PŘEZKOUMÁNÍ VLASTNOSTÍ A OBLASTÍ POUŽITÍ OBCHODNÍCH KEROSENŮ – Studentské vědecké fórum

PŘEZKOUMÁNÍ VLASTNOSTÍ A OBLASTÍ POUŽITÍ OBCHODNÍCH KEROSENOVŮ

Drozdovský V.A. 1
1 Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce vysokého školství Kubánská státní technologická univerzita
Práce ve formátu PDF

Text práce je umístěn bez obrázků a vzorců.
Plná verze práce je k dispozici v záložce „Job Files“ ve formátu PDF

Základní informace

Kerosene – hořlavá směs kapalných uhlovodíků (od C₈ do C.₁₅) s bodem varu v rozmezí 150-250 °C, průhledný, bezbarvý (nebo slabě nažloutlý), na dotek mírně olejnatý, získaný přímou destilací nebo rektifikací oleje. V XNUMX. století se díky rozšířenému používání produktů destilace uhlí často používal název „fotogen“.

V závislosti na chemickém složení a způsobu rafinace oleje, ze kterého se petrolej získává, jeho složení zahrnuje:

nasycené alifatické uhlovodíky – 20-60 %;

naftenické uhlovodíky – 20-50 %;

bicyklické aromatické – 5-25 %;

nenasycené uhlovodíky – do 2 %;

nečistoty síry, dusíku nebo sloučenin kyslíku.

Jakost a tedy i kvalita petroleje jsou určeny množstvím lehkých frakcí, to znamená, že čím méně aromatických uhlovodíků, ale více alifatických, tím vyšší je kvalita.

Petrolej se získává destilací nebo rektifikací ropy a také druhotným zpracováním ropy. V případě potřeby se používá hydrorafinace [1,2].

druhy

Existují 4 druhy petroleje:

Letecký petrolej [3]

Letecký petrolej je motorové palivo pro motory s plynovou turbínou různých letadel. Jedná se o petrolejovou frakci přímou destilací ropy, často s hydrorafinací a přidáním komplexu aditiv pro zlepšení výkonnostních vlastností.

Letecký petrolej se dělí na podzvukový a nadzvukový. Toto rozdělení je reprezentováno jakostmi vyrobeného petroleje.

Letecká trysková paliva procházejí celkem až 8 úrovněmi kontroly kvality a v Ruské federaci navíc přejímkou ​​vojenským zástupcem.

Letecký petrolej slouží nejen jako motorové palivo v turbovrtulových a proudových motorech letadel, ale také jako chladivo v různých výměnících tepla (palivovo-vzduchové radiátory TVR) a používá se k mazání četných pohyblivých částí palivových a motorových systémů. Proto musí mít dobré protioděrové a nízkoteplotní vlastnosti, vysokou tepelně-oxidační stabilitu a vysoké měrné spalné teplo. U nadzvukových leteckých motorů slouží motorové palivo (reprezentované petrolejem) také jako pracovní kapalina v hydraulických válcích systému řízení plochy proudění trysek (pohyblivé klapky) a systému řízení rotační trysky u motorů řízených vektorem tahu. Letecká paliva jsou také široce používána jako rozpouštědlo při údržbě letadel, ručním nebo strojním čištění kontaminantů (např. v ultrazvukové jednotce na čištění filtrů se jako pracovní kapalina používá letecký petrolej).

Vyrábí se 5 druhů podzvukového petroleje: TS-1, T-1, T-1S, T-2 a RT a dva druhy nadzvukového petroleje: T-6 a T-8V. V současnosti používaná hromadná paliva jsou palivo TS-1 (prémiová a první třída) a palivo RT (prémiová třída).

Získává se přímou destilací sirného oleje (cílová frakce – 150-250 ºC). V případě vysokého obsahu síry a merkaptanu se provádí hydrorafinace nebo demerkaptanizace, po které se použije ve směsi s primární frakcí. Obsah hydrogenačně rafinované složky je omezen na koncentraci 70 %, aby se zabránilo snížení vlastností paliva proti opotřebení. Nejběžnější typ leteckého petroleje pro podzvukové letectví. Používá se ve vojenském i civilním vybavení. Používá se také pro obohacování pomocí flotace.

