Реферат: Современные дизельные, судовые и тяжелые моторные топлива

--PAGE_BREAK--1.5 
Смазывающие (противоизносные)
Топлива являются смазочным материалом для движущихся деталей топливной аппаратуры быстроходных дизелей, пар трения плунжерных топливных насосов, запорных игл, штифтов и других деталей.

Смазывающие свойства топлив значительно хуже, чем у масел, так как и вязкость, и содержание поверхностно-активных веществ (ПАВ) в топливах меньше, чем их содержание в маслах. Противо­износные свойства топлив улучшаются с увеличением содержания ПАВ, вязкости и температуры выкипания.

В связи с ужесточением требований к качеству дизельных топлив по содержанию серы и переходом на выработку экологически чистых топлив, гидроочистку их проводят в жестких условиях. При этом из дизельных топлив удаляются соединения, содержащие серу, кислород и азот, что негативно влияет на их смазывающую способность. Наиболее реальным способом улучшения смазывающих свойств дизельного топлива является применение противоизносных присадок.
1.6
Химическая стабильность.

Химическая стабильность дизельного топлива — способность противостоять окислительным процессам, протекающим при хранении. Эта проблема возникла с углублением переработки нефти и вовлечением в состав товарного дизельного топлива среднедистиллятных фракций вторичной переработки нефти, таких, как легкого газойля каталитического крекинга, висбрекинга, коксования. Последние обогащены ненасыщенными углеводородами, включая диолефины и дициклоолефины, а также содержат значительное количество сернистых, азотистых и смолистых соединений. Наличие гетероатомных соединений, особенно в сочетании с ненасыщенными углеводородами, способствует их окислительной полимеризации и поликонденсации, тем самым влияя на образование смол и осадков. Самыми сильными промоторами смоло- и осадкообразования являются азотистые и сернистые соединения.

Химическая стабильность оценивается по количеству образовав­шегося в топливе осадка (мг/100 мл) по ASTMD2274. Легкий газойль каталитического крекинга (ЛГКК) по химической стабильности существенно уступает прямогонным или гидроочищенным дистиллятным фрак­циям: [3]
Содержание ЛГКК 43/107 в топливе, %.  0         10         20         30         40        100     Норма

Осадок, мг/100 мл                                      1,2        5,5        7,2        8,9       10,3      21,5      < 0,2
1.7                                                                                                                                                                                                                                                                             
 Коррозионная агрессивность
Стандартами на дизельные топлива регламентируются следующие показатели качества, характеризующие их коррозионную агрессивность: содержание общей серы, содержание меркаптановой серы и сероводорода, водорасворимых кислот и щелочей, испытание на медной пластинке.

Современная технология получения дизельных топлив практически исключает возможность присутствия в них элементной серы и сероводорода в количествах, вызывающих коррозионное воздействие на металлы. Отсутствие эле-
ментной серы и сероводорода надежно контролируется испытанием на медной пластинке. Топливо выдерживает эти испытания, если содержание свободной серы не выше 0,0015 %, сероводорода не более 0,0003 %.

Общее содержание серы мало характеризует коррозионную агрес­сивность топлива по отношению к металлам. При увеличении содержания серы с 0,18 до 1,0 %, но незначительном повышении содержания меркаптановой серы с 0,005 до 0,009 %, коррозионная агрессивность топлива почти не изменяется.

Большое влияние на коррозионную агрессивность дизельных топлив оказывает глубина их гидроочистки, так как при этом вместе с сернистыми и ароматическими соединениями удаляются поверхностно-активные вещества, в результате чего ухудшаются защитные свойства топлив. Удаление поверхностно-активных веществ приводит к снижению способности топлива вытеснять влагу с поверхности металлов и образо­вывать защитную пленку.

Коррозионная агрессивность дизельных топлив, в основном, зависит от содержания меркаптановой серы. Так, повышение содержания меркаптановой серы с 0,01 % (норма ГОСТ) до 0,06 % увеличивает коррозию более чем в 2 раза.

Коррозионная активность меркаптановой серы в дизельном топливе существенно зависит от присутствия в нем свободной воды и растворенного кислорода, которые ускоряют процесс образования меркаптидов.

Прямогонные дизельные топлива обладают более высокими защитными свойствами по сравнению с гидроочищенными. Сравнительно низкими защитными свойствами обладает газойль каталитического крекинга.

