Топливо – горючие вещества, в основе состава которых лежит элемент углерод. Кроме углерода в топливе, как правило, присутствует водород, кислород, азот, сера и некоторые другие элементы. Топливо служит для получения тепловой энергии и как химическое сырье. В настоящее время за счет топлива получается около 90% энергии потребляемой человеком и более 80% различных химических продуктов, в том числе почти все синтетические материалы (пластмассы, каучук, волокна и т.д.).
Кроме углеродистых топлив в последнее время некоторое значение по объему потребления приобрело топливо термоядерное (тепло выделяется за счет синтеза ядер или распаде ядер тяжелых элементов).
Основным показателем достоинств любого топлива при его использовании является теплота сгорания (Q) (теплотворная способность), т.е. количество тепла, которое можно получить при сгорании единицы массы или объема топлива. Различают высшую теплоту сгорания (Qв), которая учитывает теплоту конденсации водяных и низшую теплоту сгорания (Qн), когда это тепло не учитывается.
Теплота сгорания измеряется в джоулях или калориях (1 Кал. = 4,19 Дж). Обычно теплота сгорания выражается в калориях или Джоулях на единицу топлива (удельная теплота сгорания). Для твердого или жидкого топлива единицей является килограмм (кДж/кг, ккал/кг), для газообразного – кубический метр: (кДж/м 3 , ккал/м 3).
Теплота сгорания определяется сжиганием навески топлива с кислородом в специальных приборах (калориметрическая бомба, проточный калориметр). Определенная таким образом теплота сгорания обозначается, как теплота сгорания в бомбе (Qб). Эта величина служит обычно для практической оценки топлива и с соответствующими поправками для всякого рода теплотехнических расчетов.
Все виды ископаемого топлива значительно разнятся друг от друга по теплоте сгорания, в то же время расчеты энергетических установок требуют применения единой системы оценки качества топлива с этой точки зрения.
Уже давно введена такая условная единица – так называемое условное топливо. Условное топливо (т.у.т.) определяет не теплоту сгорания 1 кг топлива, а количество топлива, способное дать при сгорании 7000 ккал. Введение такой единицы позволяет вести теплотехнические и технохимические расчеты и, прежде всего, составлять топливные балансы предприятий и районов на одной основе.
Общие запасы углеродного топлива на земле достаточны, чтобы обеспечить энергетику и химическое их использование в течение многих столетий развития человеческого общества.
Оценка запасов топлива может определяться в различных единицах, например, в тоннах, калориях, киловаттчасах. Определение в тоннах мало показательно из-за различия в качестве топлива, а в калориях из-за разных КПД топочных устройств.
Энергетическая ценность источников энергии определяется количеством энергии (в кВт-ч), которая может быть получена при сжигании 1 кг или 1 м 3 топлива. Энергетическая ценность некоторых видов топлива приведена ниже (для природного газа – в кВт-ч/м 3 , для остальных – в кВт-ч/кг):
Целесообразность применения некоторых источников энергии определяется не только их энергетической ценностью, но и запасами их в природе, географическим положением, доступностью и некоторыми другими факторами.
Следует иметь ввиду, что количественное выражение запасов топлива в виде возможной для получения энергии в кВт-ч или Джоулях не отражает полностью их истинную ценность, так как необходимо учитывать также ценность их как сырья для химических производств. В этом отношении нефть и газ в настоящее время значительно превосходят все другие виды топлива. Следует сказать также, что потенциально все топлива одинаково ценны.
Исключительно важным обстоятельством для оценки топлива является его агрегатное состояние. Топлива делятся на твердые, жидкие и газообразные. Твердые топлива – угли, горючие сланцы, торф, древесина исторически первыми выступили в человеческой практике. Появление двигателей внутреннего сгорания вызвало необходимость производства жидких или газообразных топлив. Решающее значение среди топлив стала играть нефть, а также природный газ.
Эти оба топлива, наряду с самой высокой теплотой сгорания, обладают также и другими преимуществами. Для их добычи нет необходимости строить шахты, специальные машины для их извлечения, дробления и обогащения. Дальний транспорт нефти и газа осуществляется по трубопроводам, что также в очень большой степени увеличивает экономическую эффективность их применения. В то же время возможность добычи и транспорта нефти и газа стало возможно только при наличии высокой техники бурения, мощных компрессоров и насосов, больших количеств высококачественных сталей и других условий, которые характерны для современного уровня развития промышленности. Экономические показатели добычи и применения нефти и газа значительно превосходят все другие виды топлива.
