Лаврик А.Н. Топливо для ДВС

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 9

Свойства топлив для дизельных двигателей

Показатели качества

ГОСТ 4749-73

ГОСТ 305-73

Показатели качества

дз

ДА

ЗС

Цетановое .число, не менее

• 45

45 45(49) , 45

Фракционный состав,°С:

10$ перегоняется при темпе-

ратуре , не ниже

200

— - — - —

50? перегоняется при темпе-

ратуре, не выше

290

280 255

280(270) 250

280

240

965? перегоняется при темпе-

ратуре, не выше

360

340 330

360 340

340 330

Вязкость кинематическая при

20°С, мм

/е

3,5-6,0 3,5-6,0 1,5-4,0

3,0-6,0 1,8-3,2 1,8-3,2

Не ниже

1,5

Температура, °С:

помутнения, не выше

-5

-35 - -5 -25

-35

застывания, не выше -10 -45

-60 -10 -35

-45 -55

вспышки (закрытый тигель),

не ниже

40 35

35 30

Содержание серы, %•.

для подгруппы I, не выше

0,2

(О)15)

0,2

0,2 .

для подгруппы 2, не выше

— —

0,21-

-0,5

0.21-

-6,5

0.21-

-0,5

0,21-

-5,4

Содержание меркглггановой сэры,

%, не более

Испытание на медной пластинке

Вода, механические примеси, во-

дорастворимые кислоты и щелочи,

сероводород

Содержание Фактических смол,

мг/IuQ мл, не более

Кислотность,мг K0H/I00 мл,

не выше

йодное число, г йода/100 мл

топлива, не ослее

Зольность, %, не более

Коксуемость 10^-го остатка,,?,

не более

Коэффициент фильтруемости,

не выше

Плотность при 20°С, кг/м

не более

0,01 10,01 1 0,011 0,01

0,01 0,01

0,01

0,3

0,01

0,3

Выдерживает

0,01

о", 2

От 790 до 860

т с у т

т в у в т

40(2'; 30(5)

30(5)

30(5) .

5(2)

5(2) 5(2)

5(2)

5(5)

0,01

(0,б08)

6(1,5)

0.01

(0,Й08)

6(1,5)

, 0,01

(0,Й08)

6(1,5)

,0,01

(0,008)

0,3(0,2)

0,3(6,2)

0,3(0,2)

3(2)

860(845).

830

820

Примечание. В скобках данные тоюта, аттестованных Государственным знаком каче-

ства.

содержат серы до 0,2 или до 0,5$. Изготавливаются четыре марки:

летнее Л, зимнее 3, зимнее оеверное ЗС и арктическое А. В докумен-

тах на поставку в зависимости от предельно допустимого содержания

серы добавляется к марке тошшва 0,2 или 0,5 (например, Л-0,2 или

ЗС-0,5). В эти топлива допускается добавлять не более 20$ каталити^

чеокого газойля, содержащего ароматические углеводороды. Для улуч-

шения цетанового числа этих фракций к шл добавляют до 1$ изопро-

шлнйтрата.

Топлива марок Д1 в 1 используют при температуре воздуха 0°0

и выше, 3 - при температуре воздуха - 20°С и выше, ДЗ и ЗС - при

температуре - 30°С и выше, ДА и А - при температуре воздуха ниже

-30°С (до минус 45...55°С).

Для удобства снабжения в жаркой и умеренной климатических зо-

нах используют летом тошшва Д1 и Л, а зимой да и 3. В холодной

климатической зоне летом используют летние сорта ЛД и Л, в зимнее

время - ДА, А и ЗС. В теплой и Влажной климатических зонах всесо-

юзно применяют летние сорта топлива.

При отсутствии дизельных тошшв можно использовать некоторые

заменители (табл. 10). у

Таблица 10

Заменители дизельных тошшв

Показатели

Тошшва для

тепловозных и

Топлива для воздушно-реакттвных

двигателей

Показатели

гателе

Л.

