Углеводородный состав прямогонных бензинов
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра « Химия »
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине: «Химия нефти»
На тему: «Углеводородный состав прямогонных бензинов»
Тольятти 2010
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Получение нефтяных углеводородов
2. Состав сырой нефти
3. Разделение сырой нефти
4. Получение базовых бензинов
5. Фракционный состав нефти
6. Методы исследования состава бензиновых фракций
7. Индивидуальный углеводородный состав
Заключение
Литература
Введение
Бензин (от франц. benzine) — смесь легких углеводородов с температурой кипения 30 – 205о С. Прозрачная жидкость плотностью 0,70-0,78 г/см3. Производится путем смешивания компонентов первичной (прямой) перегонки нефти, продуктов крекинга отдельных ее фракций и присадок.
Бензин является топливом для автомобильных двигателей с искровым зажиганием. Детонационная стойкость — важнейший показатель качества бензина. Несоответствие марки бензина параметрам двигателя может вызывать детонационное сгорание топлива, сопровождаемое характерным металлическим стуком, повышением дымности отработавших газов и температуры в цилиндрах двигателя. Октановое число (ОЧ) бензина — основной показатель, характеризующий детонационную стойкость бензина. Определяют подбором смеси эталонных углеводородов — гептана (ОЧ = 0) и изооктана (ОЧ = 100), детонационная стойкость, которой равна детонационной стойкости испытываемого бензина при равных условиях испытания. Процентное содержание изооктана в полученной смеси принимают за октановое число бензина.
Для отдельных групп углеводородов, входящих в состав бензинов, можно сделать следующие краткие выводы об их стойкости.
Алканы нормального строения: начиная с пентана углеводороды этого ряда характеризуются очень низким октановым числом, причём чем выше их молекулярная масса, тем октановые числа ниже. Существует почти линейная зависимость от их молекулярной массы. Алканы разветвлённого строения: разветвление молекул предельного ряда резко повышает их детонационную стойкость, так у октана октановое число 20, а у 2,2,4 — триметилпентана 100. Наибольшие октановые числа отмечаются для изомеров с парными метильными группами у одного углеводородного атома (неогексан, триптан, эталонный изооктан), а также у других триметильных изомеров октана. Благодаря высоким антидетонационным свойствам изоалканов – они весьма желательные компоненты бензина.
Алкены: появление двойной связи в молекуле углеводородов нормального строения вызывает значительное повышение детонационной стойкости, по сравнению с соответствующими предельными углеводородами.
Циклоалканы: первые представители рядов циклопентана и циклогексана обладают хорошей детонационной стойкостью, особенно это относится к циклопентану. Их приёмистость к ТЭС также очень высока. Эти углеводороды являются ценными составными частями бензина. Наличие боковых цепей нормального строения как у циклопентановых, так и циклогексановых углеводородов приводит к снижению их октанового числа. При этом, чем длиннее цепь, тем ниже октановые числа. Разветвление боковых цепей и увеличение их количества повышают детонационную стойкость циклоалканов. Арены: почти все простейшие арены ряда бензола имеют октановые числа около 100 и выше. Арены и ароматизированные бензины наряду с разветвленными алканами — лучшие компоненты высокооктановых бензинов. Однако содержание аренов в бензинах следует ограничить примерно до 40 — 50%. Чрезмерно ароматизированное топливо повышает общую температуру сгорания, что влечёт за собой увеличение теплонапряжённости двигателя.
Вышеприведенные данные помогают понять особенности детонационных характеристик типичных компонентов компаундирования. А именно: в бензинах прямой перегонки нефти содержится много парафиновых углеводородов слабо разветвлённого строения с низкой детонационной стойкостью; октановые числа таких бензинов невелики. Лишь из отдельных «отборных» нефтей можно получить бензины прямой перегонки с октановым числом А-70. Бензины прямой перегонки и их головные фракции используют в небольшом объёме для приготовления автомобильного бензина А-76.
1. Получение нефтяных углеводородов
Необходимое для химической промышленности сырье получают из нефти двумя путями. Один путь состоит в том, что вещество, уже присутствующее в сырой нефти, выделяют из нее или концентрируют чисто физическими методами, например перегонкой, экстрагированием растворителями или кристаллизацией. Второй путь заключается в проведении определенных химико-технологических операций, применение которых в настоящее время на нефтеперерабатывающих заводах непрерывно раширяется. Эти операции дают возможность получать в качестве основных продуктов насыщенные и ароматические углеводороды, которые в сырой нефти присутствуют только в малых количествах, и в качестве побочных продуктов — ненасыщенные углеводороды, вообще отсутствующие в исходной нефти.
2. Состав сырой нефти
Нефть состоит в основном из углеводородов метанового, нафтенового и ароматического рядов. Нафтеновые углеводороды являются гомологами циклопентана и циклогексана или углеводородами с конденсированными пяти- и шестичленными циклами. Присутствие в нефти циклопропана, циклобутана, циклогептана и высших нафтеновых углеводородов не установлено. Олефины, диолефины и ацетиленовые углеводороды совершенно отсутствуют. Ароматические углеводороды представлены главным образом производными бензола; в нескольких случаях из нефти были выделены также нафталин, тетралин и их замещенные.