В настоящее время нефть и газ занимают ведущее положение в мировом топливно-энергетическом балансе.
Мировые достоверные запасы нефти оцениваются в 159 млрд. м 3 (136 млрд. т). При существующих объемах добычи нефти равных 3,9 млрд. м 3 (3,3 млрд.т) они будут исчерпаны за 41 год. Мировые запасы ископаемых углей оцениваются величиной более 1,12×1013 тонн. При существующих объемах добычи они будут исчерпаны через более чем полтора тысячелетия.
Суммарные разведанные запасы природного газа не Земле оцениваются в 150×1012 м 3 . Россия является крупнейшей мировой державой по запасам природного газа, которые составляют до 30% мировых разведанных запасов.
В народном хозяйстве РФ расход топлива распределяется следующим образом:
По отдельным отраслям потребление топлива составляет:
В так называемых огнетехнических цехах предприятий доля топлива составляет:
Контрольные вопросы к теме V
«Топливо и энергия в химической промышленности»
1. Какие виды энергии и с какой целью используются в химической промышленности?
2. Что такое энергоемкость химического производства и на какие классы она делится? Приведите примеры.
3. Перечислите основные источники энергии и классифицируйте их.
4. Чем характеризуемся энергетическая ценность химического топлива?
5. На чем основано использование водорода в энергетике?
6. В чем особенности и преимущества использования новых видов энергии в химическом производстве?
7. Перечислите основные пути рационального использования энергии в химической промышленности.
8. Что такое вторичные энергетические ресурсы (ВЭР)? Приведите пример.
9. Для каких целей используются в химической промышленности плазмохимические процессы?
Раздел 2. Технология органических и неорганических веществ
Углеводородное топливо – это горючее вещество, состоящее из соединений углерода и водорода. К ним относятся жидкие нефтяные топлива (автотракторные, авиационные, котельные и другие…) и углеводородные горючие газы (метан, этан, бутан, пропан, их природные смеси и другие…). Чем выше содержание в углеводородном топливе водорода, тем больше его массовая теплота сгорания.
Углеводородное топливо представляет собой жидкость сложного состава, состоящую из большого количества индивидуальных углеводородов. Такая жидкость не имеет определенной температуры кипения, процесс кипения происходит в некотором интервале температур. Характерными точками фракционного состава обычно считают температуру начала кипения, температуру выкипания 10, 50, 90 % объема топлива и температуру конца кипения.
Источниками углеводородного топлива являются сырая нефть и природный газ.
Теплота сгорания углеводородных топлив зависит от химического состава и строения индивидуальных углеводородов, входящих в состав топлива, и для углеводородов различных групп находится в пределах 9500 - 10 500 ккал/кг(кДж/кг).
Метан
Простейший углеводород, бесцветный газ без запаха, химическая формула – СН 4 . Малорастворим в воде, легче воздуха. Метан нетоксичен и неопасен для здоровья человека. Накапливаясь в закрытом помещении, метан взрывоопасен. Взрывоопасен при концентрации в воздухе от 4,4 % до 17 %.Метан – наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности. Метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Молярная масса =16,04г/моль. Температура плавления –182,49°С, кипения –161,58°С. Плотность =0,7168кг/м 3 .
Этан
С 2 Н 6 – органическое соединение, второй член гомологического ряда алканов. В природе содержится в составе природного газа, нефти и других углеводородах. По сравнению с метаном и пропаном более пожара - и взрывоопасен. Малотоксичен. Основное использование этана в промышленности – получение этилена. Этан при нормальных условиях – бесцветный газ, без запаха и вкуса. Молярная масса =30,07г/моль. Температура плавления −182,81 °C, кипения −88,63 °C. Плотность =1,342 кг/м 3 .
Пропан
С 3 Н 8 – органическое вещество класса алканов. Содержится в природном газе. Чистый пропан не имеет запаха, однако в технический газ могут добавляться компоненты, обладающие запахом (Бытовой газ). Как представитель углеводородных газов пожара - и взрывоопасен. Малотоксичен. Очень малорастворим в воде. Образует с воздухом взрывоопасные смеси при концентрации паров от 2,1% до 9,5 %. Температура кипения –42,1°С, плавления –187,6°С. Молярная масса =44,1г/моль. Плотность =2,019кг/м 3 . Пропан используется в промышленности для сварки, резки металла и в заготовительных работах; в быту для подогрева воды, приготовления пищи и обогрева помещений; в последнее время широко используется в качестве автомобильного топлива (дешевле и экологически безопаснее по сравнению с бензином).