дли—

T-I TC-I РТ

Т-6 Т-7

ТЗ . тл

Цетановое число

•

45 44

Пределы выкипа-

ния, °С

150-

-340

170-

-360

150-

-280

I4<V

-250

135-

-280

195-

-315

140-

-250

Вязкость при

20°С, мы

/с

-5,0

3.5-

-6,6

1,5. 1,25

4,5

1,25

хемпература

вспышки, °0

40 65 30

«•в

бодевжание се-

рн, %

0,5

0,5 0,1

0,25

0,1

0,05 0,05

Температура за-

стывания, °С -35

-10 -60 -60 -60 -60

-60

№

Топливо для тепловозных и судовых дизелей полностью отвечает

требованиям автотракторных дизельных двигателей и может применять-

ся неограниченное время.

Осветительные и авиационные керосины имеют низкую температуру

зэстывания и могут использоватьоя как в чистом ввде, так и для раз-

бавления летних дизельйлх топлив в зимнее время. Считают, что 25$

керосина снижает температуру заотывания топлива на 8-12°С.

Развитие производства дизельных топлив идет в направлении сни-

жения содержания серн, увеличения выработки зимних сортов топлив

и В направлении расширения фракционного оостава с целью увеличения

выхода тошшв дая дизелей из нефти и газового конденсата.

6. ГАЗООБРАЗНЫЕ ТОШШВА

6.1. Пути особенности применения газообразных топлив

В дизельных и карбюраторных двигателях народу о жидкими тошшвамл

нефтяного происхождения попользуются и газообразные топлива. Горю-

чие газы получают непосредственно на автомобилях с помощью газоге-

нераторных установок либо заполняют баллоны на газонаполнителзных

станциях. В связи о этим автомобили, работающие на газовом топливе,

получили название газогенераторных, или Газобаллонных.

Горючие газы в газогенераторе получают путем газификагчи твердо-

го тошшва (уголь, торф, дрова, сланцы). Газогенераторные автомо-

били применялись в военное и послевоенное время. В настоящее время

из-за невысоких технико-экономических показателей они не выпускают-

ся. Газобаллонные автомобили находят все более широкое ггояменение

благодаря преимуществам газообразных топлив Перед жидкими углеводо-

родными топливами.

Газообразные топлива более чем в два раза дешевле жидких нефтя-

ных топлив, имеются большие сырьевые ресурсы для их получения. Газо-

образные тошшва имеют высокую детонационную стойкооть, что позво-

ляет использовать их в карбюраторных двигателях й высокой степенью

сжатия. При их использовании обеопечиваетоя высокая полнота огорания,

образуется меньшее количество нагароотложений, уменьшается токсич-

ность отработавших газов. При переводе двигателя с бензина на газ

примерно в 2 раза снижается износ цилиндро-поршневой группы, улуч-

шается работа овечей, снижается расход масла и т.д.

Недостатком горючих газов по сравнению о жидкими нефтяными тошш-

ват является сравнительно меньшая теплота сгорания единицы объема.

Не исключается возможность гос утечки через различные неплотности

трубопроводов и образование взрывчатых смесей при смешении о воз-

духом.

В настоящее время из-за ограниченной сети газонаполнительных

станций производство газобаллонных автомобилей ограничивалось толь-

ко приспособлением существующих карбюраторных двигателей дяя рабо-

ты на газообразном топливе. На них устанавливалась дополнительная

система питания, чтобы двигатель мог работать на .газе к жидком топ-

ливе, При таком пути использования газового топлива мощность дви-

гателя снижается до 20$. Мощность падает прежде всего из-за сниже-

ния коэффициента наполнения, снижения механического КПД и других

причин. Бее преимущества газообразных топлив могут быть использо-

ваны лишь на специально спроектированных двигателях.

