Модификация физических свойств углеводородного топлива

Способ улучшения физических свойств нефтяных топлив и устройство для его осуществления

Изобретение относится к топливно-энергетическому комплексу, нефтепереработке, моторным топливам и маслам, в частности к изменению основных физических свойств жидких углеводородов.

Известен акустический способ снижения вязкости нефтепродуктов в пристеночном слое за счет внешнего воздействия ультразвуковых колебаний с пороговым значением амплитуды колебаний стенок труб не менее 1 мкм (М.А.Миронов и др. «Акустическая технология снижения вязкости нефтепродуктов в трубопроводах при низких температурах», М., «Химическое и нефтегазовое машиностроение», №1, 2004 г.).

Известно также устройство для акустического воздействия на приграничный слой нефтепродуктов через трубу, содержащее магнитострикционные преобразователи с рабочей частотой 22 кГц и ультразвуковой генератор (М.А.Миронов и др. «Акустическая технология снижения вязкости нефтепродуктов в трубопроводах при низких температурах», М., Химическое и нефтегазовое машиностроение», №1, 2004 г.).

Основной недостаток способа и устройства состоит в том, что в результате воздействия ультразвуковых колебаний вязкость нефтепродукта снижается в тонком пристеночном слое толщиной менее 140 мкм без изменения эффективной вязкости основного ядра потока. При этом время релаксации, т.е. время восстановления исходной вязкости нефтепродукта, в пристеночном слое составляет несколько часов.

Известен гидродинамический способ улучшения физических свойств жидкого топлива за счет возбуждения кавитации с помощью встречно направленных струй и генерирования акустических колебаний в более узком интервале частот (А.Г.Вайнштейн и др. «Применение гидродинамического кавитационного аппарата для улучшения качества жидкого топлива», М., «Энергетик», №7, 2003 г.).

Известно также устройство для улучшения физических свойств смеси жидкого топлива, содержащее гидродинамический кавитационный аппарат встречно-вихревого типа (А.Г.Вайнштейн и др. «Применение гидродинамического кавитационного аппарата для улучшения качества жидкого топлива», М., «Энергетик», №7, 2003 г.).

Недостаток указанного способа и устройства заключается в том, что эффект по улучшению физических свойств конкретного композиционного топлива достигнут за счет гомогенизации смеси с образованием тонкодисперсной эмульсии без изменения структуры топлива на молекулярном уровне. Кроме того, для улучшения физических свойств жидкого топлива необходимо провести 3-кратную обработку топливной смеси в гидродинамическом кавитационном аппарате встречно-вихревого типа, что создает сложности при использовании способа на практике.

Известен способ хранения, подготовки и подачи мазута путем эмульгирования мазута с водой в сужающем устройстве, при котором за счет кавитационных процессов диспергируют капли воды до размера около 5 мкм, а в резервуаре с мазутом поддерживают температуру в пределах 90-140°С (Заявка №94023004, 27.04.1996, МПК В 01 F 3/8).

Эмульгирование тяжелых углеводородов с водой используется в теплоэнергетике для снижения температуры сгорания топлива и уменьшения образования окиси азота в дымовых газах, однако этот способ снижает КПД котла, увеличивает расход тепловой энергии на нагрев воды и унос с парами, а также приводит к коррозии труб котлов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является способ возбуждения пульсации в движущемся потоке жидкости через трубу с периодически меняющимся сечением при условии возникновения колебания амплитуды давления, скорости и ускорения при частотах порядка десятков герц, которые способствуют дроблению капель и пузырей в сплошной жидкости (Р.Ш. Абиев, «Течение однородной несжимаемой жидкости в трубе с периодически меняющимся сечением», М., «Химическое и нефтегазовое машиностроение», № 1, 2003 г.).

Известно также устройство в виде трубы Вентури, состоящее из конфузора, сопла и диффузора, обеспечивающее повышение скорости потока жидкости в сопле до 10 м/с и снижающее давление основного потока после сопла в 1,35 раза (Р.Ш.Абиев, «Течение однородной несжимаемой жидкости в трубе с периодически меняющимся сечением», М., «Химическое и нефтегазовое машиностроение», №1, 2003 г.).