Защитные свойства мало зависят от фракционного состава. Зимнее и летнее топлива, полученные по одинаковой технологии, обладают примерно одинаковым защитными свойствами.

Причиной повышенной коррозии и износа является присутствие в топливе металлов. [3]
Содержание металлов в дизельных топливах (х10-4 %), полученных на различных предприятиях:


    продолжение
--PAGE_BREAK--

1.8 Склонность к нагарообразованию (степень чистоты топлива)
Этот показатель определяет эффективность и надежность работы двигателя, особенно топливной аппаратуры. Для плунжеров и гильз топливных насосов зазоры составляют 1,5—4,0 мкм. Частицы загрязнений, размер которых более 4,0 мкм, вызывают повышенный износ деталей топливной аппаратуры, что предопределяет и соответствующие требования к очистке топлива.

Чистоту топлива оценивают коэффициентом фильтруемости по ГОСТ 19006—73, который представляет собой отношение времени фильтрования через фильтр из бумага БФДТ при атмосферном давлении десятой порции фильтруемого топлива к первой. На фильтруемость топлива влияет наличие воды, механических примесей, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот. В товарных дизельных топливах содержится, в основном, растворенная вода от 0,002 до 0,008 % (гидрид-кальциевый метод определения), которая не влияет на коэффициент фильтруемости. Нерастворенная в топливе вода — 0,01 % и более — приводит к повышению коэффициента фильтруемости. Однако влияние этого фактора неоднозначно. Присутствие в топливе поверхностно-активных веществ мыл нафтеновых кислот, смолистых соединений усугубляет отрицательное влияние эмульсионной воды на фильтруемость топлив. Достаточно (15—20)-10-4 % мыл нафтеновых кислот, образующих­ся при защелачивании топлив, чтобы коэффициент фильтруемости повысился с 2 до 5.

Содержание механических примесей в товарных дизельных топливах, выпускаемых нефтеперерабатывающими предприятиями, составляет 0,002-0,004 % (отсутствие по ГОСТ 6370-83). Это количество не отражается на коэффициенте фильтруемости при исключении других отрицательных факторов. Коэффициент фильтруемости дизельных топлив, отправляемых с предприятий, находится в пределах 1,5—2,5. [3]

2. Современные и перспективные требования к качеству дизельных топлив. Ассортимент, качество и состав дизельных топлив.
Нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305—82 трех марок: Л — летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха 0 °С и выше; 3 — зимнее, применяемое при температурах до -20 °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь tз < -35 °С и tп< -25 °С), или зимнее, применяемое при температурах до -30 °С, тогда топливо должно иметь tз < -45 °С и tп< -35 °С), марки А — арктическое, температура применения которого до -50 °С. Содержание серы в дизельном топливе марок Л и 3 не превышает 0,2 % — для Iвида топлива и 0,5 — для IIвида топлива, а марки А — 0,4 %. 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 соответствии с ГОСТ 305—82 принято следующее условное обозначение дизельного топлива: летнее топливо заказывают с учетом содержания серы и температуры вспышки (Л-0,2-40), зимнее — с уче­том содержания серы и температуры застывания (3-0,2-минус 35). В условное обозначение на арктическое дизельное топливо входит только содержание серы: А-0,2.
Дизельное топливо (ГОСТ 305—82) получают компаундированием прямогонных и гидроочищенных фракций в соотношениях, обеспечи­вающих требования стандарта по содержанию серы. В качестве сырья для гидроочистки нередко используют смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и легкого газойля каталитического крекинга. Содер­жание серы в прямогонных фракциях в зависимости от перерабатываемой нефти колеблется в пределах 0,8-1,0 % (для сернистых нефтей), а содержание серы в гидроочищенном компоненте — от 0,08 до 0,1.

Дизельное экспортное топливо (ТУ 38.401-58-110—94) — выраба­тывают для поставок на экспорт, содержание серы 0,2 %. Исходя из требований к содержанию серы, дизельное экспортное топливо получают гидроочисткой прямогонных дизельных фракций. Для оценки его качества по требованию заказчиков определяют дизельный индекс (а не цетановое число, как принято ГОСТ 305—82). Кроме того, вместо определения содержания воды и коэффициента фильтруемости экспресс-методом устанавливают прозрачность топлива при температуре 10°С. [3]

Таблица 3 — Характеристики дизельного топлива (ГОСТ 305-82)




Таблица 4 — Характеристики дизельного экспортного топлива (ТУ 38.401-58-110-94)


