Жидкое топливо

Крекинг — процесс деструктивной переработки нефти или ее фракций — характеризуется увеличенным выходом легких продуктов и повышенным их качеством. Термический крекинг происходит под воздействием высокой температуры (470...750 °С), каталитический — одновременно под действием высокой температуры (450...520 °С) и катализатора. Фракционный состав — объемная доля в нефтепродукте углеводородов, выкипающих в определенных температурных пределах. Теплота сгорания элемента, входящего в какие-либо соединения, не равна теплоте сгорания того же элемента, взятого в отдельности (обычно первая меньше)» так как часть выделяющейся энергии затрачивается на расщепление молекул.

Жидкое топливо получают в основном в результате физических (прямая перегонка) и деструктивных (процессов крекинга) методов переработки нефти. Нефть обладает максимальной для минеральных топлив теплотой сгорания. Для двигателей с принудительным воспламенением горючей смеси в качестве топлива используют легкие фракции продуктов переработки нефти, выкипающие в пределах 35... 195 °С. К такому виду топлива относится бензин. Фракций продуктов переработки нефти, выкипающие до 390°С, служат основой для производства различных сортов топлива — дизельного топлива, получившего название от типа двигателя, в котором оно используется. Этот вид топлива предназначен для высокооборотных дизелей. Смесь дизельного топлива с остаточными продуктами (до 80 %) прямой перегонки или крекинга нефти называют тяжелым дизельным топливом. Тяжелое дизельное топливо предназначено для малооборотных и среднеоборотных дизелей (Diesel). Жидкие топлива нефтяного происхождения состоят в основном из углеводородов, т. е. органических соединений, включающих только два горючих элемента — углерод и водород. По соотношению углерода и водорода углеводороды подразделяют на группы: 1) парафиновые углеводороды (алканы), нафтеновые углеводороды (цикланы) 3) ароматические углеводороды с общими формулами CnH2n-6, и др. В жидких топливах, полученных в результате некоторых видов деструктивной переработки нефтяных фракций, встречаются олефиновые (ненасыщенные) углеводороды (алкены), совпадающей с формулой для нафтеновых углеводородов, но с другим размещением атомов в молекуле.

В состав жидких топлив входят углеводороды с различным числом атомов углерода в молекуле. В бензинах встречаются углеводороды с числом атомов углерода до 12, в дизельных топливах — до 30, в тяжелых дизельных топливах — до 70 и выше. Разнообразие свойств углеводородов в каждой группе обусловлено их молекулярной массой и структурой молекул. С ростом молекулярной массы повышаются плотность, вязкость, а также температура плавления и кипения углеводорода. Определение количества отдельных углеводородов, входящих в состав топлива, представляет собой весьма сложную задачу. В большинстве случаев ограничиваются групповым химическим и элементарным составом топлива. Групповой химический состав характеризует процентное содержание в топливе углеводородов различных групп, определяющих его физико-химические и эксплуатационные свойства. Элементарный состав показывает содержание в топливе отдельных элементов. Нефтяное жидкое топливо состоит в основном из углерода С (85...87 %), водорода Н (12,5... 14,7 %) и относительно небольшого объема кислорода О (0...0,5 %). Иногда в топливе содержатся сера S (2...5%) и азот N. Если содержание отдельных элементов в 1 кг топлива выразить массовыми долями и обозначить их символами соответствующих элементов, то получим C + H + 0+S + N=l. При незначительном содержании О, S и N этими элементами часто пренебрегают. Зная элементарный состав топлива, можно произвести тепловой расчет рабочего процесса.

Конструкция двигателя и организация его рабочего процесса должны быть такими, чтобы при эксплуатации топливо, обладающее определенными физико-химическими свойствами, использовалось наиболее эффективно. Физико-химические и эксплуатационные свойства топлива характеризуются оценочными показателями, которые определены государственными стандартами. Одни из этих показателей влияют на протекание рабочего цикла двигателя и надежность его работы, (благодаря надежной работе, ремонт двигателя не требуется) другие определяют возможность применения топлива в различных климатических условиях эксплуатации. В двигателях должны использоваться топлива тех сортов, которые рекомендованы его заводом-изготовителем, что необходимо для обеспечения их длительной и надежной работы с высокими эффективными показателями. Использование топлива с другими свойствами может привести к ухудшению показателей работы двигателя: снижению мощности, повышению удельного расхода топлива, чрезмерной дымности и токсичности продуктов сгорания, увеличению шума при работе и уменьшению надежности. На протекание рабочего процесса в зависимости от вида двигателя существенно влияют отклонения установленных по стандарту таких основных показателей качества жидких топлив, как их фракционный и групповой химический состав.
Источник: дизельные электростанции.