Бутан
С 4 Н 10 – органическое соединение, углеводород класса алканов. Бутан – бесцветный горючий газ, со специфическим запахом. Легковоспламеним, пределы взрываемости 1,9 – 8,4 % в воздухе по объёму. Температура плавления –138,4°С, кипения –0,5°С. Молярная масса =58,12г/моль. Плотность =2,703кг/м 3 . Бутан, также как и пропан, используется в быту для обогрева помещений и приготовления пищи.
Пропан – бутан
Это смесь двух нефтяных углеводородных газов, пропана С 3 Н 8 и бутана С 4 Н 10 . Пропан – бутановая смесь в газообразном состоянии является бесцветной, не ядовитой, тяжелее воздуха, имеет резкий запах. Пропан – бутановые смеси широко используется в промышленности для сварки и резки. Также эта газовая смесь используется в качестве автомобильного топлива.
Авиационное топливо
Это горючее вещество, вводимое вместе с воздухом в камеру сгорания двигателя летательного аппарата для получения тепловой энергии в процессе сжигания. Делится на два типа – авиационные бензины и реактивное горючее. Авиационный бензин применяется, как правило, в поршневых двигателях, реактивное горючее в турбореактивных двигателях. Также известны разработки дизельных поршневых авиационных моторов, которые использовали дизельное топливо, а в настоящее время - керосин. Также необходимо отметить, что авиационные топлива применяются не только в авиационной технике. Основная область применения авиационных бензинов - топливо поршневых двигателей.
Котельное нефтяное топливо
Жидкое котельное топливо - топливо, применяемое в стационарных котельных установках, в промышленных печах различного назначения. В зависимости от вида сырья жидкие котельные топлива бывают: нефтяные, получаемые из нефтяных остатков, сланцевые и угольные. Большинство жидких котельных топлив составляют нефтяные фракции (углеводороды, содержащие от 5 до 10 атомов углерода в молекуле). Преимущество жидкого котельного топлива перед твердым определяется их высокой удельной теплотой сгорания, удобством транспортировки и хранения, простотой подачи в топку. Однако в экономически такое топливо уступает газообразному.
Таким образом, благодаря относительно низким затратам на производство и переработку этого топлива, оно получило широкое применение для производственных и хозяйственных нужд населения, поэтому область применения сжиженного углеводородного газа широка.
горючее вещество, состоящее из соединений углерода и водорода. К У. т. относятся жидкие нефтяные топлива (автотракторные, авиационные, котельные и др.) и углеводородные горючие газы (метан, этан, бутан, пропан, их природные смеси и др.). Топлива авиационные на 96-99% состоят из углеводородов, главным образом парафиновых, нафтеновых и ароматических. В парафиновых углеводородах 15-16% водорода, в нафтеновых 14%, в ароматических - 9-12,5%. Чем выше содержание в У. т. водорода, тем больше его массовая теплота сгорания. Так, например, парафиновые углеводороды обладают на 1700-2500 кДж/кг (400-600 ккал/кг) большей теплотой сгорания, чем ароматические. Из углеводородных горючих газов наибольшее содержание водорода у метана (25%). Его низшая массовая теплота сгорания 50 МДж/кг (11970 ккал/кг) (у реактивных топлив - 43-43,4 МДж/кг (10250-10350 ккал/кг).
Смотреть значение Углеводородное Топливо в других словарях
Топливо
— топлива, мн. нет, ср. Вещество, материал, к-рым топят (см. топить 1 в 1 знач.). Твердое топливо (дрова, уголь). Жидкое топливо (нефть). Премия за экономию топлива.
Толковый словарь Ушакова
Топливо Ср.
— 1. Горючее вещество, используемое для получения тепла, тепловой энергии.
Толковый словарь Ефремовой
Топливо...
— 1. Начальная часть сложных слов, вносящая значение сл.: топливо (топливодобывающий, топливопередача, топливоприёмник, топливохранилище и т.п.).
Толковый словарь Ефремовой
Выплата На Питание, Жилье, Топливо
— -
стоимость бесплатно предоставленных работникам отдельных отраслей экономики питания и продуктов, жилья и коммунальных услуг и др.
Экономический словарь
Плата За Разработку И Добычу Торфа На Топливо
— - один из видов платежей в государственный бюджет за природные ресурсы; уплачивают предприятия, организации, разрабатывающие торфяные залежи.