Основные недостатки способа и устройства заключаются в том, что основные пульсирующие явления, возникающие в трубе с периодически меняющимся сечением, с указанными параметрами и режимом течения жидкости, не обеспечивают необходимых сдвиговых усилий для разрушения тяжелых макромолекул, коллоидных соединений на более мелкие легкие фракции.

Решаемая задача – улучшение физических свойств жидких нефтяных топлив в процессе переработки смеси углеводородов на молекулярном уровне за счет разрушения тяжелых макромолекул углеводородов на более мелкие и легкие фракции и обеспечение снижения вязкости нефтяных топлив, уменьшение температуры их застывания, повышение температуры возгорания и полноты сгорания.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в способе улучшения физических свойств нефтяных топлив, включающем возбуждение пульсаций в движущемся потоке жидкости при условии возникновения колебаний амплитуд давления, скорости и ускорения, которые способствуют дроблению капель и пузырей в сплошной жидкости, согласно изобретению вначале поляризуют молекулы углеводородов, пропуская через электромагнитное поле напряженностью 0,2-0,3 Тл, затем подвергают макромолекулы и коллоиды резонансной вибрации частотой 20-30 Гц для увеличения амплитуды колебания, повышают давление насосом до 6,0-8,0 МПа на входе в суживающее и расширяющее устройство, где топливо разгоняют до 120-140 м/с с последующим торможением, достигая при этом давления 0,02…0,01 МПа, затем разделяют поток на легкие и тяжелые фракции в трубке Ранка, легкие фракции направляют или на хранение, или на сжигание после поляризации молекул в электромагнитном поле, а тяжелые горячие фракции в количестве 10-15% от общего потока возвращают по трубопроводу в емкость с исходным топливом для повторной обработки.

Устройство для улучшения физических свойств нефтяных топлив согласно изобретению дополнительно снабжено электромагнитным аппаратом для поляризации молекул, соединенным по трубе с емкостью, в которой размещен вибратор с электрогенератором частоты колебания, насосом для повышения давления потока жидкости перед входом в суживающее и расширяющее устройство, обеспечивающее истечение жидкого топлива со скоростью 120-140 м/с, трубкой Ранка для разделения обработанного потока топлива на легкие и тяжелые фракции, легкие фракции пропускают через электромагнитный аппарат и направляют или на хранение, или на форсунки для сжигания, а тяжелые углеводороды направляют по трубе в емкость исходного топлива для повторной обработки.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся совокупными признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, следовательно, оно соответствует критерию «новизна».

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена принципиальная схема устройства для улучшения физических свойств нефтяного топлива.

Устройство для улучшения физических свойств нефтяных топлив содержит последовательно соединенные трубопроводом емкость исходного топлива 1, насос низкого давления 2, теплообменник 3 для нагрева топлива, соленоидную катушку 4 для поляризации молекул топлива с блоком питания 5, емкость 6 с электровибратором и генератором колебаний 7, насос высокого давления 8, фильтр 9 для очистки топлива от твердых частиц, суживающее и расширяющее устройство 10, трубку Ранка 11, соленоидную катушку 12 с блоком питания 13, форсунку для сжигания топлива 14, расходомер 15, вентиль 16, манометры 17, 18, мановакууметр 19, трубопровод возврата тяжелых углеводородов 20 в емкость с исходным топливом.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Читайте также:  Запись/чтение на sd-карту с arduino

Исходное топливо забирают из емкости 1 и насосом 2 поднимают давление до 0,2-0,3 МПа и подают в теплообменник 3, где его нагревают до температуры 50°С. Нагретое топливо пропускают через соленоидную катушку 4, создающую напряженность магнитного поля в пределах 0,2-0,3 Тл.

Топливо с поляризованными молекулами подают в емкость 6, где под действием генератора колебаний 7 низкой частоты резонансно повышают амплитуду колебания тяжелых макромолекул.