В зависимости от того, какие углеводороды преобладают в сырых нефтях, последние можно разделить на нефти метанового, нафтенового или ароматического оснований. Нужно с самого же начала уяснить себе, что в высококипящих фракциях нефти углеводороды всех этих трех рядов присутствуют одновременно, причем иногда молекулы нефтяного углеводорода нефти имеют смешанный характер. Как правило, ароматические и нафтеновые углеводороды почти всегда имеют боковые цепи в виде алкиль- ных радикалов; кроме того, молекула углеводорода может состоять из ароматических и нафтеновых циклов, многоядерных или конденсированных.
Указанная классификация не включает асфальтовые нефти, т. е. нефти, богатые асфальтами или битумами, которые по своему строению обычно родственны ароматическим углеводородам. Практически нефти представляют всегда смеси углеводородов, относящихся не менее чем к двум из этих четырех основных типов. В табл. 3 приведена классификация нефтей, предложенная Саханеном.
Состав нефтей, добываемых в различных странах, колеблется в широких пределах. В некоторых случаях даже из двух соседних скважин получают нефти различного состава. Грубо говоря, можно считать, что нефть в США преимущественно метановая, в России и Румынии — нафтеново-ароматическая, в Иране — метаново-нафтеновая, на о. Борнео — ароматическая, нефть месторождения в Икринге (Англия) — метанового основания с высоким содержанием твердого парафина и т. д. Конечно, представленная здесь картина весьма упрощена, как показывает табл. 3. Более подробные сведения о составе сырых нефтей читатель найдет в литературе.
Нефть состоит в основном из углеводородов, однако в нефтях некоторых месторождений присутствует также небольшое количество органических соединений, содержащих серу, азот или кислород . Нефти всегда сопутствует природный газ, т.е. низшие газообразные парафины.
Первичное разделение нефти осуществляют перегонкой; жидкие продукты разгонки кипят в широком интервале температур и всегда состоят из смеси индивидуальных соединений. При перегонке получают следующие основные фракции:
ФракцияТ. кип., °С
Бензин 20—200
Керосин 175—275
Газойль 200—400Смазочные масла Выше 300
(могут перегоняться только в вакууме)
Мазут —
Пек или кокс—
Состав фракций нефти, кипящих до 100°, известен довольно точно. Вследствие большого числа изомеров полный анализ фракций, кипящих выше 100°*, невозможен, хотя отдельные простейшие ароматические углеводороды еще могут быть идентифицированы. Чтобы определить относительные количества парафинов, нафтенов и ароматических углеводородов в высших фракциях нефти, обычно пользуются методом Уотермена [4]. По этому методу сначала находят содержание ароматических углеводородов гидрированием или определением анилиновой точки; после гидрирования н
mirznanii.com
Углеводородный состав — бензин — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Углеводородный состав — бензин
Cтраница 1
Углеводородный состав бензина, % объемн. [1]
Углеводородный состав бензинов является одним из главных факторов, определяющих их склонность к нагарообразованию в двигателе. Анализ имеющихся данных показывает, что склонность автомобильных бензинов к нагарообразованию может зависеть, главным образом, от содержания в них непредельных и ароматических углеводородов. [3]
Углеводородный состав бензина зависит от его компонентного состава, то есть от соотношения процессов, производящих компаунды. [4]
Углеводородный состав бензинов является одним из главных факторов, определяющих их склонность к нагарообразованию в двигателе. Анализ имеющихся данных показывает, что склонность автомобильных бензинов к нагарообразованию может зависеть, главным образом, от содержания в них непредельных и ароматических углеводородов. [5]
Углеводородный состав бензинов каталитических процессов во многом зависит от свойств катализатора, соотношения катализатора и сырья, степени отработанности катализатора и поэтому может колебаться в значительных пределах. [6]
Углеводородный состав бензинов каталитического крекинга зависит от степени конверсии сырья ( суммарного выхода газа, бензина, легкого газойля с к.к. 270 С и кокса в % от сырья), температуры процесса, используемого катализатора и типа реактора. [7]
Определение углеводородного состава бензинов, выкипающих до 100 С, проводят на хроматографе с детектором по теплопроводности. [8]
Изучение
Исследованием углеводородного состава бензина карабулакской нефти установлено присутствие в нем 57 различных углеводородов. С), приведенные ниже, показали, что бензин отличается большим содержанием парафиновых углеводородов в основном нормального строения. Изопарафиновые углеводороды представлены молекулами с несколькими третичными углеродными атомами и молекулами, содержащими как третичные, так и четвертичные атомы углерода. Однако большую часть изопарафиновых углеводородов составляют углеводороды с одним третичным атомом углерода. [10]