Экономический словарь
Топливо
— горючее вещество, дающее тепло, являющееся источником получения энергии.
Экономический словарь
Топливо, Условное
— - условно-натуральная
единица, применяемая для соизмерения топлива различных видов. Пересчет количества топлива данного вида в тонны условного топлива производится........
Экономический словарь
Топливо
— -а; м. Горючее вещество, используемое для получения теплоты, тепловой энергии. Запасы топлива. Жидкое т. (нефть и продукты её переработки). Твёрдое т. (древесина, уголь,........
Толковый словарь Кузнецова
Топливо...
— Первая часть сложных слов. Вносит зн. сл.: топливо. Топливозаправщик, топливоподача, топливопровод, топливоснабжение, топливохранилище.
Толковый словарь Кузнецова
Автомобильное Топливо
— Под автомобильным топливом для целей налогообложения понимаются бензин, товарное дизельное топливо, сжатый и сжиженный газ, используемые в качестве автомобильного........
Юридический словарь
Топливо
— - горючие вещества, основной составной частью которых является углерод; применяются с целью получения при их сжигании тепловой энергии. По происхождению Т. делится........
Юридический словарь
Ядерное Топливо
— "" означает любой материал, способный производить энергию путем самоподдерживающегося цепного процесса ядерного деления. ("Венская конвенция о гражданской ответственности........
Юридический словарь
Ископаемое Топливо
— , термин для обозначения УГЛЯ, НЕФТИ и ПРИРОДНОГО ГАЗА, образовавшихся миллионы лет назад из окаменевших остатков растений и животных. По своей природе ископаемое топливо........
Ракетное Топливо
— , вещество, подвергающееся химическим, ядерным или термоэлектрическим реакциям, приобретая в результате этого способность приводить в движение РАКЕТЫ. Жидкое ракетное........
Научно-технический энциклопедический словарь
Топливо
— , вещество, которое при сжигании или другом видоизменении выделяет значительное количество тепла и служит источником энергии. Кроме ИСКОПАЕМОГО ТОПЛИВА (УГЛЯ, НЕФТИ........
Научно-технический энциклопедический словарь
Ядерное Топливо
— , различные химические и физические формы УРАНА и ПЛУТОНА, используемые в ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРАХ. Жидкие виды топлива применяются в гомогенных реакторах; в гетерогенных........
Научно-технический энциклопедический словарь
Газотурбинное Топливо
— смесь жидких углеводородов, используемая вкачестве топлива для газотурбинных стационарных (ТЭЦ) и транспортных(локомотивы, автомобили, суда) установок. Получают перегонкой........
Дизельное Топливо
— жидкое нефтяное топливо: в основномкеросино-газойлевые фракции прямой перегонки нефти (для быстроходныхдизелей) и более тяжелые фракции или остаточные нефтепродукты........
Большой энциклопедический словарь
Ракетное Топливо
— вещество или совокупность веществ, используемых вракетных двигателях в качестве источника энергии и рабочего тела длясоздания движущей силы. Применяются преимущественно........
Большой энциклопедический словарь
Реактивное Топливо
— основное топливо для авиационных воздушно-реактивныхдвигателей. Наиболее распространенное реактивное топливо - керосиновыефракции, получаемые прямой перегонкой........
Большой энциклопедический словарь
Синтетическое Жидкое Топливо
— горючее, получаемое из бурых и каменныхуглей или сланцев деструктивной гидрогенизацией при 400-500 .С и давлении10-70 МПа, газификацией с последующим каталитическим превращениемсинтез-газа........
Большой энциклопедический словарь
Топливо
— горючие вещества, применяемые для получения при их сжиганиитепловой энергии; основная составная часть - углерод. По происхождениютопливо делится на природное (нефть,........
Большой энциклопедический словарь
Условное Топливо
— принятая при технико-экономических расчетах единица,служащая для сопоставления тепловой ценности различных видов органическоготоплива. Теплота сгорания 1 кг твердого........
Большой энциклопедический словарь
Ядерное Топливо
— служит для получения энергии в ядерном реакторе. Обычнопредставляет собой смесь веществ (материалов), содержащих делящиеся ядра(напр., 239Рu, 233U). Иногда ядерное топливо........
Большой энциклопедический словарь
Условное Топливо
— усло́вное то́пливо(угольный эквивалент), принятая при технико-экономических расчётах единица, служащая для сопоставления тепловой ценности различных видов топлива.........