Produkt přímé destilace nízkosirné naftenické ropy s bodem varu 130-280 ºС. Obsahuje velké množství naftenových kyselin a má vysokou kyselost, proto se podrobí alkalizaci s následným promytím vodou, aby se odstranily naftenové kyseliny vzniklé v důsledku alkalizace sodného mýdla.

Přítomnost značného množství heteroatomových sloučenin, zejména obsahujících kyslík, určuje na jedné straně relativně dobré vlastnosti proti opotřebení a vcelku přijatelnou chemickou stabilitu paliva a na druhé straně nízkou tepelně-oxidační stabilitu.

Dlouholeté zkušenosti s používáním paliva T-1 v letectví ukázaly, že v důsledku jeho nízké tepelně-oxidační stability dochází v motoru hlavních typů civilních letadel (TU-154, IL-62, IL-76) ke zvýšeným usazeninám pryskyřice, v důsledku čehož se výrazně (téměř 2krát) snižuje životnost motoru. Výroba paliva T-1 je velmi omezená a vyrábí se pouze v I. jakostní kategorii.

Destilační produkt naftenické ropy s nízkým obsahem síry s bodem varu 130-280 ºC. obsahuje velké množství naftenových kyselin, díky čemuž má vysokou kyselost, proto po oddělení frakce od oleje dochází k alkalizaci s následným promytím vodou. Heteroatomové naftenické sloučeniny obsažené v palivu poskytují dobré vlastnosti proti opotřebení a chemickou stabilitu, na druhé straně má palivo velmi nízkou tepelně-oxidační stabilitu. Dlouhodobé testování ukázalo, že má podobný problém s usazeninami motoru, proto se také vyrábí pouze v první třídě a ve velmi omezeném množství.

Surovinou pro výrobu mohou být nedostatkové druhy ropy se zanedbatelným obsahem síry (ropa ze Severního Kavkazu a Ázerbájdžánu).

Produkt destilace oleje širokého frakčního složení – 60-280 ºC. obsahuje až 40 % benzinových frakcí, což má za následek vysoký tlak nasycených par, nízkou viskozitu a hustotu. Zvýšený tlak nasycených par zvyšuje pravděpodobnost vzniku parních zámků v palivovém systému letadla, což omezuje jeho letovou výšku. Palivo se nevyrábí a je rezervou ve vztahu k TS-1 a RT.

Získává se hydrogenační rafinací primárních petrolejových frakcí s rozmezím varu 135–280 °C. Hydrogenace snižuje obsah síry a merkaptanu, ale také zhoršuje vlastnosti proti opotřebení a chemickou stabilitu. Aby se tomu zabránilo, jsou do paliva přidávány přísady proti opotřebení a antioxidační přísady.

Palivo RT plně vyhovuje mezinárodním standardům a v určitých ukazatelích je předčí. Má dobré vlastnosti proti opotřebení, vysokou chemickou a tepelně-oxidační stabilitu, nízký obsah síry a téměř úplnou absenci merkaptanů. Palivo lze skladovat až 10 let a plně zajišťuje životnost motoru.

Získává se hlubokou hydrogenací primárních frakcí 195–315 °C získaných z vhodného naftenického oleje. Používá se v nadzvukovém letectví především ruským letectvem. Tu-6 létal na palivo T-144 a došlo k předčasnému vyčerpání zdrojů motoru v důsledku tankování běžného leteckého paliva.

Jedná se o hydrogenačně rafinovanou frakci s rozmezím varu 165-280 ºC. V případě naftenického oleje s nízkým obsahem síry je přípustné použít primární frakci bez hydrogenační rafinace. Používá se v nadzvukovém letectví především ruským letectvem.

Dlouholeté zkušenosti z provozování tuzemské i zahraniční letecké dopravy prokázaly, že při čerpání paliva nebo doplňování paliva do letadel se může hromadit statická elektřina. Vzhledem k nepředvídatelnosti procesu hrozí v každém okamžiku nebezpečí výbuchu. Pro boj s tímto nebezpečným jevem se do paliva přidávají antistatické přísady. Zvyšují elektrickou vodivost paliva na 50 pS/m, což zajišťuje bezpečnost doplňování paliva do letadla a přepravu paliva.