Затем насосом 8 повышают давление топлива до 6,0-8,0 МПа и через фильтр 9, контролируя давление по манометру 17, подают в суживающее и расширяющее устройство 10, где топливо разгоняют до скоростей 120-140 м/с с последующим торможением, в том числе за счет создания противодавления с помощью вентиля 16, контролируя его по манометру 18, создавая и поддерживая давление после суживающего устройства в пределах 0,02…0,01 МПа, контролируемого мановакууметром 19. За счет механических воздействий в устройстве 10 происходит деструктуризация топлива. Деструктированное топливо подают в трубку Ранка 11, где производят разделение тяжелых и легких углеводородов. Радиальный горячий поток тяжелых углеводородов направляют через расходомер 15 в количестве 10-15% от общего расхода по трубопроводу 20 в емкость с исходным топливом для повторной переработки и нагрева исходного топлива, что позволяет в дальнейшем отказаться от насоса 2 и теплообменника 3. Осевой, сравнительно холодный поток из трубки Ранка 11 подают или на хранение в резервуары, или после поляризации в соленоидной катушке 12 подают на форсунку 14 для непосредственного сжигания.

Пример выполнения способа улучшения физических свойств нефтяного топлива.

Мазут М-100, ГОСТ 10585-99, забирают из емкости 1 насосом 2 и давлением 0,2-0,3 МПа подают в теплообменник 3, где нагревают до температуры 40-50°С. Нагретый мазут поляризуют в соленоидной катушке 4, в которой с помощью блока электропитания 5 поддерживают магнитную напряженность в пределах 0,2-0,3 Тл.

Под действием электромагнитного поля поляризованные молекулы углеводородов образуют вытянутые ориентированные цепи, что позволяет несколько уменьшить межмолекулярные силы.

Затем поляризованные молекулы углеводородов подают в емкость 6, где под действием электровибрации низкой частоты, равной частоте колебания крупных макромолекул 20-30 Гц, вызывают резонансное увеличение амплитуды их колебаний и энергетического потенциала, что разрушает молекулярные связи.

Известно, что крупные макромолекулы углеводородов имеют низкую частоту колебания и в основном они определяют температуру застывания, оказывают существенное влияние на суммарную вязкость смеси углеводородов, температуру возгорания, полноту горения и сажеобразование.

Кроме того, радикалы тяжелых углеводородов, находясь в зоне горения, разрывают цепную реакцию горения, создают мертвые зоны и нарушают целостность процесса горения.

Подготовленную смесь углеводородов с давлением 6,0-8,0 МПа насосом 8 через фильтр 9 подают в суживающее и расширяющее устройство 10, в котором разгоняют поток до скорости 120-140 м/с и далее вентилем 16 повышают противодавление на выходе до 0,6-1,6 МПа, обеспечивая разряжение после суживающего устройства 0,02…0,01 МПа.

В результате турбулизации и кавитации в потоке происходит разрушение молекулярных связей углеводородов, расщепление тяжелых макромолекул на более мелкие и легкие молекулы. В трубке Ранка в результате воздействия осевых и тангенциальных сил производят разделение потока на легкие и тяжелые фракции. Тяжелые фракции под действием инерционных сил располагают по периферии и отводят через горячий конец трубки в количестве 10-15% от общего потока в исходную емкость на повторную переработку, а осевой поток, состоящий из легких фракций, направляют на хранение или подают на форсунки для сжигания.

В результате переработки тяжелого топочного мазута М-100 с помощью изложенного устройства температура его замерзания была снижена с 25°С до минус 2-6°С, температура воспламенения мазута была повышена с 110°С до 168°С, а кинематическая вязкость мазута при одной и той же температуре была уменьшена с 118 сСт до 31.0 сСт, т.е. почти в 4 раза. При этом в течение нескольких месяцев не наблюдались релаксационные явления. Таким образом, полученные новые физические свойства мазута М-100 носят длительный характер.

Изложенные результаты подтверждены заключением ОАО ” Всероссийским научно-исследовательским институтом нефтяной промышленности”.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в технологическом процессе крекинга нефти, что позволит после переработки нефти по изложенному способу на молекулярном уровне значительно увеличить выход легких фракций и товарной продукции при сравнительно низких энергозатратах.