В дизелях газообрезное топливо можно использовать по газо-дизель-

ному процессу или применением принудительного зажигания. В карбюра-

торных двигателях из-за высокой детонационной стойкости газового

топлива МОЕГО увеличить степень сжатия, улучшая тем самым их техни-

ко-экономические показателя. /

Е качестве топлив для газобаллонных автомобилей могут быть исполь-

зованы природные газы, попутные нефтяные газы, заводские газы, по-

лучаемые на нефтеперерабатывающих заводах, можно попользовать кок-

совый и городской газ, канализационные газы и др.

В зависимости от критической температуры все газообразные топли-

ва делят на две группы: сжатые газы и сжиженные. Это связано с тем,

что газообразные углеводороде при температуре выше критической под

любым давлением не могут быть переведены в жидкое состояние. Угле-

водорода, которые имеют критическую температуру ниже обычных тем-

ператур эксплуатации техники, применяют в, отчтом ввде, и горючие

rasa па юс основе называют сжатыми газами. Углеводороды, которые

имеют критическую температуру выше обычных температур эксплуатации,

применяют в сжиженном виде, и горючие газы "на их основе называют

сжиженными газами.

, 6.2. Сжатые газы

Основным компонентом сжатых газов является метан. Это наиболее

легкий газ без цвета и запаха. Метан легче воздуха, его относитель-

ная плотность по воздуху составляет 0,554. Метан кипит при темпера-

туре минус ISI°C, имеет критическую температуру минус 81,1°С, Окта-

новое число метана по моторному методу 104. Сжатый газ используют в

№

Качестве топлива на автомобилях с карбюраторными двигателями, при-

способленными для работы как на бензине, так и нб газе.

Метаном наполняют автомобильные стальные баллоны емкостью 50 л,

рассчитанные на рабочее давление 20 Ша. Под грузовой платформой

автомобиля располагают 5-8 баллонов. Из баллонов сжатые газы поступа-

ют под давлением через подогреватель и фильтр в редуктор и далее в

дозатор и карбюратор-смеситель.

В зависимости от количества неуглеводородных составляют сжа-

тые газы подразделяют на высококалорийные и ореднекалорикннз. В

высококалорийных сжатых газах преобладает метан. Теплота их сгора-

ния 23000...37700 кДж/м

. Среднекалорийные газы характеризуются вы-

соким содержанием водорода и окиси углерода ж пониженной теплотой

сгорания - 14650...23000 кЛдЛД

К высококалорийным относятся природные, попутные нефтяные и ка-

нализационные газы, К среднекалорийным газам относят коксовый, го-

родской и некоторые другие газы. Последние целесообразно применять

в отдельных промышленных районах при отсутствии природных и нефтя-

ных гаэор-

6.3. Сжиженные газы

Наиболее широкое применение из газообразных топлив получили

сжиженные газы., Основными компонентами сжиженных газов является про-,

пан и бутан (табл. II). Сжиженные газы состоят в основном из пре-

дельных метановых и нафтеновых углеводородов с положительной крити-

ческой температурой. Непредельные углеводороды не используются лишь

потому, что они являются ценным химическим сырьем.

Свойства ожяженных газов определяются количеством и свойствами

пропана и бутана. Как следует из данных таблицы, пропан и бутан тя-

желее воздуха. Эти газы имеют высокую детонационную стойкость и

невысокие давления сжижения. Так, при плюс 20°С для перевода пропана

в жидкое состояние необходимо манометрическое давление 0,7, а для

нормального бутана 0,105 МПа.

При плюс 45°С пропан технический развивает давление насыщенных

паров не более 1,6, бутан технический не иолее 0,5, смесь пропана

и бутана не более 1,6 МПа. В связи о этим для хранения и транспор-

тировки сжиженных газов на автомобилях используют баллоны, расочи-.

. танные на.рабочее давление 1,6 МПа.