При определении углеводородного состава бензинов по методу анилиновых точек в течение всего опыта необходимо перемешивать содержимое пробирки по мере нагревания до искомой температуры. Ранее перемешивание проводилось кольцевой проволочной мешалкой вручную, что было неудобно и не обеспечивало равномерности. [12]
Значительно различаются также углеводородные составы бензинов и фракций легкого газойля, полученных на цеолитсодержащем и аморфном алюмосиликат — ном катализаторах. Как видно из данных табл. 16, бензины, полученные на цеолитсодержащих катализаторах, практически одинаковы по углеводородному составу, в то время как бензины, полученные при тех же условиях крекинга на аморфном алюмосиликатном катализаторе, содержат больше н-парафинов и непредельных углеводородов ( соответственно на 5 5 и 7 6 %), а нафтеновых и ароматических меньше ( на 3 2 и 10 0 %, соответственно), чем бензины, полученные на цеолит — содержащих катализаторах. [13]
Комбинированным методом исследован углеводородный состав бензинов небитдагских пефтсй ( из красноцветной толщи и из акчагыльских отложений) и бензина из нефти девонских отложений миннибаевской структуры Роматпкипского месторождения. [14]
Установлено, что углеводородный состав бензина центрального Небит-Дага из красноцвета сильно отличается от состава занадпо-небит-дагского бензина из акчагыльского яруса повышенным содержанием нафтеновых ц нзопарафиновых углеводородов. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Углеводородный состав моторных топлив — Справочник химика 21
из «Состав и химическая стабильность моторных топлив»
Авиационные бензины компаундируют из бензинов прямой перегонки или каталитического крекинга с добавлением высокооктановых компонентов — изопарафиновых и алкилароматических углеводородов. В состав авиационных бензинов могут также входить бензины гидрогенизации, различных видов каталитического риформинга, изомеризации и других каталитических процессов переработки нефтяного сырья. [c.7]Поэтому в авиационные бензины входят углеводороды трех основных химических групп парафиновые, в том числе значительная доля изопарафзшовы , нафтеновые и ароматические. Непредельные углеводороды содержатся в незначительном количестве, причем отсутствуют наиболее реакционноспособные из них — диолефиновые, ароматические с непредельными боковыми цепями. Содержание непредельных углеводородов в авиационных бензинах регулируется требованиями стандартов. Так, по отечественным стандартам (ГОСТ 1012—54 и 5760—51) йодное число бензинов не должно превышать 6—12 г Гг/ЮО г, что соответствует содержанию непредельных углеводородов примерно 3—6 вес. %. В зарубежных, например американских, стандартах этот показатель для бензинов не нормируется. [c.7]
Изопарафиновые углеводороды добавляют в авиационные бензины в виде алкилатов или изооктана [21]. [c.9]
Нафтеновые углеводороды представлены пяти- и шестичленными, причем первые преобладают в парафинистых бензинах, а последние — в бензинах, богатых нафтенами. [c.9]
Современными методами анализа топлив точной ректификацией, хроматографией, каталитическим гидрированием, спектральным анализом и др. [9, 24, 25] можно более успешно исследовать и индивидуальный углеводородный состав бензинов [12, 25]. На выделение прежними методами из бензина 70 углеводородов потребовалось 20 лет работы целой лаборатории [26]. [c.10]
За последние 10—12 лет в бензинах идентифицированы новые углеводороды, например бициклические нафтены. Во фракции 125— 150° С нафтеновой малосернистой нефти идентифицировано 18 би-щиклических углеводородов Се — Сд [27], а во фракции 70—180° С другой нафтеновой нефти (балаханской) — 20 бициклических углеводородов Се—С9 преимущественно с мостиковыми связями [28]. [c.10]
Эта закономерность, возможно, является общей для всех нефтей. Сведения об основных углеводородах, идентифицированных в бензинах прямой перегонки и каталитического крекинга, можно найти в работах [8—11, 21—23, 26]. [c.10]
Состав авиационных бензинов и их компонентов, полученных я результате направленных каталитических процессов, менее разнообразен, в них содержатся узкие группы углеводородов одного класса или даже один основной углеводород, что и является целью этих процессов. [c.10]
Следовательно, в авиационных бензинах почти не содержится малостабильных, склонных к самопроизвольному быстрому окислению или другим химическим изменениям углеводородов. Однако, как показано ниже, углеводороды бензинов, достаточно устойчивые в чистом виде, в присутствии инициаторов в определенных условиях могут претерпевать значительные изменения, приводящие к ухудшению свойств товарного бензина. [c.10]
Состав автомобильных бензинов стандартами не нормируется, но косвенно он регулируется требованиями, предъявляемыми к их октановому числу, фракционному составу и химической стабильности. [c.11]
Кроме углеводородов основных групп, содержащихся в авиационных бензинах и рассмотренных выше, в автомобильных бензинах имеется значительное количество (иногда до 50%) непредельных углеводородов различного строения. Наряду с этим в них содержатся сравнительно более высококипящие ароматические, нафтеновые и парафиновые углеводороды. Соотношение углеводородов основных химических групп также значительно отличается от соотношения их в авиационных бензинах и обусловлено главным образом долей продуктов крекинга и риформинга, вовлеченных в бензин. [c.11]