Географическая энциклопедия
Условное топливо
— (a. fuel equivalent, standard fuel, equivalent fuel; н. Steinkohlenaquivalent, ф. combustible conventionnel, combustible moyen; и. combustible estandartizado, combustible condicnal) - единица учёта тепловой ценности топлива, применяемая для сопоставления........
Горная энциклопедия
Условное Топливо
— условно-натуральная единица, применяемая для соизмерения различных видов топлива. Пересчет количества топлива данного вида в условное производится с помощью коэффициента, ........
Социологический словарь
Моторное Топливо
— автомобильные бензины, дизельные топлива, сжиженный углеводородный газ, сжиженный природный газ и другие альтернативные виды моторного топлива (проект федерального........
Экологический словарь
ТОПЛИВО
— ТОПЛИВО, -а, ср. Горючее вещество, дающее тепло, являющееся источником получения энергии. Жидкое т. (нефть и продукты ее переработки). Твердое т. (древесина, уголь, сланцы,........
Толковый словарь Ожегова
Углеводороды в топливе
В зависимости от происхождения нефти в товарных реактивных и дизельных топливах содержатся следующие основные углеводороды (в вес. %):
Во фракциях нефтей Азербайджана преобладают углеводороды циклановой структуры, в керосиновых фракциях нефтей Приволжских месторождений - алкановой структуры. Так, во фракции 150-200°С ромашкинской нефти обнаружено следующее содержание углеводородов (в вес. %):
Найдено, что в керосиновой фракции 180-320°С бавлинской нефти карбона содержатся (в вес. %):
Остальное - органические неуглеводородные примеси (сернистые соединения, смолы и др.). Количество неохарактеризованных углеводородов составляет 1,5%.
В соответствии с требованиями к низкотемпературной характеристике топлив содержание алканов нормального строения ограничивается. Максимально допустимое их содержание должно отвечать количеству, растворимому в топливе данного состава при минимальной предусмотренной для него температуре кристаллизации. В реактивных топливах, для которых температура кристаллизации предусматривается ниже -60°С, содержание алканов нормального строения не превышает 5-7%. В дизельных топливах, для которых температура кристаллизации в зависимости от назначения должна быть выше минус 10 - минус 60°С, может содержаться 10-20% алканов нормального строения. Названные пределы приблизительны, поскольку они зависят и от молекулярного веса таких алканов. Чем длиннее углеродная цепь, тем выше температура кристаллизации нормальных алканов. В цепи нормальных алканов, содержащихся в керосинах, 10- 18 углеродных атомов.
В узких керосино-газойлевых фракциях прямой перегонки нефтей содержание нормальных алканов изменяется от 9 до 32%. Например, во фракции 200-350°С ромашкинской нефти их содержится 16%; во фракции 200-400 °С туймазинской нефти- 14%; в газойле каталитического крекинга (230-405°С) - 14%.
Температура кристаллизации алкаиов изомерного строения значительно ниже, чем у их аналогов - нормальных алканов.
Многие углеводороды имеют огромное число изомеров. Так, додекан (C 12 H 26 ) имеет 355 .изомеров, кипящих в пределах 176- 216°С, а гексадекан (C 16 H 34 ) - 10 359 изомеров, кипящих в пределах 268-285,5°С. У цикланов возможное число изомеров несравненно больше (гомологи циклопентана, циклогексана, цистрансизомерия). Лишь этилциклогексан имеет 23 возможных изомера. У ароматических углеводородов число изомеров не менее значительно. Таким образом, углеводородные топлива следует представлять себе как сложную смесь углеводородов различного строения.
В действительности состав углеводородов нефтепродуктов оказался намного проще, чем можно было бы ожидать при наличии в смеси всех изомеров того или иного углеводорода. Однако несмотря на это топливная смесь углеводородов все же крайне сложна. Для разделения и индивидуализации углеводородов топлив требуется затрата больших усилий. В результате длительной и кропотливой работы Института нефти США из фракций мидконтинентской нефти выделено всего лишь 72 углеводорода, в том числе 46 углеводородов, кипящих ниже 150 С С, 13 углеводородов, кипящих в пределах 150-200 °С, и 13 углеводородов, кипящих выше 200°С. Углеводородный состав керосино-газойлевых фракций изучен недостаточно.