Сравнение существенных признаков предложенного и известных решений дает основание считать, что предложенное техническое решение отвечает критериям «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».

Источник: http://bankpatentov.ru/node/55803

Основные свойства бензинов

Испаряемость.Для обеспечения полного сгорания топлива в двигателе необходимо перевести его в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное и смешать с воздухом в определенном соотношении, т.е. создать рабочую смесь. В зависимости от конструкции двигателя возможны два способа образования рабочей смеси.

При первом способе в карбюраторе происходит частичное испарение бензина и образование горючей смеси, затем паровоздушный поток распределяется по цилиндрам. Вследствие неполного испарения бензина часть капель из паровоздушного потока оседает в виде жидкой пленки на стенках впускного трубопровода.

Из-за разности в скоростях движения паров и жидкой пленки в цилиндры поступает горючая смесь, неоднородная по качеству и составу. При втором способе бензин впрыскивается с помощью форсунок непосредственно в камеру сгорания или во впускной трубопровод.От содержания в бензине легкокипящих фракций зависит его физическая стабильность, т.е.

склонность к потерям от испарения. Наибольшие потери от испарения имеют бензины, содержащие в своем составе низкокипящие углеводороды: бутаны, изопентан.

Высокая испаряемость бензина может иногда стать причиной обледенения карбюратора. Испарение бензина в карбюраторе сопровождается понижением температуры его деталей.

В условиях высокой влажности при температуре воздуха около 40С происходит вымерзание влаги из окружающего воздуха, которое вызывает обледенение карбюратора.

Снижая испаряемость бензина, можно предотвратить обледенение карбюратора, однако это ухудшает пусковые свойства бензинов. Поэтому в бензин вводят специальные антиобледенительные присадки или осуществляют конструктивные меры.

С учетом климатических особенностей нашей страны автомобильные бензины по фракционному составу и давлению насыщенных паров подразделяют на два вида: зимний и летний. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров определены в зависимости от сезона и климатического района применения.

Такая классификация в большей степени удовлетворяет требованиям эксплуатации двигателей в разных климатически условиях и будет способствовать более экономичному и рациональному использованию топлив.

Детонационная стойкость.

Этот показатель характеризует способность автомобильных и авиационных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива в двигателе носит радикальный характер.

При сжатии рабочей смеси температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад.

Читайте также:  Arduino и bluetooth

При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию.

Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрешения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.

Мера детонационной стойкости бензинов, т.е.

способности нормально сгорать в двигателе при разл. условиях, – октановое число, равное содержанию (в % по объему) изооктана в его смеси с н-гептаном, при к-ром эта смесь эквивалентна по детонационной способности испытуемому топливу в стандартных условиях испытаний.

Равномерность распределения октановых чисел по фракциям имеет большое значение, особенно при переменных режимах работы двигателя, в частности при разгоне автомобиля. Если низкокипящие фракции бензина менее стойки к детонации, чем высококипящие, то при каждом изменении режима работы двигателя в течение какого-то времени в камерах сгорания наблюдается детонация.[3]

Детонационная стойкость автомобильных и авиационных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонаци онной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низ кая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормаль ного строения, причем она уменьшается с увеличением их молеку лярной массы.

Изопарафины и олефиновые углеводороды обладают более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с нормальными парафинами. Увеличение степени разветвленности и снижение молекулярной массы повышает их детонационную стой кость. По детонационной стойкости нафтены превосходят парафи новые углеводороды, но уступают ароматическим углеводородам.

Наибольшую чувствительность – разность между октановыми числами по исследовательскому и моторному методам – имеют олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов нес колько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углево дороды имеют отрицательную чувствительность.

Антидетонационные свойства бензинов, получаемых различными технологическими процессами, определяются входящими в их состав углеводородами. Самую низкую детонационную стойкость имеют бензины прямой перегонки, состоящие, в основном, из парафиновых углеводородов нормального строения, причем она снижается с повышением температуры конца кипения.