Сведения о содержании групп углеводородов в бензинах прямой перегонки, компонентах автомобильных бензинов имеются в работах [10—12, 29, 31, 32]. В табл. 2 приведен примерный углеводородный состав товарных автомобильных бензинов и их основных компонентов, получаемых вторичными процессами переработки нефти. [c.11]
Такие компоненты автомобильных бензинов, как бензины прямох перегонки, термического и каталитического крекинга, содержат сравнительно немного ароматических углеводородов их больше в бензинах каталитического крекинга (15—20%). В отличие от бензинов крекинга бензины каталитического риформинга богаты ароматическими углеводородами (50%). Соотношение парафиновых и нафтеновых углеводородов в бензинах зависит в основном от характера исходного сырья. Бензины каталитического крекинга содержат значительное количество парафиновых углеводородов, преимущественно умеренно разветвленных. [c.11]
Углеводородный состав бензинов каталитических процессов во многом зависит от свойств катализатора, соотношения катализатора и сырья, степени отработанности катализатора и поэтому может колебаться в значительных пределах. По мере снижения активности катализатора различия в углеводородном составе бензинов каталитического и термического крекинга стираются [10]. [c.11]
Каталитического крекинга (одноступенчатого) тяжелого сырья (к. к. 206° С). [c.12]
Как можно судить по рассмотренным данным, содержание ароматических углеводородов во всех товарных автомобильных бензинах (кроме бензинов катали
www.chem21.info
Углеводородный состав прямогонных бензинов — часть 2
В углеводородах смазочных парафиновых и ароматических углеводородов. Отсюда следует вывод, что фракции смазочных масел содержат углеводороды с конденсированными кольцами. Типичное смазочное масло (индекс вязкости равен 100), полученное из нефти метанового основания, представляет собою смесь жирно-ароматических и жирно-нафтеновых углеводородов, у которых на долю ароматических и нафтеновых циклов падает 25% углеродных атомов, а 75% углеродных атомов — на долю парафинов (вероятно, в виде боковых алкильных цепей). В смазочном масле с индексом вязкости 30, полученном из нефти нафтенового основания, доля углеродных атомов боковых парафиновых цепей составляет 45%, а 55% падает на долю нафтеновых и ароматических циклов. В обоих случаях боковые насыщенные цепи, вероятно, разветвлены.
Больше всего внимания исследователи уделяли выяснению состава бензинов как вследствие сравнительной простоты такой задачи, так и вследствие связи между составом бензина и его октановым числом. В литературе можно найти описания подробных исследований американских, советских и других бензинов прямой гонки. В табл. 5 приведен перечень углеводородов, обнаруженных в американском депентанизированном бензине прямой гонки, полученном из нефти месторождения в Понка-Сити (температуры кипения низших углеводородов помещены в приложении, стр. 411 разгонкой, также осуществляемой под давлением. Эти газы называют обычно «жидкими газами».
Химическое использование низших парафинов, получаемых из природного газа, детально описывается в последующих четырех главах. Этан почти исключительно используют для производства этилена пиролизом. Пропан подвергают пиролизу с целью получения этилена и пропилена, а также окисляют воздухом в смесь кислородсодержащих продуктов. Около двух третей всего количества бутанов дегидрируют в бутилены, а остальную треть окисляют воздухом. Использовать природный газ для получения всех перечисленных продуктов выгодно только вблизи мест его добычи или в местах, расположенных на таком расстоянии, когда стоимость его перекачки по трубопроводу еще оправдывает себя экономически.
3. Разделение сырой нефти
Первичная перегонка сырой нефти с получением шести довольно широких фракций, является лишь очень грубым разделением. Упрощенная схема такой первичной перегонки приведена на рис. 1.
Рис. 1. Первичная перегонка сырой нефти
Первая стадия перегонки называется стабилизацией. Она заключается в удалении части бутанов и всего количества пропана, этана и метана, которые в противном случае могут придать бензину нежелательно высокое давление пара. Эту операцию обычно проводят под умеренным давлением (3 — 5 ата) и получают жидкий дистиллят, состоящий из пентанов и более легких углеводородов. Дистиллят можно в свою очередь подвергнуть стабилизации повторной фракционированной разгонкой; при этом в кубовом остатке получают нормальный пентан и изопентаны.
Вторую стадию перегонки нефти проводят при атмосферном давлении. Как показано на рис. 1, из колонны отбирают несколько фракций; кубовые остатки разделяют затем перегонкой в вакууме, иногда с водяным паром, на высококипящие фракции и на неперегоняющиеся тяжелые остатки. На рис. 1 рядом с названием фракции указан нижний предел ее кипения; в последней колонне давление при указанных температурах равно 50 — 75 мм рт. ст.