Накопленные сведения позволяют считать, что алканы изомерного строения, содержащиеся в среднедистиллятных нефтяных топливах, характеризуются малоразветвленной структурой. Количество боковых цепей невелико, а длина их ограничивается 1-5 углеродными атомами. В боковых цепях изоалканов содержатся преимущественно метильные или этильные группы и значительно реже встречаются пропильные группы.
Среди цикланов среднедистиллятных топлив обнаружены одно, двух-, трех- и четырехзамещенные циклогексаны и циклопентаны. Боковые цепи состоят преимущественно из 1-3 углеродных атомов. Из бициклических конденсированных цикланов найдены декалин и его гомологи. Так, в керосине сураханской легкой масляной нефти обнаружены тетраметилзамещенные циклогексана, декалин, метил- и диметилдекалины. В керосинах туй- мазинской девонской нефти найдены тетраметилциклогексан, моноалкнлциклогексаны изомерного строения, м- и п-диалкил- циклогексаны, 1,3,3-триалкилциклогексаны, тетраалкилциклогексаны, декалин, диметилдекалины, триметилдекалины, пергидро- аценафтен. В керосинах ромашкинской девонской нефти установлено присутствие цикланов, близких по строению к цикланам керосина туймазинской нефти. В прямогонных керосино-газойлевых фракциях содержание цикланов во фракции 200-350 °С ромашкинской нефти составляет 19%, во фракции 200-400 °С туймазинской нефти 24%. Что же касается газойля каталитического крекинга, полученного при переработке тяжелого сырья (фракций 320-450 °С), то в нем содержание цикланов ниже 5-10%, хотя в отдельных фракциях оно достигает 15%.
При исследовании ароматических углеводородов керосино-газойлевых фракций установлена интересная зависимость: по своей структуре эти ароматические углеводороды представляли как бы дегидрированные аналоги цикланов, обнаруживаемых в той же фракции. Ассортимент ароматических углеводородов ограничивался одно-, двух-, трех- и четырехзамещенными бензолами с числом углеродных атомов в боковой цепи 1-5 (преимущественно метил-, этил-, реже пропилгруппы).
Из моноциклических ароматических углеводородов в керосинах сураханской легкой масляной нефти найдены тетраметил- бензолы (три изомера); в керосинах туймазинской девонской нефти - тетраметилбензолы, алкилбензолы с алкильными группами преимущественно изомерного строения в n -, реже в о - и м -положении, трехзамещенные типа 1,2,3- и 1,2,4-бензолы, а также тетраалкилзамещенные. В керосине ромашкинской девонской нефти обнаружены тетраметилбензолы, в том числе 1,2,4,5- тетраметилбензол (дурол), моноалкилбензолы (главным образом, с боковыми цепями изомерного строения), м- и n -диалкилбензо- лы и триалкилбензолы. В керосине туймазинской девонской нефти содержатся моно-, ди- (м- и п-) и тетраметилбензол, и триалкилбензолы. Такого же типа моноциклические ароматические углеводороды содержатся в керосине ромашкинской девонской нефти. Во фракции 200-300 °С миннибаевской (девонской) нефти по спектрам поглощения в ультрафиолетовой области установлено присутствие моноциклических ароматических углеводородов, м - и n -диалкилбензолов, всех изомеров трехзамещен- ных (1,2,3-, 1,3,5- и 1,2,4-) бензолов. Среди тетраалкилбензолов, преобладали изомеры 1,2,3,4- и 1,2,3,5.
Многие исследования керосиновых фракций, полученных прямой перегонкой различных нефтей, подтверждают, что углеводородный состав этих фракций близок к вышеописанному.
В прямогонных керосино-газойлевых фракциях с повышением температуры кипения общее содержание ароматических углеводородов возрастает с 18-25 до 40-47%, а в газойле каталитического крекинга снижается с 80-86 до 15-30%. С повышением температуры кипения фракций содержание моноциклических соединений снижается, а бициклических возрастает. Так, в отгоне 270-300°С керосиновой фракции 200-300°С бавлинской нефти - одной из наиболее перспективных нефтей Татарской АССР - моноциклических ароматических углеводородов содержится 6%, а бициклических 72%, в то время как в керосиновой фракции моноциклических ароматических углеводородов содержится 32%, а бициклических 37%.
В керосино-газойлевой фракции прямой перегонки, полученной из ромашкинской и туймазинской нефтей, общее содержание ароматических углеводородов превышает 30%, а в газойле каталитического крекинга достигает 50-70%. Между тем содержание ароматических углеводородов в газойле каталитического крекинга может быть намного меньше. Например, в газойле каталитического крекинга тюленевской нефти (фракция 200- 350°С) ароматических углеводородов содержится 11%; очевидно, содержание ароматических углеводородов зависит не только от сырья, но и от режима процесса его переработки.
