуумная перегонка

-еросиновая

Гидроочистка

Компонент бензина -

Каталитический риформинг

Высококачественный компонент бензина

-►

Керосин

Реактивное топливо

Дизельное топливо

Газы

Гидрокрекинг

Компонент бензина

Дизельное топливо

Котельное топливо

Газы

Каталитический крекинг

Компонент бензина

Дизельное топливо

Реактивное топливо

Котельное топливо

Сырье для технического углерода

Рис. 1 Принципиальная схема комплексной переработки нефти