По ГОСТу 10196-62 выпускаются три марки сжиженных газов: пропан

-технический, бутан технический и смесь пропана и бутана. Соотноше-

Таблица II

Свойства компонентов сжиженных газов

Показатели качества

Этан Пропан

Н.бутаи

И.

бутан. Н.пентан

Октановое число по мо-

торному методу

104 100 90 92

Критическая температу-

ра, °с

32 97

152 135

197 .

Температура кипения,°С -88,5

-44,5 +0,5 -11,5

+37

Манометрическое давле-

ние при ожижении (20°С),

МПа

3,62

0,73

0,105 0,21

Низшая теплота сгорания,

кДж/яг

47160

45940

45405 45405 45220

Относительная плотнооть

по воздуху 1,038

1,523 2,007 2,007

Плотность при 20°0,

кг/м (для жидкости)

446

509

582

566 - 626

ние пропана и бутана в смеси устанавливается по ооглашению о потре-

бителем.

.Для надежной подачи сжиженного газа к двигателю при любой темпе-

ратуре окружающего воздуха в баллоне должно быть избыточное давле-

ние не ниже 0,05 МПа. Опытом вкоплуатации установлено, что давление

насыщенных паров ожиженных газов для газобаллонных автомобилей долж-

но быть не менее 0,27 при температуре минус 20°С и не более 1,6 МПа

при температуре плюо 45°С.

Для зимней эксплуатации можно применять смеои с содержанием про-

пана более 70$. При особо низких температурах в ожиженный газ можно

добавлять небольшое количество этана или этилена. Для летней эконлу

атации рекомендуется смеоь ив 70...80$ бутана и 20...30$ пропана.

Сжиженные газы имеют большой коэффициент объемного расширения

жидкой фазы. Это необходимо учитывать при заполнении баллонов. Нап-

ример, баллон вместимостью 250 л рекомендуется заполнить 225 л сжи-

женного газа при ожидаемом увеличении температуры газа в баллоне не

более чем на 20...30°0.

Пуск и прогрев двигателя рекомендуется производить на газовой

фазе, а затем переводить двигатель на питание жидкой фазой - сжи-

женным топливом. Это исключит переохлаждение жидкой фазы и предотвря

тит снижение давления насыщенных паров топлив в баллоне. Идя этих

34 ... - -

целей автомобильный баллон имеет две трубки о расходными вентиля-

ми - одна для газовой фазы, другая для гадкой.

?. ГЛЗОКОЩЩШАТНЖ ТОШШВА.

7.1. Способы получения топлив из газового конденсата

На основании географического положения вое газоконденоатные то-

торохаения СССР можно разделить на две большие группы. К первой

группе относятся газококденоатные месторождения, расположенные в

труднодоступных районах. Это, главным образом, районы Севера, Сиби-

ри и Дальнего Востока. Ко второй группе относятся газокондонсатныв

месторождения, расположенные в районах с развитой транспортной се-

тью. Географнчеокое положенае газоковденоатных месторождений в зна-

чительной степени предопределило пути переработки и использования

газовых конденсатов.

Газовые конденсаты второй грушш месторождений перерабатываются

по классическим схемам переработки нефти на существующих предприя-

тиях. Слг^нее выглядит проблема использования газовых конденсатов,

добываемых в труднодоступных районах. Транспортировка их з промыш-

леннс развитые районы связана с большими затратами н зачастую эко-

номически нецелесообразна. Экономически не оправданно по ряду при-

чин и строительство на местах добычи газовых конденсатов заводов

дяя переработки их по традиционным технологическим схемам с цельа

получении автотракторных топлив.

Решение проблемы использования газовых конденсатов в качестве

тошшв дяя ДВС непосредственно на местах их добычи стадо-возможный

лишь после исследований потенциальной многотошшвнооти дизелей, т.