В большинстве керосино-газойлевых фракций нефтей обнаружен нафталин и его гомологи: метил-, диметил-, этил-, триметил-, тетраметилнафталины. Содержание бициклических ароматических углеводородов достигает 11-20% от общего содержания ароматических углеводородов (или 1-5% на углеводородную фракцию). Углеводороды ряда нафталина выделены из керосинов нефтей Азербайджана, Северного Кавказа, Дальнего Востока. Они найдены во фракциях нефтей Грузии, Туркмении, крупнейших месторождений Татарин и Башкирии. Исключение составляют керосины эмбенских и майкопских нефтей, в которых нафталин и его гомологи практически отсутствуют. В керосино-газойлевых фракциях наряду с бициклическими ароматическими углеводородами найдены углеводороды смешанного строения, например тетралин, а также трициклические углеводороды типа аценафтена или бензоиндана.
Ненасыщенные углеводороды керосино-газойлевых фракций исследованы мало. Во фракциях прямой перегонки их количество невелико. Например, во фракции 200-350°С ромашкинской нефти ненасыщенных углеводородов 2-3%, во фракции 200- 400 °С туймазинской нефти - 5,3%. В газойле каталитического крекинга ненасыщенных углеводородов содержится в среднем 10-12%. С повышением температуры кипения фракций этого же газойля содержание ненасыщенных углеводородов увеличивается с 1,5 до 25%. С возрастанием требований к качеству топлив даже незначительная примесь ненасыщенных углеводородов будет оказывать отрицательное влияние на стабильность и другие характеристики топлива. После гидроочистки в прямогонных дистиллятах остаются небольшие количества ненасыщенных углеводородов. Так, дизельные фракции, выкипающие в пределах 200- 360 °С, поступают на гидроочистку с йодным числом 5-13. После гидроочистки йодное число равно 2. Если принять, что молекулярный вес такого топлива равен 200 и считать, что ненасыщенные соединения имеют лишь одну двойную связь, то их количество в этом случае достигает 1,5 вес. %, т. е. оно может оказать существенное влияние на стабильность топлива, особенно в термически напряженных условиях эксплуатации, а также при длительном хранении. Весьма важно знать степень отрицательного влияния ненасыщенных углеводородов в зависимости от их строения. Имеются основания считать, что алкены наиболее стабильны, циклены занимают промежуточное положение, а наименее стабильны, по-видимому, диеноароматические и олефиноароматические углеводороды.
Газойлевая фракция (кипящая выше 180 °С), полученная на основе калифорнийских нефтей, содержала 30% ненасыщенных углеводородов в продукте термического крекинга, 14% в продуктах каталитического крекинга и 2% в продуктах прямой перегонки.
Во фракции каталитического крекинга (171-221 °С) обнаружено около 3% инден-стиролов, причем содержание углеводородов такого строения возрастало с температурой кипения фракций. Присутствие диено- и олефииоароматических углеводородов удалось установить косвенным путем-при изучении строения продуктов их окисления, извлеченных из крекинг-керосина и реактивных топлив прямой перегонки. Соединения, состоящие из бензольного и нафтенового колец с боковыми цепями, содержащими одну и более дзойных связей, присутствуют в топливах прямой перегонки, а также и в крекинг-дистиллятах. Различие заключается лишь в их количестве. При весьма приблизительной оценке в топливах прямой перегонки их содержится менее 1%, в крекинг-керосине 3%. Такое количество (1-3%) вполне достаточно для того, чтобы отрицательно повлиять на стабильность топлив. Пока нет веских оснований предполагать наличие в керосино-газойлевых фракциях прямой перегонки циклодиеновых или алканодиеновых углеводородов, которые также относятся к наименее стабильным соединениям.
Проблема изучения химической активности, состава, строения ненасыщенных углеводородов топлив, даже в случае их малой концентрации в смеси, весьма актуальна. К сожалению, ей пока не уделяется достаточного внимания.
Из олефииоароматических углеводородов наиболее изучены стирол и его гомологи. В табл. 5 приведена характеристика некоторых углеводородов ряда стирола.