--PAGE_BREAK--

3.
Присадки к современным дизельным топливам.
Зимние дизельные топлива с депрессорными присадками. С 1981 г. вырабатывают зимнее дизельное топливо марки ДЗп по ТУ 38.101889— 81. Получают его на базе летнего дизельного топлива с tп= -5 °С. Добавка сотых долей присадки обеспечивает снижение предель­ной температуры фильтруемости до -15 °С, температуры застывания до -30 °С и позволяет использовать летнее дизельное топливо в зимний период времени при температуре до -15 °С. [3]

Для применения в районах с холодным климатом при температурах -25 и -45 °С вырабатывают топлива по ТУ 38.401-58-36-92. Согласно техническим условиям получают две марки топлива: ДЗп-15/-25 (базовое дизельное топливо с температурой помутнения -15 °С, товарное — с предельной температурой фильтруемости -25 °С) и арктическое дизель­ное топливо ДАп-35/-45 (базовое топливо с температурой помутнения -35 °С, товарное — с предельной температурой фильтруемости -45 °С). [3]
Таблица 5 — Характеристики зимних дизельных топлив с депрессорными присадками





4. Улучшение смазочных свойств дизельных топлив

Топлива в дизельных двигателях являются смазочным материалом для движущихся деталей топливной аппаратуры, трущихся пар плунжерных топливных насосов. В связи с этим они должны обладать хорошими противоизносными свойствами. Оценку противоиз­носных свойств дизельных топлив проводили в результате измерения из­носа плунжеров полноразмерной топливной аппаратуры после проведения длительных испытаний. Так, установлено, что при снижении содержания серы в дизельном топливе с 1,0 до 0,03% уменьшается износ плунжеров в 2 раза, при этом особенно сильно влияют на износ меркаптаны. По аналогии с топливами для реактивных двигателей можно было полагать, что кроме сернистых соединений на противоизносные свойства дизельных топлив может влиять вязкость, кислотность и присутствие воды.
5.    
Современные и перспективные требования к дизельным топливам
В таблице 6 приведены требования к качеству дизельных топлив по стандарту EN590. Приведена тенденция снижения серы, увеличения ЦЧ с 1993 по 2000 гг.
Таблица 6 — Требования к качеству дизельных топлив по EN590





Таблица 7 — Требования к качеству дизельного топлива за рубежом


--PAGE_BREAK--

В таблице 8 приведены требования к качеству дизельных топлив.
Таблица 8 — Требования ТУ 38.401-58-296-01 к качеству дизельных топлив




6.
Технологии для улучшения экологических и эксплуатационных характеристик дизельных топлив
Экологически чистое дизельное топливо выпускают по ТУ 38.1011348—89. Технические условия предусматривают выпуск двух марок летнего (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и одной марки зимнего (ДЗЭЧ) дизельного топлива с содержанием серы до 0,05 % (вид I) и до 0,1 % (вид II). [3]

С учетом ужесточающихся требований по содержанию аромати­ческих углеводородов введена норма по этому показателю: для топлива марки ДЛЭЧ-В — не более 20 %, для топлива марки ДЗЭЧ — не более 10 %. Экологически чистые топлива вырабатывают гидро­очисткой дизельного топлива, допускается использование в сырье гидроочистки дистиллятных фракций вторичных процессов.

Городское дизельное топливо (ТУ 38.401-58-170—96) предназначе­но для использования в г. Москве. Основное отличие городского дизельного топлива от экологически чистого — улучшенное ка­чество благодаря использованию присадок (летом — антидымной, зимой антидымной и депрессорной).
Таблица 9 — Характеристики экологически чистого дизельного топлива (ТУ 38.1011348-90)





Таблица 10 — Характеристики дизельного топлива с улучшенными экологическими свойствами (городского) по ТУ 38.401-58-170-96






Добавка присадок в городское дизельное топливо снижает дымность и токсичность отработавших газов дизелей на 30-50 %. В качестве антидымной присадки могут быть использованы отечественная ЭФАП-Б и зарубежная Любризол 8288, допущенные к применению. Активным веществом этих продуктов является барий.

Депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства топлива представляют собой, в основном, сополимеры этилена с винилацетатом зарубежного производства.