возможности их работы т топливах, существенно отличавшихся по фрак

ционному составу и воспламеняемости от товарных дазельннх топлив,

в частности на бензинах, керосинах и их смесях с дизельными топли-

вами. В результате этих исследований было показано, что дизели при

работе на смесях бензиновых, лигроиновых, керосиновых, гааойлевнх я

соляровых фракций при определенных их соотношениях обеспечивают вы-

сокие -технико-экономические показатели.

Возможность работы на топливах широкого фракционного состава

'* легла в основу производства а потребления газоконденсатннх

гоплив.

Газовые конденсаты, которые по фяаико-хшичешшм свойствам соот-

ветствуют специальным техническим условиям, используются в качестве

. 85

toassB для дизелей без предварительной переработки. Наиболее лег-

кие тазовые конденсата используются без предварительной переработки

в смесях с товарни„ш дизельными топливами. Газовые конденсата о

низкой температурой кипения подвергаются стабилизации на установ-

ках прямой гонки, где происходит удаление наиболее легкоиспзряю-

щихся фракций/ Газовые конденсаты с примесями нефти перерабатывают-

ся на установках прямой гонки дом удаления выоококипящих фракций.

Легкоиспаряющиеся продукты стабилизации используются в качестве

вевяшфованного газоконденсгтного бензина, Ввоококшшще фракам

о большим содержанием смол попользуются в качестве котельного топ-

лива, остальная масса газового конденсата используется в качестве

топлива для дизелей.

Такая схема переработки газового конденсата позволяет его-комп-

лексно использовать, не требует больших-затрат и экономически целе-

оооиразна даже для небольших месторождений.

7.2. Газоковденсаткые топлива для дизелей

На установках переработки газовых конденсатов, а также путей

компаундирования фракции газового конденсата с товарищи дизельны-

ми топливами или компонентами, повышающими вязкость и воспламеняе-

мость, выпускаются-три марки тошшв для быстроходных дизелей (табл.

12):

ШЯ - газоконденоатное широкофракционное летное, рекомендуемое для

эксплуатации дизелей при температуре воздуха 0°С и выше;

ДВЗ - зимнее, рекомендуемое для эксплуатации дизелей при температу-

ре воздуха минуо 30°С и выше;

ГИА - арктическое, рекомендуемое для эксплуатации дизелей при тем-

пературе воздаа минус 50°С и выше.

Основными особенностями газоконденсатных топдив для дизелей по

сравнению с нефтяными топливами являются широкий фракционный сос-

тав, пониженные вязкость и цетановое число. Температура начала ки-

шгая их должна,быть не менее 70...80°С, а температура конца кыте-

кы - Не вше 360°С. Нижний предел вязкости для арктического топли-

ва должен быть не менее 1,2 мм'"/с при 20°0, а цетановое число не

менее 4G. 3 отдельных случаях допускается цетановое число 35.

IIpi: работе на газоконденсатных тошшвах снижается дамаость и ток-

сичность отработавшая: газов, понижается нагарообраэование. Себесто-

- ш:>огь газоконденсатных тошшв значительно ниже топлив из не-р-я.

Основным недостатком газоконденсатных тошшв является повышенная

" №

Таблица 12

Свойства газоконденсатнвх тошшв для быстроходных дизелей

Наименование показателей

ПИ

газ

ША

Цетановое число, не меюе

• 40

Фракционный соотав,°С:

начало кипения, не ниже

• 80

50J? перегоняется при темпе-

ратуре, не выше

250

ОС

(

f^KJ-J

250

36% перегоняется при темпе-

ратуре, не вше

360

Вязкость йщематзгаеекыя при

20°С, ш"/с, не чзнзе

1,8

1,3

1,2

Тешература заох^ваная, °С,

н е вше

-10

-35

-55

Температура помутнения, °С,

не вшпе

-5

-25

и.

Массозая доля серн, %, не

более о

0,2

0,2 .