V zahraničí se používají aditiva ASA-3 (Shell) a Stadis-450 (Innospec). V Rusku se rozšířilo aditivum „Sigbol“, schválené pro přidávání do paliv TS-1, T-2, RT a T-6 v množství do 0,0005 %.

Při tankování paliva při teplotě -5…+17 ºC klesne po 5 hodinách letu teplota v nádrži na -35 ºC. Při těchto teplotách se z paliva vysrážejí krystalky ledu, které ucpávají palivové filtry, což může vést k zastavení dodávky paliva a vypnutí motoru. Již při obsahu vody 0,002 % (hmot.) se letecké filtry s průměrem pórů 12-16 mikronů začnou ucpávat.

Aby nedocházelo k tvorbě ledových krystalků v palivu při nízkých teplotách, přidávají se přísady proti námraze do paliva přímo v místě tankování letadla. Jako takové přísady jsou široce používány ethyl cellosolve (kapalina „I“) podle [5], tetrahydrofuran (THF) podle [7] a jejich 50% směsi s methanolem (aditiva „I-M“, THF-M). Taková aditiva lze přidat do téměř jakéhokoli paliva.

Jsou zaváděny do hydrogenačně rafinovaného paliva (RT, T-6, T-8V), aby kompenzovaly sníženou chemickou stabilitu vyplývající z hydrogenační rafinace. V Rusku se přísada „Agidol-1“ (2,6-di-terc-butyl-4-methylfenol) používá podle TU 38.5901237-90 v koncentraci 0,003-0,004 %. V takových koncentracích téměř úplně zabraňuje oxidaci paliva, a to i při zvýšených teplotách (až 150 ºC).

Navrženo k obnovení vlastností proti opotřebení paliva ztraceného v důsledku hydrogenační rafinace. Přidává se do stejného paliva jako antioxidační přísada. V Rusku se používá přísada „Sigbol“ a složení přísad „Sigbol“ a PMAM-2 (typ polymetakrylátu). Pro RT palivo se často používá aditivum „K“ (GOST), které je svou účinností ekvivalentní aditivu „Sigbol“, a také z důvodu nedostatku aditiva „K“ aditivum „High-Tech-580“ od společnosti „Ethyl“.

Střela

Petrolej se v raketové technice používá jako ekologické uhlovodíkové palivo a zároveň jako pracovní kapalina pro hydraulické stroje. Použití petroleje v raketových motorech navrhl Ciolkovskij v roce 1914. Pro zvýšení hustoty, a tím i účinnosti raketového systému, se palivo často podchlazuje. V SSSR byla v řadě případů použita syntetická náhražka petroleje syntin, což umožnilo zvýšit účinnost motoru určeného na petrolej bez výrazných změn konstrukce.

Mezi raketová paliva je petrolej klasifikován jako kapalný typ paliva.

V současné době existují čtyři hlavní typy paliva používané v kosmických raketách, včetně směsi petroleje a kapalného kyslíku – oblíbeného, ​​levného paliva s dobře vyvinutou a osvědčenou řadou motorů a palivové infrastruktury. Má dobrou šetrnost k životnímu prostředí.

Raketový petrolej lze klasifikovat jako poddruh leteckého petroleje: vyrábí se pod stejnými značkami, rozdíl je pouze v oblasti použití.

Technický

Technický petrolej je petrolej používaný ve specifických oblastech výroby díky speciálnímu způsobu výroby a v důsledku toho charakteristickým vlastnostem. Je to nejuniverzálnější ze všech druhů petroleje.

Technický petrolej se vyznačuje sníženým obsahem nečistot včetně aromatických uhlovodíků a síry. Pro dosažení požadované koncentrace nečistot pro technický petrolej, konkrétně 7 % aromatických uhlovodíků a až několik desetin procenta síry, je původní petrolej, získaný z ropy rektifikací, podroben hloubkové hydrogenaci nebo speciálnímu čištění na bázi látek obsahujících vodík.