Европейский стандарт EN590 действует в странах Европейского экономического сообщества с 1996 г. Стандарт предусматривает выпуск дизельных топлив для различных климатических регионов. Общими для дизельных топлив являются требования по температуре вспышки — не ниже 55 °С, коксуемости 10 %-ного остатка — не более 0,30 %, зольности — не более 0,01 %, содержанию воды — не более 200 ppm, механических примесей — не более 24 ppm, коррозии медной пластинки — класс 1, устойчивости к окислению — не более 25 г осадка/м3. [5]

Для районов с умеренным климатом изготовляют 6 марок дизель­ного топлива: А, В, С, D, Е и Fс предельной температурой фильтруемости +5, 0, -5, -10, -15 и -20 °С соответственно. [5]

В 1996 г. в Европе введены ограничения на содержание серы в дизельных топливах — не более 0,05 %. Таким требованиям отвечают отечественные ТУ 38.1011348-89.
ГЛАВА 2

Судовое маловязкое и тяжелое моторное топливо
1.    
 Общие физико-химические свойства.
Тяжелые моторные и судовые топлива использу­ют в судовых энергетических установках. К котельным топливам относят топочные мазуты марок 40 и 100, вырабатываемые по ГОСТ 10585— 75, к тяжелым моторным топливам — флотские мазуты Ф-5 и Ф-12 по ГОСТ 10585-75, моторные топлива ДТ и ДМ — по ГОСТ 1667-68. К судовым топливам относят дистиллятное топливо ТМС по ТУ 38.101567— 87 и остаточные топлива СВТ, СВЛ, СВС по ТУ 38.1011314-90.

В общем балансе перечисленных топлив основное место занимают мазуты нефтяного происхождения. Жидкие котельные топлива из сланцев, получаемые на установках полукоксования горючих сланцев и угля, — продукты коксохимической промышленности — составляют лишь небольшую долю общего объема производства топлив. [3]

Требования, предъявляемые к качеству котельных, тяжелых моторных и судовых топлив, устанавливающие условия их применения, определяются такими показателями качества, как вязкость, содержание серы, теплота сгорания, температуры застывания и вспышки, содержание воды, механических примесей и зольность.

    продолжение
--PAGE_BREAK--Вязкость. Эта техническая характеристика является важнейшей для котельных и тяжелых моторных топлив. Она определяет методы и продолжительность сливно-наливных операций, условия перевозки и перекачки, гидравлические сопротивления при транспортировании топлива по трубопроводам, эффективность работы форсунок. От вязкости в значительной мере зависят скорость осаждения механических примесей при хранении, а также способность топлива отстаиваться от воды.

При положительных температурах (50 и 80 °С) условную вязкость топлив определяют по ГОСТ 6258—85 с помощью вискозиметра ВУМ. В США для определения вязкости используют вискозиметр Сейболта универсальный (для маловязких мазутов) и Сейболта Фурола (для высоковязких мазутов), в Англии — вискозиметр Редвуда. Между определенными в различных единицах вязкостями существует зависимость. В ряде спецификаций указывают вязкость, найденную экспериментально и пересчитанную в кинематическую (мм2/с).

Содержание серы.В остаточных топливах содержание серы зависит от типа перерабатываемой нефти (сернистой или высокосернистой) и технологии получения топлива. Сера в остаточных топливах находится в связанном состоянии (меркаптановая сера, сероводород). Наиболее коррозионно-агрессивных соединений — меркаптановой серы — в остаточных топливах меньше, чем в среднедистиллятных фракциях. Поэтому коррозионная агрессивность сернистых мазутов ниже, чем сернистых светлых нефтепродуктов.

При сжигании сернистых топлив сера превращается в оксиды — SO2и SO3Наличие в дымовых газах SO3повышает температуру начала конденсации влаги — точку росы. В связи с тем, что температура хвостовых поверхностей котлов (воздухоподогревателей, экономай­зеров) близка к точке росы дымовых газов, на этих поверхностях конденсируется серная кислота, которая и вызывает усиленную коррозию металла.

Содержание серы в мазутах оказывает значительное влияние на экологическое состояние воздушного бассейна. В ряде ведущих капиталистических стран в последние годы приняты ограничения по содержанию серы в мазутах до уровня 0,5—1,0 %. [3]

Теплота сгорания.Это одна из важнейших характеристик топлива, от которой зависит его расход, особенно для топлив, применяемых в судовых энергетических установках, так как при заправке топливом с более высокой теплотой сгорания увеличивается дальность плавания. Теплота сгорания зависит от отношения Н/С, а также элементного состава топлива и его зольности. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. При определении высшей теплоты сгорания учитывают, что часть тепла, выделяющегося при сго­раний топлива, расходуется на конденсацию паров воды, образо­вавшейся при сгорании водорода в топливе. При определении низшей теплоты сгорания тепло, затра­чиваемое на образование воды, не учитывается.