Октановые числа, опреде ляемые по моторному методу прямогонных фракций, выкипающих до 180 °С, обычно составляют 40-50 ед. Детонационная стойкость фракций с температурой начала кипения 85 °С несколько выше – 65-70 ед. Исключение составляют прямогонные бензины, получаемые из нефтей нафтенового основания (сахалинские, азербайджанские и др.

), их октановые числа достигают 71-73 ед. Однако ресурсы этих нефтей весьма ограничены.Для повышения октановых чисел прямогонных бензинов их под вергают каталитическому риформингу.Для повышения октановых чисел товарных бензинов используют также специальные антидетонационные присадки и высокооктановые компоненты.

Вкачестве альтернативы алкилсвинцовым антидетонаторам для повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов в России допущены и используются при производстве бензинов органические соединения марганца, железа, ароматические амины.

Широкое распространение в России и за рубежом при производ стве высокооктановых бензинов получил метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). МТБЭ имеет октановые числа смешения: 115-135 по иссле довательскому методу и 98-110 по моторному.

Теплота сгорания. Этот показатель во многом определяет мощностные и экономические показатели работы двигателя. Он осо бенно важен для авиационных бензинов, так как оказывает влияние на удельный расход топлива и на дальность полета самолета. Чем выше теплота сгорания, тем меньше удельный расход топлива и больше дальность полета самолета при одном и том же объеме топливных баков.Для авиационных бензинов регламентируется низшая теплота сгорания.Теплота сгорания зависит от углеводородного состава бензинов, а для различных углеводородов она, в свою очередь, определяется соотношением углерод:водород. Чем выше это соотношение, тем ниже теплота сгорания. Наибольшей теплотой сгорания обладают парафиновые углеводороды и соответственно бензины прямой пере гонки и алкилбензин, наименьшей – ароматические углеводороды и содержащие их бензины каталитического риформинга.

Химическая стабильность. 

Этот показатель характеризует спо собность бензина сохранять свои свойства и состав при длительном хранении, перекачках, транспортировании или при нагревании впус кной системы двигателя. Химические изменения в бензине, проис ходящие в условиях транспортирования или хранения, связаны с окис лением входящих в его состав углеводородов.

Следовательно, хими ческая стабильность бензинов определяется скоростью реакций окисления, которая зависит от условий процесса и строения окис ляемых углеводородов.

При окислении бензинов происходит накопление в них смолистых веществ, образующихся в результате окислительной полимеризации и конденсации продуктов окисления.

На начальных стадиях окисления содержание в бензине смолистых веществ невелико и они полностью растворимы в нем. По мере углубления процесса окисления количество смолистых веществ увеличивается и снижается их растворимость в бензине. Накопление в бензинах продуктов окисления резко ухудшает их эксплуатационные свойства.

Смолистые вещества могут выпадать из топлива, образуя отложения в резервуарах, трубопроводах и др. Окисление нестабильных бензинов при нагревании во впускной системе двигателя приводит к образованию отложений на ееэлементах, а также увеличивает склонность к нагарообразованию на клапанах, в камере сгорания и на свечах зажигания.

Содержащиеся в бензинах неуглеводородные компоненты также влияют на их химическую стабильность. Наибольшей склонностью к окислению обладают бензины термического крекинга, коксования пиролиза, каталитического крекинга, которые в значительных количествах содержат олефиновые и диолефиновые углеводороды. Бензины каталитического риформинга, прямогонные бензины, алкилбензин химически стабильны.

Для обеспечения требуемого уровня химической стабильности в автомобильные бензины, содержащие нестабильные компоненты, разрешается добавлять антиокислительные присадки Агидол-1 или Агидол-12.В авиационные бензины введение антиокислителя обяза тельно для стабилизации ТЭС.

