Топливо, смазочные материалы и технические жидкости. Остриков В.В - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

к окислению, в их присутствии улучшаются противодетонационные свойства топлива для карбюраторных двигателей. По
той же причине арены нежелательны в дизельном топливе, поскольку увеличивают период задержки самовоспламенения,
что способствует жёсткой работе дизеля.
Элементный состав сырой нефти включает в себя не только органические соединения, но и многие другие (в незначи-
тельных количествах), например, гетероорганические – смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты, карбены, карбоиды.
Смолы – это высокомолекулярные полициклические нейтральные кислородсодержащие соединения, в состав которых
также могут входить сера, азот и некоторые металлы. Обычно это жидкие (или полужидкие) вещества темно-коричневого
цвета, обладающие высокой красящей способностью и легко растворимые во многих нефтепродуктах и органических рас-
творителях (бензоле, хлороформе и др.).
Асфальтены – это высокомолекулярные твёрдые и мазеобразные вещества (при нагревании выше 327 °С они разлага-
ются с образованием газа и кокса) чёрного или тёмно-бурого цвета, тяжелее воды (их плотность выше 1000 кг/м
3
), раствори-
мые в сероуглероде, тетрахлоруглероде и других сильных органических растворителях, но не растворяющиеся в низкокипя-
щих алканах. Чем выше содержание смол в нефти, тем больше находится в ней и асфальтенов.
Асфальтогеновые (полинафтеновые) кислоты – это смолистые вещества, входящие в состав высокомолекулярных
частей нефти.
Карбены – это продукты уплотнения и полимеризации асфальтенов, они растворимы в сероуглероде и пиридине, но не
растворимы в тетрахлоруглероде.
Карбоиды – это комплекс высокомолекулярных соединений (твёрдые вещества чёрного цвета), образующихся при
окислении и термическом разложении нефти, они нерастворимы в органических и минеральных растворителях. В элемент-
ном составе карбенов и карбоидов присутствует больше углерода, чем в смолах и асфальтенах, но меньше водорода.
Наиболее представительными группами гетероорганических соединений являются смолы и асфальтены. Карбены и
карбоиды в сырой нефти обычно отсутствуют – являясь результатом термических, термокаталитических или термоокисли-
тельных превращений нефти, они находятся в отработанных моторных маслах или присутствуют в составе нагаров цилинд-
ропоршневой группы.
В состав смол и асфальтенов входят: углерод (до 88 %), водород (до 10 %) и гетероатомы (до 14 %) – обычно это кисло-
род, азот, сера и металлы.
По массовому содержанию смолисто-асфальтеновых веществ нефти разделяют на малосмолистые (до 10 % смол), смо-
листые (10…35 % смол) и высокосмолистые (свыше 35 % смол).
Кислородные соединения в нефти представлены в основном в виде органических кислот, фенолов и рассмотренных
выше смолисто-асфальтеновых веществ. В основном – это нафтеновые соединения (С
n
H
2n – 2
O
2
), относящиеся к числу карбо-
новых кислот, – труднолетучие жидкие, иногда и твердые вещества, плохо растворимые в воде. Они не вызывают коррозию
чёрных металлов, но интенсивно взаимодействуют с цветными металлами (особенно с цинком и свинцом), образуя соли.
Азотистые соединения в нефти присутствуют в небольших количествах – десятые и даже сотые доли процента, но в
отдельных редких случаях эта величина может доходить до 1,7 %. Неприятный запах нефти обусловлен присутствием в ней
этих соединений.
Если содержание кислорода (0,05…3,6 %) и азота (0,02…1,7 %) в нефти незначительное, то содержание серы находится
в довольно широких пределах: от тысячных долей до 6 – 8, а порой и до 14 %. Причем сера и её соединения практически
всегда присутствуют в сырой нефти, добываемой в России.
По содержанию серы нефти делятся на
малосернистые
(до 0,5 % мас.),
средней сернистости
(до 1,0 %),
сернистые
(до
3,0 %) и
высокосернистые
(более 3 %).
Чем выше температура кипения входящих в состав нефти углеводородов, тем больше в такой нефти содержание серы.
Соединения серы способствуют отложению смол, в соединениях с водой инициируют интенсивную коррозию стальных де-
талей, они токсичны, загрязняют окружающую среду, имеют неприятный запах.
Различают активные и неактивные сернистые соединения, входящие в состав нефти. Активные соединения – это эле-
ментарная сера S, сероводород H
2
S, меркаптаны RSH (органические соединения, в состав которых входят углеводородный
радикал R и тиольная группа SH), неактивные – это сульфиды RSR, дисульфиды RS
2
R, полисульфиды RS
n
R и т.п.
Меркаптаны – это летучие жидкости с неприятным запахом и со слабокислотными свойствами, мало растворимы в во-
де, хорошо растворимы в спирте и эфире.
Наличие в нефтепродуктах меркаптанов, являющихся ярко выраженным представителем коррозионно-активных соеди-
нений, ускоряет процессы окисления и смолообразования.
Присутствие в топливе меркаптанов вызывает интенсивный износ прецизионных пар деталей топливной аппаратуры,
приводит к образованию нагаров и смолисто-лаковых отложений на деталях цилиндропоршневой группы, осадков в топлив-
ных баках и резервуарах, предназначенных для хранения нефтепродуктов.
При действии меркаптанов на детали из бронзы, меди, цинка и кадмия образуются сложные химические соединения
(вязкие и липкие смолообразные осадки), плохо растворимые в топливе.
Меркаптаны являются термически неустойчивыми соединениями: при нагреве до 120 °С они практически не изменяют-
ся, в диапазоне 120…350 °С начинают разлагаться с выделением сероводорода, а при температурах 350…400 °С полностью
распадаются. Содержание меркаптанов в топливе строго нормируется.
Как правило, в готовой товарной продукции активные соединения не допускаются, поскольку они воздействуют на ме-
таллические поверхности (коррозируют стенки цистерн, резервуаров, трубопроводов и т.п.), их удаляют при очистке нефте-
продуктов.
В отличие от них, неактивные сернистые соединения непосредственно не вызывают коррозию металлов. Однако при
сжигании светлых нефтепродуктов образуются окислы серы SO
2
, SO
3
и пары воды, которые при соединении образуют сер-
нистую и серную кислоты, способствующие коррозии стальных деталей двигателя. Поэтому при использовании таких топ-
лив в двигателях все сернистые соединения становятся одинаково активными.
В небольших количествах в нефти растворены минеральные вещества и микроэлементы. В элементарный состав сы-
рой нефти в незначительных количествах входят металлы (более 30) и неметаллы (около 20).

Страницы