Температура застывания.Как и вязкость, температура застывания характеризует условия слива и перекачки топлива. Она зависит от двух основных факторов: качества перерабатываемой нефти и способа получения топлива. Для топочных мазутов марок 40 и 100 tзастнаходится в пределах 22—25 °С и практически постоянна при хранении топлив. Тяжелые моторные топлива, получаемые смешением остаточных и дистиллятных фракций, довольно не стабильны, их tпри хранении может повышаться на 4—15 °С. Явление это присуще только топливам, содержащим остаточные компоненты — такие как флотский мазут Ф-5, моторное топливо ДТ и ДМ и экспортный мазут. Полагают, что повышение tзаст при хранении (регрессия) обусловлено взаимодействием парафиновых углеводородов и асфальтено-смолистых веществ с образованием более жесткой кристал­лической структуры. Это свойство топлив очень затрудняет их применение и не позволяет гаран­тировать соответствующее качество после хранения и транспортирования.

Большое влияние на tзастоказывают температура нагрева, скорость охлаждения, наличие или отсутствие перемешивания и даже диаметр сосуда, в котором она определяется. Для котельных топлив tзастизменяется в зависимости от условий термической обработки. [3]
Таблица 11 — Изменение температуры застывания,°С, моторных и котельных топлив при хранении.






С повышением температуры термообработки до 40—70 °С топлива возрастает. Дальнейшее повышение температуры термообработки до 100 °С приводит к резкому ее снижению, что связано с изменением структуры топлива, а именно, с повышением температуры в структуре мазута, представ­ляющего собой сплошную сетку, составленную из мелких игл с вкраплением в нее крупных кристаллических конгломератов парафинов, последние постепенно исчезают, и структура становится однородно сетчатой. Не менее важна и скорость охлаждения топлив. С увеличением скорости охлаждения tзаст, как правило, повышается вследствие возник­новения большого числа центров кристаллизации, равномерно распреде­ленных по всему объему и способствующих созданию прочной структурной решетки парафина.

Рассчитать tзастили установить ее значение во времени не представляется возможным, так как не удается учесть все факторы, влияющие на эту температуру, — продолжительность хранения, термические изменения, происходящие в процессе хранения.

Учитывая нестабильность tзаст, стандарты на флотский мазут, мо­торное топливо предусматривают гарантии изготовителя: по истечении 3 мес. хранения температура застывания не должна превышать установленного стандартом значе­ния минус 5 °С — для флотского мазута и моторного топлива. Срок гарантии установлен, исходя из экспериментальных данных. Как правило, изменение после 3 мес. хранения крайне редко.

Регрессия температуры застывания обуславливает необходимость выработки топлива с запасом качества по этому показателю, что приводит к вовлечению в состав таких продуктов неоправданно большого количества дизельного топлива. Так, для получения флотского мазута Ф-5 на нефтеперерабатывающем предприятии вовлекают в мазут 50—60 % дизельного топлива, а для получения топлива, удовлетворяющего требо­ваниям ГОСТ 10585-75 по всем показателям качества, кроме tзаст, достаточно 12,5—40 % дизельного топлива.
Таблица 12 — Характеристики флотского мазута без присадки и с депрессорной присадкой.





Для снижения температуры застывания применяют депрессорные присадки, синтезированные на основе сополимера этилена с винилацетатом. Механизм их действия заключается в модификации структуры кристаллизующегося парафина, препятствующей образова­нию прочной кристаллической решетки.

С углублением переработки нефти содержание асфальто-смолистых веществ в топливах будет увеличиваться, поэтому все более острой становится проблема производства стабильных котельных топлив. Асфальтены в мазутах находятся в коллоидном состоянии. Устойчивость асфальтено-содержащих дисперсных систем зависит от природы цикли­ческого углеводорода и его концентрации в дисперсной среде. Наличие ароматических и нафтеновых углеводородов повышает седиментационную устойчивость дисперсной системы, причем для ароматических угле­водородов этот эффект значительно больше, чем для нафтеновых: аро­матические углеводороды более склонны к взаимодействию с молеку­лами асфальтенов, растворимость последних тем больше, чем выше концентрация ароматического компонента. В такой среде асфальтены диспергируются с образованием тонкодисперсных коллоидных и молекулярно-дисперсных частиц. В среде парафиновых углеводородов образуется преимущественно грубодисперсная система. Так как нафтеновые угле­водороды по строению являются промежуточными между парафиновыми и ароматическими, то и кинетическая и агрегативная устойчивость асфальтенов в них мень­ше, чем в ароматических, и больше, чем в парафи­новых.