Склонность к образованию отложений и нагарообразованию. Применение автомобильных бензинов, особенно этилированных, сопровождается образованием отложений во впускной системе двигателя, в топливном баке, на впускных клапанах и поршневых кольцах, а также нагара в камере сгорания. Наиболее интенсивное образование отложений происходит на деталях карбюратора: на дрос сельной заслонке и вблизи нее, в воздушном жиклере и жиклере холостого хода. Образование отложений на указанных деталях при водит к нарушению регулировки карбюратора, уменьшению мощности и ухудшению экономичности работы двигателя, увеличению токсич ности отработавших газов. Образование отложений в топливной сис теме частично зависит от содержания в бензинах смолистых веществ, нестабильных углеводородов, неуглеводородных примесей, от фракционного и группового состава, которые определяют «моющие свойства» бензина. Однако в большей степени этот процесс определяется конструктивными особенностями двигателя.

Эксплуатационные требования. 

Автомобильные и авиационные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей, а продукты их сгорания – коррозию деталей двигателя.

Коррозионная активность бензинов и продуктов ихсгорания зависит от содержания общей и меркаптановой кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды.

Эти показатели нормируются в технической документации на бензины.

Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры является добавление в бензины специальных антикоррозийных или многофункциональных присадок.

Экологические требования. 

Читайте также:  Курс молодого бойца мира arduino

Непрерывный рост автомобильного транспорта в развитых странах, где плотность автомобилей достигла 10-20 ед. на 1 кв. км, а в США их количество превысило 200 млн., привел к сильному загрязнению окружающей среды, и в первую очередь воздушного бассейна, вредными выбросами отработавших газов.

По этой причине среди всех требований, предъявляемых к бензинам, на первое место выдвигаются экологические.

Загрязнение окружающей среды, связанное с применением бен зинов, может происходить на этапах транспортирования, заправки, испарения, утечки и пр. Однако основным источником загрязнения являются отработавшие газы.

В их составе содержится более 300 соединений, наносящих вред окружающей среде и здоровью человека. Среди экологических показателей бензинов важнейшим является содержание в них соединений свинца.

Это связано не только с высокой токсичностью этилированных бензинов и продуктов их сгорания, но и с возможностью применения каталитических систем нейтрализации отработавших газов, так как продукты сгорания свинца отравляют катализатор. Поэтому одной из первоочередных экологических задач в области производства бензинов является сокращение или полный отказ от применения этиловой жидкости.

В США и ряде европейских стран применение этилированных бензинов запрещено законом. Переход на производство и применение неэтилированных бензинов позволит не только снизить выбросы в атмосферу высокотоксичных соединений свинца, но и даст возможность оборудовать автомобили ката литическими системами нейтрализации отработавших газов и до минимума сократить токсичность последних.

Источник: http://ben4in.blogspot.com/p/blog-page_6269.html

Углеводородные топлива его виды и назначения Подготовил студент

Углеводородные топлива его виды и назначения Подготовил: студент 21 группы Грищенков Яков

Ископа емое то пливо — это нефть, каменный уголь, горючий сланец, природный газ и его гидраты, торф и другие горючие минералы и вещества из группы каустобиолитов, применяемые в основном как топливо, добываемые под землёй или открытым способом.

Ископаемые виды топлива формируются из окаменелых останков отмерших растений[1] в процессе разложения в анаэробных условиях под воздействием тепла и давления в земной коре в течение миллионов лет[2]. Уголь и торф — топливо, образующееся по мере накопления и разложения останков животных и растений.

Ископаемые виды топлива являются невозобновимым природным ресурсом, так как накапливались миллионы лет.

Согласно данным Управления по энергетической информации (), в 2007 году в качестве первичных источников энергии использовались: нефть — 36, 0 %, уголь — 27, 4 %, природный газ — 23, 0 %, в общей сложности доля ископаемого топлива составила 86, 4 % от всех источников (ископаемых и неископаемых) потребляемой первичной энергии в мире[3]. Следует отметить, что в состав неископаемых источников энергии включены: гидроэлектростанции — 6, 3 %, ядерное — 8, 5 %, и другие (геотермальная, солнечная, приливная, энергия ветра, сжигания древесины и отходов) в размере 0, 9 %[4].

Получаемые продукты при переработке нефти

Нефть — природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений.