0,2

Шоковая доля мертоптановой

серн, %, не более

0,01

0.01

0,01

Испытание на медной пластине

Содержание водорастворимых

кислот ж щелечэи

Содерканке механических при-

месей

Содержание воды

Концентрация фактических

шол, мг на 100 ш топлива

Зольнооть, %, не более

Коксуемость 10$ остатка, %

Коэффициент фильтруемооти,

не более

0,02

0,3

Отсутствует

Вндердавает

Отсутствуют

Отсутствую"

Отсутствует

' 30

0,02

0,3

0,02

0,3.

.температура вспышки по сравнении о нефтяными, которая близка к минус

5°С. Зто объясняется большим содержанием легкоиспарявщюсся фракций.

Но покаряоети газоконденсатлне топлива зашагает? промежуточное ясло-

«евие меяду автомобильными бензинами и дизельными топливами.

Выполнен большой объем•исследований и по нефтяннм топливам широ-

кого фракционного состава, которне состоят лз смеси прймогоннах

бензиновых фракцкй, вшстзвщих в пределах 80...1вО°С, и дизельных ,

фракций. Имеются сведения, что переход на производство и примене-

ьие дизельных топлив широкого фракционного состава позволяет рас-

ширить ресурсы летнего тоилиьа для дизелей на 30.,.35% и зимнего

на 20.,.30$, снизить себестоимость топлива на 15$ и капиталовло-

жения в нефтеперерабатывающую промышленность на 35$.

7.3. Гаеокондексатнне бензины

. При стабилизации газового конденсата выделяются легкие бензино-

вые фракции, которые при соответствующей глубине стабилизации по.

физшо-химическим свойствам удовлетворяют требованиям, предъявляе-

мым к автомобильным бензинам.

Стабилизацию ковдекоата можно производить на ректификационных

колоннах или в горизонтальных емкостях-испарителях. Второе техноло-

гическое решение более проще по конструкции. Оно позволяет сохранить

в составе бензиновой фракции достаточное количество легких компо-

нентов, обусловливающих высокое значение октановой характеристики

бензина. В тэбл. 13 приведены свойства газоконденсатногс незтилиро-

ванного бензЕкэ, полученного вторым путем непосредственно на местах

добычи газового конденсата с применяемого в районах Восточной Си-

бири.

Таблица 13

Свойства газоконденсатногс бензина •

Наименование показателей

Норма

Детонационная стойкость - октановое число, определяе-

моз по моторному методу, не менее

Фракционный состав,°С:

температура начяла пэрегонки, не ниже

10$ перегоняется при температуре, не вше

50$ перегоняется при температуре, не выше

96$ перегоняется при температуре, не вше

180

. конец кипения, не выше 195

Остаток в колбе, $, не боязе

1,5

Остаток плюс потери, $, не более

4,0

Давление насыщенных паров, "им рт.ст.

500-700

Кислотность, мг КОН на 100 мл бензина, Ее более

3,0

Содержанке фактических смол, мг ка 100 мл бензи-

10,0 на, не более 10,0

Окончание таблице 13

Наименование показателей

Норма

Индукционный период (на месте производства), мин,

не менее

Массовая доля серя, %, яе более

Испытание на медной пластинке

Водорастворимые кислоты и щелочи

Механические примеси и вода

- 900

0,10

Выдерживает

Отсутствуют

Отличительной чертой этого бензина является то, что температуре

50$-ной перегонки предусмотрена на уровне не выше 85°С, с учетом

того, что основная доля тошшва имеет иопаряемость, близкую к ис-

паряемости топливной фракции с температурой 50$ отгона, и, соот-

ветственно, дан^я температура имеет определяющее влияние на фор-

мирование детонационной стойкости всей бензиновой фракции. Поэтому

тетера туру 50$-ной перегонки при отсутствии специальных установок

можно принимать за базовый параметр для контроля детонационной Стой-*

кости всей бензиновой фракции (рис. 37).

•

——

м № 00 т ж

Рис. 37, Влияние температуры выкипания 50$ тошшва на

детонационную стойкость гаэоконденсатиого

бензина

№