Продуктами первичной перегонки сырой нефти, как и следовало ожидать при принятом способе ее осуществления, являются смеси углеводородов. Индивидуальные простейшие углеводороды, присутствующие в первых фракциях, можно выделить, лишь используя более усовершенствованные методы ректификации.
Температуры кипения низших парафинов, нафтенов и ароматических углеводородов помещены в приложении. Большинство из перечисленных в приложении углеводородов уже было обнаружено в тех или иных образцах сырой нефти. Производные циклопропана и циклобутана не включены в это приложение, поскольку нет никаких доказательств их присутствия в сырой нефти и, следовательно, в каком-либо продукте ее переработки.
Все низшие парафины до пентанов включительно можно отделить друг от друга фракционированной разгонкой. В случае углеводородов с шестью или более атомами углерода число изомеров быстро увеличивается с увеличением молекулярного веса; ввиду этого, а также в связи с присутствием среди углеводородов с шестью и более атомами углерода, помимо парафинов, также нафтеновых и ароматических углеводородов простая перегонка становится неэффективной. Следует особо подчеркнуть, что выделение высших членов гомологических рядов углеводородов простыми физическими средствами почти невозможно из-за большого числа изомеров. Таким образом, углеводороды сложного строения приходится синтезировать из более простых; это одна из причин, определяющих важное значение низших парафинов и олефинов для промышленности химической переработки нефти. Число возможных изомеров в трех рассматриваемых рядах углеводородов (не считая геометрических изомеров) указано в табл. 9.
нефть углеводород перегогка бензин
4. Получение базовых бензинов
Основная масса высокооктановых, бензинов как автомобильных, так и авиационных представляет собой смесь преобладающего по объему основного (базового) бензина и высокооктановых компонентов (одного или нескольких). В качестве базовых бензинов используют бензины прямой перегонки нефти, каталитического ри- форминга, каталитического крекинга, гидрокрекинга, в меньшей степени — бензины термических процессов.
Прямая перегонка нефти
Ресурсы нефтей, позволяющих получать прямогонные бензины с хорошим (выше 70) и даже удовлетворительным (65 — 70) октановым числом по моторному методу, весьма ограничены. К числу их относятся некоторые нефти Азербайджана, Средней Азии, Краснодарского края, Сахалина и др. (табл. 5).
Даже для этих нефтей наблюдается более или менее быстрое снижение октанового числа фракций с повышением конца кипения, что ограничивает использование всей бензиновой фракции (до обусловленного стандартом конца выкипания 180 — 185 °С) или требует повышенного расхода высокооктановых компонентов при получении товарного бензина. Однако для нефтей, приведенных в табл. 5, наблюдается значительно более плавное снижение октанового числа с повышением температуры отбора фракции, чем для нефтей преобладающего типа, что позволяет в некоторых случаях использовать всю бензиновую фракцию (до 180°С).
Почти все нефти Урало-Волжского бассейна, Казахстана, а также большая часть нефтей разведанных месторождений Западной Сибири характеризуются преобладанием в бензиновых фракциях нормальных парафиновых углеводородов и, следовательно, низкими октановыми числами бензинов.
В табл. 6 представлены, октановые числа бензиновых фракций наиболее типичных нефтей указанных месторождений.
Резкое снижение октанового числа с утяжелением фракций (данной нефти) обусловлено наличием в этих бензинах так называемых детонирующих центров, т. е. нормальных парафиновых углеводородов с соответствующими температурами кипения (например, н-гептана).