По цвету нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть; имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли.

Нефть известна человечеству с древнейших времён. Однако в наши дни нефть является одним из важнейших для человечества полезным ископаемым.

Общая схема переработки нефти В общем случае переработка нефти на нефтепродукты включает ее подготовку и процессы первичной и вторичной переработки. Подготовка извлеченной из недр нефти ставит целью удаление из нее механических примесей, растворенных солей и воды и стабилизацию по составу.

Эти операции проводят как непосредственно на нефтяных промыслах, так и на нефтеперерабатывающих заводах. Первичная переработка нефти (первичные процессы) заключается в разделении ее на отдельные фракции (дистилляты), каждая из которых представляет смесь углеводородов.

Первичная переработка является физическим процессом и не затрагивает химической природы и строения содержащихся в нефти соединений. Важнейшим из первичных процессов является прямая гонка нефти. Вторичная нефтепереработка (вторичные процессы) представляет собой разнообразные процессы переработки нефтепродуктов, полученных методом прямой гонки.

Эти процессы сопровождаются деструктивными превращениями содержащихся в нефтепродуктах углеводородов и изменением их природы, то есть являются химическими процессами.

Химия углеводородов Многие полагают, что сырая нефть, выкачиваемая из земли, состоит из смеси различных видов топлив, что все они огнеопасны и, по сути, разницы между ними нет.

Отчасти это правда, однако давайте разберемся, чем же с химической точки зрения бензин отличается от дизельного топлива, керосина и т. д. Сырая нефть, выкачиваемая из-под земли, это вовсе не топливная смесь, но смесь алифатических углеводородов – веществ, состоящих только из атомов углерода и водорода.

Последние соединены друг с другом в цепочки различной длины. Так образуются молекулы углеводородов. Этот факт определяет их физические и химические свойства. Например, цепочка с одним атомом углерода (CH 4 ), является самой легкой и известна как метан – прозрачный газ, легче воздуха.

Как только цепи становятся длиннее, молекулы углеводорода становятся тяжелее, их свойства начинают заметно меняться. Первые четыре углеводорода – CH 4 (метан), C 2 H 6 (этан), C 3 H 8 (пропан) и C 4 H 10 (бутан) – это всё газы. Они кипят (испаряются) при температуре -107, -67, -43 и -18 градусов С.

Цепочки начиная от C 18 H 32 – это жидкости, имеющие температуру кипения начиная от комнатной. Так в чем же реальная разница между бензином, керосином и дизельным топливом?

Углеродные цепи в нефтепродуктах Более длинные углеводородные цепи имеют более высокие температуры кипения. Благодаря этому свойству, углеводороды могут быть отделены друг от друга. Этот процесс называется каталитический крекинг или просто перегонка – это то, что происходит на нефтеперерабатывающем заводе.

Здесь нефть нагревают, а затем испарившиеся углеводороды конденсируют, каждый в отдельную емкость. Вещества, молекулы которых имеют цепи с C 5 , C 6 и C 7 – все очень легкие, легко испаряющиеся, прозрачные жидкости, называемые нафта. Она используется для изготовления различных растворителей.

Углеводороды с цепочками от C 7 H 16 до C 11 H 24 обычно смешиваются и используются для изготовления бензина. Все они испаряются при температурах ниже точки кипения воды (100 o С). Вот почему, если вы пролили бензин, он испаряется очень быстро, буквально на глазах. Далее идет керосин.

Для его изготовления используются молекулы с C 12 до C 15.

Дизельное и печное топливо делают из еще более тяжелых углеводородов C 16 до C 19. Температура их кипения от 150 до 380 o С. Далее следуют смазочные масла. Они не испаряются в любом случае при нормальной температуре.

Например, моторное масло может работать весь день при температуре 120 o С.

Углеродные молекулы с C 20 – это твердые вещества, начиная парафином и кончая битумом, который используется для изготовления асфальта и ремонта автомобильных дорог.

Источник: http://present5.com/uglevodorodnye-topliva-ego-vidy-i-naznacheniya-podgotovil-student/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector