= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
Файл: >>>>>> Скачать ТУТ!
= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =
Состав моторного топлива
Состав и основные свойства моторных топлив и масел, применяемых в двигателях внутреннего сгорания
Вопрос № 3. Классификация топлив. Эксплуатационные свойства моторных топлив
Чтобы узнавать последние новости, подпишись на нашу группу в VK. Последние лет все чаще обсуждается возможное уменьшение мировой добычи нефти. Поэтому во многих странах появились многочисленные научно-технические программы по разработке и реализации новых технологий по производству так называемого альтернативного топлива, т. Достигнут некоторый прогресс, однако он прежде всего касается производства некоторых видов заменителей низкого качества жидкого котельного топлива и заменителей газового топлива для их сжигания в горелках и форсунках небольших котлов для выработки тепла или электроэнергии. Следует особо подчеркнуть, что эти заменители не являются синтетическими моторными транспортными топливами. Синтетическими углеводородами и моторными транспортными топливами Synthetic motor or transportation fuels принято называть углеводороды, их фракции и смеси, которые можно получать из разнообразного сырья уголь, природный газ и нефтяные попутные газы, горючие сланцы, торф, биомасса с применением процессов синтеза Фишера-Тропша синтезы Ф-Т, FT process, технологии FTL или Fischer-Tropsch Liquids, получение синтетических жидких топлив на основе синтезов Фишера-Тропша и процессов облагораживания Upgrading типа гидрокрекинга для повышения качества промежуточных фракций и конечных синтетических продуктов. Биомасса Biomass - шестой по мировым запасам из доступных на настоящий момент источников энергии после горючих сланцев, урана, угля, нефти и природного газа. Биомасса - пятый по производительности возобновляемый источник мировой энергии после прямой солнечной, ветровой, гидро- и геотермальной энергии. Биомасса - крупнейший по использованию в мировом хозяйстве возобновляемый ресурс более млн т условного топлива в год , используется для производства тепла, электроэнергии, биотоплива, биогаза метана, водорода и др. Биомасса - это также целлюлоза, лигнин, семена непищевых масличных культур, водоросли и другие органические вещества деревопереработки, кустарник, стволы и ветви мелких деревьев, лесные отходы, древесный мусор, древесные щепа и кора, стружки, опилки, остатки перемола бумаги, бумажная пульпа и отходы целлюлозно-бумажных производств, остатки и отбросы сельскохозяйственного урожая солома зерновых культур, рисовая шелуха и солома, початки и стебли кукурузы и т. Здесь не рассматривается биомасса урожая зерновых продуктовых культур пшеница, рожь, овес, рапс, кукуруза, подсолнечник, соя и т. В настоящее время больше появляется биотоплива второго поколения на основе биомассы из древесины, лесоотходов, агроотходов и т. Biofuels of second generation. Основным сырьем для синтеза большой группы химических продуктов давно стали метан, водород, оксид углерода и метанол. Достижения синтезов на основе оксида углерода и водорода синтезы Фишера-Тропша, Fischer-Tropsch Synthesis трудно переоценить. Например, на основе оксида углерода СО и водорода Н2 можно синтезировать в принципе углеводороды практически любой молекулярной массы, типа и строения. Способ синтеза углеводородов Фишера-Тропша изобретен в Германии. Первый промышленный реактор был пущен в Германии в г. В е годы XX в. Сырьем для процесса служил уголь, из которого газификацией получали синтез-газ Syngas , а из него - углеводороды. Они выпускали в основном синтетические моторные топлива и смазочные масла. После Второй мировой войны во всем мире уделяли большое внимание совершенствованию процессов на базе синтезов Ф-Т. В СССР в г. Новочеркасск с до г. Сырьем служил сначала уголь, а затем природный газ. Немецкий катализатор был заменен на оригинальный разработанный кобальт-циркониевый Co-Zr катализатор. В ассортимент продукции входили также индивидуальные углеводороды высокой чистоты, в том числе а-олефины. Эти предприятия в значительной степени заимствовали немецкий опыт, накопленный в е годы XX в. Несколько позже в мире были открыты новые крупные месторождения нефти и газа, что резко снизило интерес к чрезвычайно сложным и дорогим синтезам Ф-Т. Позже были построены еще два завода Сасол-2 г. Это были технологии CTL, или Coal-to-Liquids получение синтетических топлив на основе угля через синтезы Фишера-Тропша. Научная и техническая активность в этой области возобновилась только к м годам. В конце г. Ras Laffan в Катаре мощностью уже на порядок больше. Продукция завода - это альтернативные синтетические экологически чистые без серы, без запаха и бесцветные моторные топлива: Разработано также целое семейство возможных процессов синтеза на основе оксида углерода и водорода синтезы Фишера-Тропша на разных катализаторах и при различных температурах и давлениях. Синтез при повышенном давлении осуществляют в кожухотрубчатых реакторах с концентрически расположенными трубками, в пространство между которыми засыпается неподвижный слой катализатора. В таких реакторах проводили синтез при среднем давлении на кобальтовых и железных катализаторах. Синтез-газ, поступающий на установку, должен быть тщательно очищен от сернистых соединений а также от галогенов, смолистых веществ и металлов , при этом обычно допускается не более 0,2 г серы на м3 газа. Оптимальная температура синтеза на никелевых и кобальтовых катализато. Кобальтовые катализаторы дороже железных примерно в раз, но срок службы первых значительно больше. Обычно реактор имеет ступени с выводом продуктов после каждой ступени. В последнее время используют реакторы с псевдоожиженным слоем катализатора. В лифт-реакторе по высоте имеются два яруса водяных трубчатык холодильников-испарителей. Из лифт-реактора реакционная смесь поступает в сепаратор, откуда снизу катализатор идет снова на смешение с новой партией син-тез-газа, а продукты реакции уходят на блок разделения и фракционирования. В блоке разделения получаются промежуточные продуктовые фракции: Западные компании применяют крупногабаритное реакторное оборудование диаметром до м, высотой м и массой тыс. Начиная с середины х годов, в мире особый интерес уделяется новым технологиям производства синтетических жидких углеводородов СЖУ из природного газа по технологиям GTL. В настоящее время эти технологии становятся одними из перспективных энергетических технологий. Это произошло благодаря разработкам новых высокоэффективных катализаторов и усовершенствованию применяемых технологий синтезов Фишера-Тропша на стадии получения из природного газа промежуточной газовой фракции -синтетического газа синтез-газа , в результате чего конечная стоимость синтезированных жидких топлив стала заметно ниже. В любом случае, однако, не следует забывать, что технологии GTL требуют чрезвычайно больших финансовых затрат. Например, производство синтетического автобензина из природного газа через метанол технологии MTG в 1,,0 раза дороже нефтяного автобензина. Из применяемых в литературе разных лет синонимов синтетические жидкие углеводороды - СЖУ, искусственное жидкое топливо - ИЖТ термин синтетические моторные топлива более точно описывает их свойства и назначение. Следующая информация также заслуживает внимания: ЮАР с г. В сентябре г. В декабре г. ВВС США также провели успешные трансконтинентальные полеты-испытания стратегического военно-транспортного самолета С на синтетическом реактивном топливе, получаемом по технологии GTL в Катаре. ВВС США распорядились, чтобы все их самолеты были сертифицированы на использование синтетического реактивного топлива и чтобы к г. В феврале г. Газификация Gasification - один из старейших промышленных термических реакционных процессов газификация угля в Англии промышленно применялась с г. Получаемая газовая реакционная смесь называлась с х годов XX в. Процесс газификации эндотермичен с поглощением тепла , требует сжигания части перерабатываемого топлива или подвода от внешнего источника тепла для осуществления процесса. Газификация - это чрезвычайно гибкий высокотемпературный процесс химического взаимодействия но не горения углерода топлива с окислителями с целью получения горючего газа - СО, Н2 и СН4. При этом нежелательной сопутствующей продукцией являются сернистые соединения, твердые частицы смолы, углистое вещество, зола и др. В качестве окислителей дутье используют чистый кислород или воздух, обогащенный кислородом, водяной пар и диоксид углерода. В зависимости от соотношения исходных реагентов, температуры процесса, продолжительности реакции и других факторов можно получать реакционные газовые смеси самого разного и заданного состава или заданной теплоты сгорания. Вариантов классификации газификации очень много: Состав синтез-газа, следовательно, и его теплота сгорания, определяются в значительной степени температурой, давлением процесса и составом применяемого дутья. Газ с низкой теплотой сгорания образуется при использовании воздушного или паровоздушного дутья. В газе много балласта азота до об. Газ со средней теплотой сгорания получают в процессах паровой или парокислородной газификации твердых топлив под давлением 2,,5 МПа. По составу он представляет смесь оксидов углерода, водорода и небольшого количества метана: По экономическим соображениям такие газы применяются ограниченно. Газ с высокой теплотой сгорания, приближающийся по этому показателю к природному газу, в настоящее время в промышленных масштабах не производится, однако технология его получения в ряде случаев отработана на достаточно крупных опытно-промышленных установках. Газификации может быть подвергнуто большинство твердых горючих ископаемых угли, горючие сланцы, торф , а также биомасса различного происхождения древесина, сельскохозяйственные отходы и др. Известны самые разнообразные системы аппаратурного оформления процесса газификации различного сырья антрацит, кокс, бурый уголь, торф, древесина и др. В начале XX в. Тип газогенератора - противоточ-ный с вращающейся колосниковой решеткой. Давление в аппарате высокое - и до МПа, за счет чего получаемый реакционный газ содержит больше метана, поэтому снижается требуемый расход кислорода при парокислородном дутье применяется и паровоздушная смесь. Продолжительность пребывания перерабатываемой твердой частицы угля в газогенераторе мин. Дутье - парокислородная или паровоздушная смесь, продолжительность пребывания перерабатываемой твердой частицы угля в газогенераторе мин, а пребывание газа в газогенераторе около с. В технологиях CTL для получения искусственных горючих газов и синтез-газа заданного состава наметилась тенденция повышения мощности агрегатов газификации до тыс. Решение этой задачи осуществляется применением многоступенчатой газификации, которая может включать гидрогазификацию, а также каталитическую газификацию с введением прекурсора каталитических добавок непосредственно в перерабатываемое сырье. В роли катализаторов особенно эффективны соединения, содержащие щелочные металлы - хлориды и карбонаты натрия или калия. Например, для некоторых процессов многоступенчатой газификации отдельные показатели процессов следующие: Ассортимент мировой продукции на основе процессов газификации данные г. А тепло химической реакции газификации и тепло горячих выхлопных газов газовых турбин рекуперируются и применяются для производства водяного пара высокого давления, используемого в паровых турбинах также для выработки электроэнергии. Цикл IGCC позволяет заметно уменьшить выхлопы вредных газов в атмосферу согласно современным экологическим требованиям. С по г. Китай планирует инвестировать до гг. США в строительство заводов по производству синтетического топлива из угля технологии CTL. В технологиях BTL или Biomass-to-Liquids, получение биотоплив второго поколения на основе биомассы чаще всего используется древесина, лесоотходы, агроотходы и т. Это процесс частичного окисления твердого углеродсодержащего сырья с целью получения газообразного энергоносителя - генераторного газа ГГ , состоящего из оксида углерода, водорода, диоксида углерода, небольшого количества углеводородных соединений, таких как метан и этан. Генераторный газ содержит пары воды, азот и различные твердые примеси пиролизные смолы, частицы углистого вещества, зола. В качестве окислителя при газификации могут использоваться воздух, кислород, водяной пар или смеси этих веществ. После очистки от твердых нежелательных примесей генераторный газ может также использоваться в некрупных газовых двигателях газодизельные электростанции или минигазотурбинах для выработки электроэнергии мини-электростанции в блочном или модульном исполнении. По типу слоя сырья биомассы и способу подвода окислителя газификаторы биомассы могут быть разделены на реакторы с плотным подвижным или неподвижным слоем с восходящим ВДГ , нисходящим НДГ и поперечным движением газа ПДГ и реакторы с кипящим слоем КС: Характерной чертой реактора с НДГ является движение газа вниз через опускающийся плотный слой биомассы. Такой генераторный газ может использоваться только в газодизельных электростанциях небольшой мощности. Иногда схему НДГ называют обращенным процессом газификации Downdraft. Поэтому необходима топливоподготовка рубка и измельчение древесины и т. К недостаткам относится образование пиролизной смолы, попадаемой в образующийся генераторный газ. Очистка ГГ от пиролизной смолы требует применения сложной и дорогостоящей системы очистки с каталитическим расщеплением смол. Пиролизные смолы образуются в так называемой зоне пиролиза, которая может быть выделена в плотном слое биомассы достаточно большой