Таблица 5. Выходы и октановые числа бензиновых фракций некоторых нефтей с пониженным содержанием нормальных парафиновых углеводородов в бензине
mirznanii.com
Углеводородный состав топлив — Справочник химика 21
Углеводородный состав топлив [c.97]УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ ТОПЛИВ [c.76]
Углеводородный состав топлив зависит от природы перерабатываемой нефти и применяемых в технологии переработки нефтехимических процессов. Обобщенные данные углеводород- [c.9]
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ГРУППОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ ТОПЛИВ РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ [c.187]
Общая характеристика и групповой углеводородный состав топлив 191 [c.191]
В процессе очистки бокситом бромное число и углеводородный состав топлив не изменяется, а другие показатели качества остаются в пределах нормы ГОСТа. [c.150]
Углеводородный состав топлив (в % вес.) [c.55]
Углеводородный состав топлив определяли двумя методами [c.56]
Групповой углеводородный состав топлив (в вес. %) представлен ниже [c.10]
В табл. 6 и 7 даны основные физико-химические характеристики образцов топлив ТС-1, РТ и Т-8, а в табл. 8 -групповой углеводородный состав топлив ТО-1, определенный масс-спектральным методом. [c.35]
Совершенно очевидно, что оценивать эксплуатационные качества топлив по суммарному количеству кислородных соединений недостаточно. Важно еще представлять себе соотношение мономеров и полимеров, а также насколько быстро изменяется содержание последних. По-видимому, возможно затормозить процесс окислительного уплотнения, ограничив его образованием кислородных соединений, растворимых в топливе. Для осуществления такого направленного окисления можно было бы использовать не только определенный углеводородный состав топлив, но и стабилизирующие присадки, тормозящие процесс окислительного уплотнения. [c.258]
Физико-химические свойства и групповой углеводородный состав топлив, полнота сгорания которых в высотных условиях показана на рис. 90 и 91 [c.221]
Физико-химические свойства и групповой углеводородный состав топлив, данные испытания которых на полноразмерных двигателях приведены [c.222]
Б связи с быстрым развитием реактивной техники подбор топлив для этих двигателей в последнее время приобретает особое значение. Для успешного решения этой задачи надо хорошо знать углеводородный состав топлива. Углеводородный состав топлив для турбо-реактивных двигателей определяет их эксплуатационные свойства. Высокое содержание ароматических углеводородов вызывает повышенное отложение нагара при сгорании таких топлив. Соотношение между содержанием нафтеновых и парафиновых углеводородов и их строение определяют значение плотности и теплотворной способности топлива. [c.15]
Углеводородный состав топлив определяли двумя методами сульфированием с последующим определением парафинов и нафте-нов по анилиновым точкам (метод ГрозНИИ) и хроматографией на силикагеле (метод ВНИИ НП). Оба метода дали достаточно хорошее совпадение результатов (табл. 2). [c.56]
Повышение степени сжатия дизельных топлив способствует уменьшению влияния их углеводородного состава на моторные качества [208, стр. 46]. Причина этого явления в том, что при высоких температурах, которые развиваются в цилиндре двига теля в условиях высокого сжатия, в реакции распада вовлекаются новые термически стабильные и поэтому нереакционноспособные в обычных условиях углеводородные группы. Достижение температур сжатия, превышающих границы устойчивости наиболее стабильных углеводородов, приведет к тому, что углеводородный состав топлив вообще практически не будет влиять на их воспламенение, но в современных двигателях такие температуры пока недостижимы. [c.115]
Температура застывания характеризует ту минимальную температуру, при которой обеспечивается перекачка или транспортировка топлива. Она зависит от фракционного состава увеличение содержания легких фракций снижает температуру застывания. На температуру застывания дизельного топлива также оказывает влияние углеводородный состав топлив и строение углеводородов. Значительное содержание нормальных парафиновых углеводородов повышает, а сильпоразветвленных углеводородов изомерного строения — снижает температуру застывания дизельных топлив. В зависимости от марки дизельного топлива ГОСТами регламентируется температура застывания в довольно широких пределах от —10 до —60 °С. [c.40]
Более высокие значения люминометрического числа и высоты иекоптящего пламени наблюдаются для топлив, вырабатываемых по ГОСТ 305—73 из нефтей парафинового основания, чем вырабатываемых по ГОСТ 4749—73 из нефтей нафтенового основания. Плотность в значительной мере характеризует углеводородный состав топлив, а, следовательно, и их люмино-метричеокое число. Это подтверждают данные, приведенные на рис. 1. Пользуясь кривой, изображенной на рис. 1, можно получить приближенные значения люминометрического числа дизельных топлив относительной плотности от 0,81 до 0,88. [c.140]
В приборе ТСРТ-2 в диапазоне температур 130—180° С окисляли полученные различными гидрогенизационными процессами топлива Т-8 и Т-6, различающиеся химическим и фракционным составом. В процессе окисления топлива изучали кинетику расходования кислорода, определяли количество образующихся продуктов окисления и их характер. Результаты Сопоставляли с данными по окислению прямогонного топлива Т-1. Показано, что на склонность топлив к окислению существенное влияние оказывает их фракционный состав и особенно азотистые основания, которые инициируют окисление топлив. Углеводородный состав топлив предопределяет характер продуктов, образующихся при окислении. [c.167]
Для прямогонных топлив их термическая стабильность определяется, в основном, содержанием гетероорганических соединений, среди которых наиболее отрицательное влияние оказывают продукты смолистого характера, а такасе сернистые соединения и азотистые основания [8J. Определенное влияние на образование осадков при нагреве топлив до высоких температур оказывает и углеводородный состав топлив [8-11]. [c.4]
Групповой углеводородный состав топлив, определенный по масс-спектральному методу, представлен в табл. 4. Здесь же дл
www.chem21.info
Углеводородный состав прямогонных бензинов — часть 3
Таблица 6. Выходные и октановые числа бензиновых фракций нефтей основных месторождений [1]
Такие же результаты можно получить и применяя цеолиты, способные адсорбировать н-парафиновые углеводороды. Однако достигаемое после такой «денормализации»* бензинов октановое число не превышает 74 — 76, не говоря уже о значительном снижении выхода целевого продукта. Практически в качестве базовых бензинов используют только легкие фракции парафинистых нефтей: н. к. — 62°С, н. к. — 85°С, да и то не для всех товарных бензинов.