    продолжение
--PAGE_BREAK--Температура вспышкиопределяет требования к пожарной безопас­ности остаточных топлив. Для топлив, используемых в судовых энергетических установках, нормируется температура вспышки в закрытом тигле (>75—80 °С), для котельных топлив — в открытом тигле (90—100 °С); эти нормы обеспечивают безопасную работу судовых энергетических и котельных установок. Разница между температурами вспышки в открытом и закрытом тиглях составляет примерно 30 °С: [3]

Температура вспышки, °С:         Мазут марки 40        Мазут марки 100

в открытом тигле                        92                                  120

в закрытом тигле                        61                                  93

Содержание воды, механических примесей и зольность. Эти ком­поненты являются нежелательными составляющими котельных топлив, так как присутствие их ухудшает экономические показатели работы котельного агрегата, увеличивает коррозию хвостовых поверхностей его нагрева. При использовании обводненного котельного топлива в судовых энергетических установках в результате попадания глобул воды на поверхности трения деталей, прецизионных пар и нарушение таким образом условий смазывающей способности топлива возможно зависание плунжеров или форсуночных игл. Как правило, вода образует с котельным топливом очень стойкие эмульсии. Большая стойкость эмульсий обусловлена высокой вязкостью мазута и наличием в нем поверхностно-активных асфальтено-смолистых стабилизаторов. С повышением температуры эмульсии разрушаются вследствие уменьшения поверхностного натяжения и вязкости.

В то же время наличие воды, равномерно распределенной по всему объему, оказывает положительное влияние на эксплуатационные свойства топлив. Испарение мелкодисперсных частиц воды происходит мгновенно в виде «микровзрыва», процесс сгорания протекает плавно и с достаточной полнотой, что приводит к снижению удельного расхода топлива и дымности отработавших газов. Равномерное распределение и образование воды в виде мелкодисперсных частиц обеспечивается с помощью специальных устройств: кавитаторов, смесителей.

Механические примеси засоряют фильтры и форсунки, нарушая процесс распыливания топлива. Установлены требования к содержанию механических примесей: для мазута марки 40 — не более 0,5 %, марки 100 — не более 1,0 %. Фактически топочные мазуты вырабатывают с более низким содержанием механических примесей — до 0,2 % и лишь на отдельных нефтеперерабатывающих предприятиях эти значения приближаются к установленным по ГОСТ 10585-75.

Таблица 13 — Состав золы остаточных топлив. [3]





Зола, определяемая показателем зольность, характеризует наличие в топливе солей металлов. Она отлагается при сжигании топлив на поверхностях нагрева котлов и проточной части газовых турбин. Это ухудшает теплоотдачу, повышает температуру отходящих газов, снижает КПД котлов и газовых турбин.

Зольность топлив зависит, прежде всего, от содержания солей в нефти. Улучшение обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях в последние годы позволило получить обессоленные нефти с содержанием солей не более 3—5 мг/л и вырабатывать котельные топлива с лучшими показателями зольности.

С углублением переработки нефти изменяется компонентный состав мазута вследствие более полного отбора из него дизельных фракций на установках вторичной переработки нефти. В результате, в топочном мазуте увеличивается содержание асфальто-смолистых веществ. Это приводит к снижению эффективности горения и ухудшению стабильности при хранении, образованию осадков и увеличению выбросов сажи в окружающую среду. Для таких топлив целесообразно использование полифункциональной присадки, например, ВНИИНП-200. Механизм ее действия основан на разрушении структуры асфальто-смолистых веществ мазута, благодаря чему улучшается его гомогенность и физическая стабильность, улучшается качество распыливания.
2. Эксплуатационные свойства судового маловязкого и тяжелых моторных топлив
Настоящий раздел содержит краткую характеристику лабора­торных методов, разработанных в ЦНИИ морского флота (г. Санкт-Петербург) и позволяющих проводить сравнительную оценку опыт­ных и эталонных образцов судовых топлив. В нашем случае после­дними служили топочные мазуты марки 40 и 100, мазут экспортный М-2,0 и мазут импортный ИФО-180. [4]
2.1 Склонность к образованию отложений


Этот весьма важный эксплуатационный показатель принято оце­нивать по содержанию смолистых веществ, асфальтено-смолистых веществ, зольностью, термостабильностью и нагарообразованием.