Значительные количества олефино- и диеноароматических углеводородов обнаружены в продуктах пиролиза и высокотемпературного термического крекинга керосина. Так, при крекинге фракции 150-210°С, содержавшей 10% цикланов, 20% ароматических углеводородов (температура 680-700°С, избыточное давление 2,8-3,5 ат), во фракции 150-190°С, выход которой составлял 5-8% всей суммы продуктов крекинга, содержание олефииоароматических углеводородов достигало 30-40%. Среди них обнаружены метил-, этил-, диметилстиролы, пропенил-бензолы, инден и метилинден. Углеводороды такого же строения обнаружены во фракции 150-200°С-продукте пиролиза керосина. Присутствие ненасыщенных замещенных ароматических углеводородов было установлено также в керосино-газойлевых фракциях прямой перегонки. Среди ароматических углеводородов этих фракций в составе моноциклических найдено 6,4% ненасыщенных соединений; в составе бициклических 21,1% и в составе трициклических углеводородов 1,6%.
Ненасыщенные замещенные ароматические углеводороды вследствие своей малой стабильности оказывают отрицательное влияние на многие эксплуатационные свойства топлив.
2.1 Компримированный природный газ
2.2 Сжиженный углеводородный газ
2.3 Сжиженный природный газ
3. Заключение
4. Список литературы
- Введение
На сегодняшний день топливно-энергетическая и природная проблемы обретают все большую значимость и масштабность. Сокращение нефтяных месторождений, ежегодное повышение использования моторного горючего приводят к нехватке и, как результат, увеличению цены бензина и дизельного топлива. Время от времени возникающие мировые топливные кризисы, раз за разом вынуждают подумать о потребности применения других типов энергоресурсов. А автотранспорт считается одним из основных загрязнителей окружающей среды во всем обществе.
Ежегодно только российским автопарком (это более 34 миллионов единиц автотранспортных средств по целой стране) выбрасывается с отработавшими газами 14 миллионов тонн вредных элементов, что составляет 40% общих промышленных выбросов в атмосферу. В крупных населенных пунктах они достигают 90% и представляют значительную экологическую опасность здоровью населения. Размер природоохранного ущерба, причиняемого промышленными выбросами, составляет 2% ВВП, при этом, 60% вреда наносится непосредственно автотранспортом. В совокупности с ежегодным удорожанием нефтепродуктов все без исключения вышеприведенные условия вынуждают сосредоточить более пристальное внимание на вопрос о переходе автотранспорта на другие разновидности топлива.
Наиболее перспективные из них – это природный газ (метан) и углеводородные газы (пропан-бутановые смеси), т.к. на территории нашего государства сконцентрирована без малого третья часть всемирных резервов углеводородного сырья. В настоящий момент сжатый природный газ (КПГ) и сжиженный углеводородный газ (СУГ) считаются более подготовленными видами горючего для применения в двигателях внутреннего сгорания в российских реалиях. За границей стремительно используется сжиженный природный газ (СПГ). Применение данного типа горючего в перспективе станет расширяться и в Российской федерации.
- Углеводородное топливо
Газообразное топливо - единственный тип альтернативного топлива, для которого в Российской Федерации решены технические и экологические проблемы использования. Главная сложность перехода автомобильного автотранспорта на газовое топливо состоит в необходимости формирования надлежащей инфраструктуры: заводов, хранилищ, заправочных станций. Приходится принимать во внимание и психологию покупателя, с предубеждением относящегося к необычному газообразному топливу.
По физическому состоянию горючие газы разделяются в 2 категории: сжатые и сжиженные. В случае если критическая температура углеводородов ниже обычных температур при эксплуатации машин, то их используют в сжатом варианте, а в случае если выше - то в сжиженном варианте под давлением 1,5...2,0 МПа.
2.1 Компримированный природный газ
Компримированный природный газ транспортируют по газопроводу под давлением 50-70 атм. Вплоть до 1994 годы вместо термина «компримированный природный газ» использовался термин «сжатый природный газ».
Природный газ состоит в основном из метана (на 90 %) с небольшими примесями этана (до 6%), пропана (до 1,7%), и бутана (до 1%).
Метан - газ без цвета и аромата, малорастворим в воде, легче воздуха. Он принадлежит к предельным углеводородам, молекулы которых состоят только лишь из углерода и водорода. Значительное содержание водорода гарантирует более полное горение топлива в цилиндрах двигателя по сопоставлению с бензином и сжиженным нефтяным газом, по этой причине метан считается полноценным топливом для машин с хорошими антидетонационными характеристиками.