Возвращаясь к бензинам прямой перегонки, получаемым из нафтеновых нефтей, можно отметить, что как базовые компоненты авиационных бензинов они обладают достаточно высокими антидетонационными свойствами при работе и на бедных, и на богатых смесях:
Наиболее распространенной схемой получения прямогонных компонентов бензина является атмосферная перегонка нефти с отбором широкой фракции до 180 °С и последующая вторичная перегонка этой фракции на компоненты. При вторичной перегонке отбирается «головка» бензина (н.к. — 62°С или н.к. — 85°С), которую можно использовать как компонент товарного бензина или передать на облагораживание (каталитическую изомеризацию). При перегонке высокооктановой нефти конец кипения отбираемого легкого бензина в соответствии с требуемым октановым числом можно повысить.
Более тяжелую часть бензина (85 — 180°С, 105 — 180°С или 140 — 180 °С) обычно направляют на каталитический риформинг для получения высокооктанового компонента бензинов. Фракцию 140 — 180°С можно также использовать как компонент реактивного топлив.
5. Фракционный состав нефти
Фракционный состав нефти и нефтепродукта определяют путем перегонки и ректификации.
Перегонка (дистилляция) — это физический метод разделения, основанный на испарении жидкости и конденсации паров, обогащенных легколетучим компонентом. Термин «дистилляция» означает «разделение по каплям» или «стекание по каплям». История перегонки насчитывает около 3500 лет. В древности с помощью перегонки получали розовое и другие эфирные масла, дистиллированную (пресную) воду из морской, использовали перегонку для приготовления микстур и напитков.
mirznanii.com
Углеводородный состав прямогонных бензинов — часть 5
Часто для практических целей знание индивидуального состава не обязательно, а достаточна информация о групповом составе исследуемого образца. При определении группового углеводородного состава компоненты бензиновых фракций делят по типу молекул, т. е. находят содержание алканов, циклоалканов, аренов и алкенов (если последние содержатся в исследуемом образце).
Для определения индивидуального и группового состава бензиновых фракций используют различные методы анализа, среди которых главное место занимают инструментальные методы.
7. Индивидуальный углеводородный состав
При анализе состава бензиновых фракций широко используют газожидкосую хроматографию. Для получения достоверных результатов хроматографического разделения нефтяных фракций необходимо правильно подобрать неподвижную фазу, которая обеспечила бы максимально четкое разделение компонентов, и правильно выбрать режим разделения (размеры колонки, температуру, скорость газа-носителя, объем вводимой для анализа пробы и т. д.).
На современных хроматографах анализ можно проводить как при постоянной температуре (т. е. температура колонки, детектора н места ввода пробы во время всего анализа остается неизменной), так и при изменяющейся температуре. Если анализируемая смесь имеет широкий интервал температур кипения (например, фракция бензина н. к.— 180 °С), анализ проводят при постепенно повышающейся температуре, причем изменение температуры идет по заданному режиму. Такой метод анализа называют газовой хроматографией с программированием температуры. Скорость подъема температуры может изменяться в широком интервале (от 0,1 до нескольких °С/мин). Использование хроматографии с программированием температуры позволяет получить четкое разделение компонентов при одновременном сокращении времени анализа. Еще больше сократить время анализа и получить качественные хроматограммы позволяет одновременное программирование температуры и скорости газа- носителя.
Рис. 4.1. Схема анализа фракции н. к. —200 °С
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО СОСТАВА ФРАКЦИИ ПРЯМОГОННОГО БЕНЗИНА н.к. — 150°С
К настоящему времени разработано и используется несколько схем хроматографического анализа бензиновых фракций с различными пределами выкипания и разного происхождения. В нашей стране широко используют схему и методику анализа прямогонной бензиновой фракции и. к.— 150 °С, разработанные Ал. А. Петровым с сотрудниками в середине 70-х годов. Эта фракция представляет собой очень сложную смесь, в нее входят алканы нормального и изостроения, циклоалканы и арены (гомологи бензола) — всего около 200 различных углеводородов. Для анализа из исходной нефти отбирают фракцию н. к. — 200 °С, затем с помощью жидкостной адсорбционной хроматографии на силикагеле (марки АСК) отделяют алкано- циклоалкановые углеводороды от аренов. Индивидуальный состав последних определяют методом газожидкостной хроматографии на капиллярной колонке. Алкано-циклоалкановую часть фракции на ректификационной колонке эффективностью 25— 50 теоретических тарелок разгоняют на фракции н. к.— 125 °С и 125—150 °С, которые затем раздельно анализируют на капиллярной колонке. Схема анализа приведена на рнс. 4.1.
Анализ алкано-циклоалкановых углеводородов фракции н. к.— 125 °С
Определение индивидуального состава этой фракции проводят методом газожидкостной хроматографии на капиллярной колонке. Для анализа используют хроматограф с ионизационно- пламенным детектором. В качестве газа-носителя можно использовать азот, гелий, аргон, водород.