Методика определения трех первых факторов известна и стан­дартизована, поэтому остановимся подробнее на характеристике последних свойств, которые обусловливают склонность к отложению топлив в процессе хранения и эксплуатации.

Термоокислительная стабильность разрабатываемых топлив определялась на приборе ДК-НАМИ по методике С.Г.Ткачевой [4]; после выдержки навески топлива при 100°С в течение 30 ч по извес­тным гостированным методикам (см. раздел 1.2.1) определяются со­держание нерастворимого в н-гептане осадка, асфальтенов, механи­ческих примесей и кислотное число. Далее рассчитывается измене­ние перечисленных выше показателей относительно контрольной пробы и проводится сопоставление с аналогичными показателями эталонных образцов.

Исследование нагароотложения опытных образцов топлив прово­дилось на специальном стенде по методике М.В.Селиверстова [4], состоявшей в измерении массы нагарных отложений на трубках лабо­раторной установки при сжигании навески топлив в течение 10 мин.

Параллельно исследование нагарообразующих свойств разраба­тываемых топлив и их компонентов проводились методом диффе­ренциального термического анализа на дериватографе ОД-102 системы Паулик-Эрдей (фирма MOM) в воздушной среде при линейной скорости нагрева 10 град/мин, в интервале температур от 20 до 1000°С.

Обработка результатов испытаний показала удовлетворительное, с учетом погрешности измерений, совпадение данных приме­нявшихся методов.
2.2 Совместимость топлив


Данный показатель характеризует устойчивость топлива к коа­гуляции и расслоению при смешении с другими марками топлив в процессе хранения и эксплуатации.

Необходимые данные для определения критерия совместимости по дисперсному состоянию различных смесей топлив были получе­ны по методике В.М.Пашуковой на оптико-электронной уста­новке «MICROVIДЕОМАТ», подробно описанной в разделе 2.3.  [4]
2.3 Коррозионная активность топлив


Надежная работа двигательной установки во многом определя­ется совместимостью топлива и конструкционных материалов, ко­торую принято оценивать в случае остаточных топлив коррозион­ной активностью, определяемой, в свою очередь, содержанием сер­нистых соединений, водорастворимых кислот и щелочей, а также коррозионно-активных металлов.

Содержание серы в разрабатываемых топливах определялось по ГОСТ 1437-75, водорастворимых кислот и щелочей — ГОСТ 6307-75, металлов — ГОСТ 10364-63. [4]

Уточнение данных по ванадию и никелю проводилось методом атомно-абсорбционного анализа на спектрометре фирмы Перкин-Эльмер, модели 503.
2.4 Защитные свойства топлив


Антикоррозионные свойства оцениваются эффектом воздействия обычной и морской воды на металлы в присутствии топлива. Конт­роль этих свойств весьма важен, поскольку специфика хранения и эксплуатации разрабатываемых топлив, их высокая вязкость и низ­кие деэмульгирующие свойства создают благоприятные условия для электрохимической коррозии.

Суть квалификационных методов оценки защитных свойств со­стоит в оценке изменения массы металлических тел, подвергающихся воздействию пресной или морской воды.

В нашем случае использовалась методика С.Г.Ткачевой, где в качестве металлических образцов были выбраны шарики для под­шипников в силу подобия их материала и точности обработки по­верхности с конструкционными элементами топливной аппаратуры. Шарики последовательно выдерживались в течение часа в исследу­емом топливе и 15 суток в морской воде, продукты коррозии затем удалялись 10%-ным раствором лимонной кислоты. [4]
2.5 Стабильность топлив

Для компаундированных систем, какими являются разрабаты­ваемые нами топлива, данное качество принято оценивать време­нем расслаивания и выпадения второй фазы, которые определяют­ся по выпадению осадка из топлива при центрифугировании.