Technický petrolej se používá jako surovina pro pyrolytickou výrobu etylenu, propylenu a aromatických uhlovodíků, jako palivo především při výpalu skleněných a porcelánových výrobků a jako rozpouštědlo při mytí mechanismů a dílů. Petrolej dearomatizovaný hlubokou hydrogenací se používá jako rozpouštědlo při výrobě PVC roztokovou polymerací. Do petroleje používaného v pračkách se přidávají přísady obsahující soli hořčíku a chrómu, aby se zabránilo hromadění nábojů statické elektřiny.

Tento petrolej odpovídá [4] „Kerosenu pro technické účely“. Má 2 značky: KT-1 a KT-2.

Osvětlení

Petrolej tohoto typu se používá především v petrolejových nebo žárovkových lampách, jako rozpouštědlo, palivo pro různé typy kuchyňských sporáků (petrolejový plynový sporák, petrolejový sporák, primus sporák), dále při topení a řezání petroleje (GOST 4753-68). Kvalitu takového petroleje v lampách určuje především výška bezdýmného plamene. Kvalita a složení samotného petroleje má významný vliv na HNP. Hydrorafinace může pomoci zlepšit jeho vlastnosti.

Pro tento petrolej existují 2 GOST: GOST 11128-65 „Osvětlovací petrolej ze sirných olejů“ a GOST 4753-68 „Osvětlovací petrolej“.

Existují 4 značky: KO-30, KO-25, KO-22, KO-20. Požadavky GOST se liší, pokud jde o hustotu a teplotu, ale jejich obsah síry je stejný.

Automobilový průmysl a traktor

Na počátku vývoje spalovacích motorů byl petrolej široce používán jako palivo pro naftové a karburátorové spalovací motory v zemědělských strojích. Ale oktanové číslo petroleje je nízké (pod 50), takže motory měly nízký kompresní poměr (4,0-4,5, ne více). Protože petrolej má nižší rychlost odpařování než benzín, startování studeného motoru bylo obtížnější. Proto traktory první poloviny XNUMX. století, které jezdily na petrolej, měly přídavnou (malou) palivovou nádrž na benzín. Studený motor byl nastartován na benzín a po zahřátí na provozní teplotu traktorista přepnul karburátor na petrolej.

V dnešní době se téměř nepoužívá. Bylo pro to vytvořeno několik GOST: GOST 1842-46 „Traktorový petrolej. Technické podmínky“, GOST 3131-50 „Traktorový petrolej. Technické podmínky“, GOST 4917-49 „Vysokooktanový odlehčený traktorový petrolej. Technické podmínky“ a další.

přihláška

Petrolej se používá jako tryskové palivo, hořlavá složka kapalného raketového paliva, palivo pro vypalování skleněných a porcelánových výrobků, pro domácí topná a osvětlovací zařízení, v řezacích strojích na kov, jako rozpouštědlo (například pro aplikaci pesticidů) a surovina pro průmysl zpracování ropy. Petrolej lze použít jako náhradu zimní a arktické motorové nafty pro dieselové motory, je však nutné přidat přísady proti opotřebení a zvyšující cetan; Cetanové číslo petroleje je asi 40, ale GOST požaduje minimálně 45. U vícepalivových motorů (na bázi dieselového motoru) je možné krátkodobé použití čistého petroleje a dokonce i benzínu AI-80. V zimě je přípustné přidat do letní motorové nafty až 20 % petroleje, aby se snížil bod tuhnutí bez zhoršení výkonových charakteristik. Petrolej je také hlavním palivem pro ohňové show kvůli jeho dobré absorpci a relativně nízké teplotě spalování. Používá se také k mytí mechanismů a odstraňování rzi. Petrolej je odedávna lidovým prostředkem na zbavení se vší (pedikulózy; v tomto případě by se dal smíchat s mýdlovým roztokem) a štěnic, ale ten se již příliš nepoužívá. Používá se také k léčbě záškrtu.

1. Achmetov S.A. Technologie hlubinného zpracování ropy a plynu: Učebnice pro vysoké školy. Ufa: Gilem, 2002. – 672 s.

2. Achmetov S.A. Přednášky o technologii hloubkového zpracování ropy na motorová paliva: Učebnice. – SPb.: Nedra, 2007. – 312 s.