Рис. 4-2. Хрома гографнчсскнй пик
Металлическая колонка (медная, стальная и т. п.) имеет длину 50 или 100 м и внутренний диаметр 0,25—0,3 мм. На внутреннюю поверхность капилляра наносят неподвижную жидкую фазу —сквалан (2,6,10,15,19,23- гексаметилтетракозан). Сквалан наносят на внутреннюю поверхность капилляра в виде 20 %-го раствора в ацетоне с помощью специального устройства — наполнителя для капиллярных колонок. Затем колонку помещают в термостат и продувают газом-носителем при температуре, близкой к максимальной температуре хроматографического опыта.
Для проведения анализа данной фракции бензина необходимо, чтобы капиллярная колонка обладала достаточной эффективностью, Эффективность колонки определяется числом теоретических тарелок (ЧТТ), которое определяют по какому- либо углеводороду, например н-гекеану, при 70 °С и скорости газа-носителя 1—2 с.м3 /мин. Определение числа теоретических тарелок (ЧТТ) проводят по формуле:
где t время удержания компонента, мм или см; b -ширина хромато-
графического пика па половине его высоты, мм п.пт см (рис. 4 2).
Для работы пригодны колонки, ЧТТ которых находится в пределах 50—70 тыс., что указывает на высокую эффективность приготовленной капиллярной колонки и ее пригодность для анализа такой многокомпонентной смеси, как фракция прямогонного бензина.
Получение калибровочных смесей алканов и цнклоалканов. Для качественной расшифровки хроматограмм при анализе бензина необходим набор индивидуальных углеводородов или их смесей. Удобным методом получения смесей известного состава является изомеризация углеводородов (к-октана, изооктана, н-нонана). Изомеризацию проводят и присутствии бромида или хлорида алюминия. Получаемые так называемые калибровочные смеси являются вторичными эталонами, состав которых определен с помощью специально синтезированных углеводородов. Для получения калибровочной смеси в колбу вводят 5—10 мл углеводорода, добавляют кусочек свежего бромида (хлорида) алюминия (~10% по массе) и оставляют на 20—24 ч при комнатной температуре. Для изомеризации изоок- тана достаточно 6—8 ч. Для прекращения реакции необходимо слить верхний бесцветный слой нзомеризата, нейтрализовать его 40 %-м раствором КОН, отделить углеводородный слой, промыть ого водой, высушить и перегнать. Изомеризация протекает по ступенчатому механизму:
На начальных стадиях изомеризации в основном происходит накопление изомеров того же типа замещения или отличающихся на один третичный атом углерода, так как реакции, идущие с изменением числа третичных атомов углерода, протекают значительно медленнее. Между моно- и дизамещенными изомерами, независимо от степени превращения исходного углеводорода, устанавливаются соотношения, близкие к равновесным. Это позволяет, используя эталонные углеводороды, расшифровать состав калибровочных смесей алканов. Вследствие протекания вторичных процессов (алкилирования—деалкили- рования) в составе нзомеризатов обнаруживаются углеводороды С4 —С7 и С9 .
Изомеризация цнклоалканов в присутствии бромида алюминия протекает гораздо быстрее (5—10 мин).
При изомеризации н-октана в изомернзате преобладают монозамещенные изомеры, при изомеризации 2-метилгептана наряду с монозамещенными изомерами образуется много дизамещенных, а при изомеризации изо- октана (2,2,4-триметилпентана) получаются как три-, так и ди- замещенные изомеры. В табл. 4.2 приведены углеводороды, найденные в нзомеризатах алканов, на рис. 4.3 — хроматограмма изомеризата изооктана.
Таблица 4.2. Углеводороды, определенные хроматографически в изомеризатах алканов, и порядок их выхода
Рнс. 4,3. Хроматограмма изомеризата изооктана
Неподвижная фаза — сквалан. Отнесение пиков см. в табл. 4.2
Выполнение анализа. В состав этой фракции входят углеводороды до C8 включительно. Хроматографичсский анализ этой фракции проводится при нескольких температурах: 30, 50 и 70 «С. Проводя анализ при разных температурах, используют известный эффект изменения относительного времени удерживания ряда углеводородов при изменении температуры колонки. Различия в изменении времени удерживания для изомерных углеводородов используют для подтверждения их нахождения в данном хроматографическом пике. Так, при анализе бензиновой фракции н. к.— 125 °С (температура колонки 30 °С) метил- циклогексан, 1,1,3-триметилциклопентан и 2,2-диметилгексан выходят одним хроматографическнм пиком, а при 70 °С эти углеводороды разделяются; 1,2-транс-диметилциклогексан, н-октан и 1,2,3,4-транс, транс,транс-тетраметилциклопентан при 50°С выходят совместно, а при 70 °С — разделяются. Кроме того, с увеличением температуры анализа время выхода циклоалканов увеличивается относительно эталонн
mirznanii.com