Исследуемый образец при температуре 20°С помещался в поле центробежных сил (фактор разделения 2700) в бинарном раствори­теле изооктан-толуол, кратность разбавления продукта — 4. В каче­стве критерия стабильности использовался фактор устойчивости, определяемый отношением концентраций асфальтенов в слоях, от­стоящих на определенном расстоянии друг от друга в направлении градиента центробежного поля.
2.6 Прокачиваемость топлив


Определяющим этот показатель являются вязкостно-темпера­турные свойства, содержание воды, механических примесей и ПАВ. Реологические свойства топлив изучались на ротационном вис­козиметре «REOTEST— 2» с коаксиальными цилиндрами в интерва­ле температур (-20...100°С) и скоростей (1,5...1400 с1), отвечающем условиям эксплуатации. [4]

Исследования проводились после предварительной термообра­ботки и четырехчасовой выдержки образца топлива в приборе мето­дом последовательного разрушения структур. Полные реологичес­кие кривые, полученные при этом, дали возможность оценить зна­чение эффективной вязкости и, что немаловажно, начальную нью­тоновскую вязкость практически неразрушенной структуры, кото­рая обусловливает прокачиваемость топлив в начальный период ра­боты двигателя, при его запуске.

В силу того, что топлива являются вязкопластичными системами и начальная вязкость экспериментально трудноизмерима, нами использовался для ее определения способ экстраполяции эффектив­ной вязкости в область малых сдвиговых скоростей в двойных лога­рифмических координатах.
2.7 Низкотемпературные свойства

Характеризует условия слива и перекачки топлива. Она зависит от двух основных факторов: качества перерабатываемой нефти и способа получения топлива. Тяжелые моторные топлива, получаемые смешением остаточных и дистиллятных фракций, довольно не стабильны, их tпри хранении может повышаться на 4—15 °С. Явление это присуще только топливам, содержащим остаточные компоненты — такие как флотский мазут Ф-5, моторное топливо ДТ и ДМ и экспортный мазут. Полагают, что повышение tзаст  при хранении (регрессия) обусловлено взаимодействием парафиновых углеводородов и асфальтено-смолистых веществ с образованием более жесткой кристал­лической структуры. Это свойство топлив очень затрудняет их применение и не позволяет гаран­тировать соответствующее качество после хранения и транспортирования.

Большое влияние на tзастоказывают температура нагрева, скорость охлаждения, наличие или отсутствие перемешивания и даже диаметр сосуда, в котором она определяется. Для котельных топлив tзастизменяется в зависимости от условий термической обработки. [3]
2.8 Теплота сгорания


Это одна из важнейших характеристик топлива, от которой зависит его расход, особенно для топлив, применяемых в судовых энергетических установках, так как при заправке топливом с более высокой теплотой сгорания увеличивается дальность плавания. Теплота сгорания зависит от отношения Н/С, а также элементного состава топлива и его зольности. Различают высшую и низшую теплоту сгорания. При определении высшей теплоты сгорания учитывают, что часть тепла, выделяющегося при сго­раний топлива, расходуется на конденсацию паров воды, образо­вавшейся при сгорании водорода в топливе. При определении низшей теплоты сгорания тепло, затра­чиваемое на образование воды, не учитывается. [3]
3. Современные и перспективные требования  и технологии к качеству тяжелых моторных и судового маловязкого топлива
Настоящие технические условия распространяются на топливо маловязкое судовое получаемое из дистиллятных фракций прямой перегонки и вторичной переработки нефти.

Топливо маловязкое судовое должно изготавливаться в соответ­ствии с требованиями настоящих технических условий по технологии, согласованной с разработчиком и утвержденной в установленное порядке.

Топливо маловязкое судовое вырабатывается трех видов в зависимости от массовой доли серы:  [6]

Iвид — с массовой долей серы не более 0,5 %; код ОКП   02 5195 0301

IIвид — с массовой долей серы не более 1,0 %; код ОКП   02 5195 0302

IIIвид — с массовой долей серы не более 1,5 %; код ОКП   02 5195 0303

При производстве топлива маловязкого судового разрешаемся использование присадок, допущенных к применению в установленном порядке.

Топливо маловязкое судовое соответствует марке ДМА MSIPO— 8217.

На предприятиях,  впервые осваивающих производство топлива маловязкого судового, осуществляется постановка его на промыш­ленное производство по ГОСТ 15.001.

Производство топлива маловязкого судового допускается только на предприятиях, согласовавших настоящие технические условия и внесенных, как производитель, в каталожный лист продукции,  зарегистрированный в установленном порядке.

Топливо маловязкое судовое должно соответствовать требо­ваниям настоящие технических условий, указанным в таблице. [6]
Таблица 14 — Технические требования на СМТ (ТУ 38.101567-2000)



    продолжение
--PAGE_BREAK--