высоты. Слой медленно движется вниз по высоте газогенератора газификатора. Ниже этой зоны можно выделить еще зону окисления горения на уровне ввода окислителя в газогенератор. Наконец, еще ниже располагается зона восстановления, где продукты окисления полностью превращаются в генераторный газ. В реакторах с плотным слоем при ВДГ биомасса движется сверху вниз, поэтому она сначала просушивается поднимающимся более горячим газом. Затем твердое сырье частично пиролизуется с образованием углистого вещества, которое продолжает двигаться вниз и проходит стадию газификации. Парообразные продукты пиролиза уносятся вверх горячим ГГ. Смолы, содержащиеся в этих продуктах, конденсируются на холодном опускающемся сырье или уносятся из реактора произведенным газом. Ввиду значительного содержания смол без дополнительной очистки ГГ может сжигаться только в горелках котла, расположенного в непосредственной близости от газификатора. Газификаторы с КС работают с изотермическим слоем сырья - биомассы. Достоинствами газификаторов с кипящим слоем являются высокие скорости тепло- и массо-переноса и интенсивное перемешивание твердой фазы сырья, что обеспечивает высокие скорости реакции и постоянство температуры слоя. Но частицы сырья должны быть более мелкими, чем при газификации в плотном слое. Технологии КС реализуются как при атмосферном давлении, так и при высоком давлении. Газификация биомассы с целью получения тепловой энергии достигла коммерческого уровня, чего нельзя сказать о получении при этом синтетических моторных топлив через синтезы Фишера-Тропша. Наиболее известными данные г. Крупными производителями газификаторов биомассы являются фирмы США, Дании, Нидерландов, Швеции, Германии и др. В результате обширной научно-исследовательской работы в последнем десятилетии технологии газификации биомассы всех видов от предварительной подготовки сырья до очистки генераторного газа достигли достаточно высокого уровня и воплощения на лабораторном, пилотном и демонстрационном уровне. Несмотря на заметный прогресс, система очистки генераторного газа от смол и других нежелательных твердых примесей при минимальных затратах остается критической составляющей любой газифи-кационной установки, к тому же опыт долговременного использования генераторного газа в стационарных двигателях и турбинах до сих пор невелик. Современные газификационные системы для биомассы остаются пока небольшой мощности, чаще их используют для локальных установок выработки тепла или электроэнергии мощностью МВт. Срок окупаемости в среднем лет, во всех случаях необходима государственная финансовая субсидия дотация на производство тепла и электроэнергии из биомассы. Изготавливаются серийно и применяются модульные газогенераторные миниэлектростанции мощностью 0,,0 МВт. Газификация является одной из перспективных технологий получения энергии из биомассы, хотя она занимает довольно ограниченный сегмент малая энергетика на энергетическом рынке, особенно в развитых странах. Для расширения этого сегмента предстоит преодолеть ряд экономических и нетехнических барьеров. Капитальные затраты газификации биомассы заметно выше по сравнению с установками газификации угля, экономическая рентабельность во многих случаях возможна только при использовании очень дешевого сырья - биомассы. Интерес к газификационным технологиях биомассы все более смещается от производства только тепловой энергии к возможности комбинирования выработки тепловой и электрической энергии. Из них МВт работали на отходах лесного и сельского хозяйства, МВт работали на твердых муниципальных отходах и МВт - на других источниках. Используется газификация древесных и сельскохозяйственных отходов в газогенераторах обращенного типа с последующим использованием получаемого генераторного газа в электро-генераторных установках с газодизельными и газопоршневыми двигателями на небольших электростанциях и тепловых станциях. Возможно получение как электрической, так и тепловой энергии когенерация. Все предлагаемое оборудование является серийным, изготавливается на специализированном заводе, перед отгрузкой оборудование всей установки в сборе тестируется с полной нагрузкой и эксплуатируется в 15 странах мира. Химический состав генераторного газа: Модульная блочная конструкция позволяет монтировать электростанции любой требуемой мощности. Модуль газификации управляется с помощью программируемого контроллера, позволяющего отслеживать все важные параметры системы, включать и выключать систему, обеспечивать заданную производительность оборудования в соответствии с выходной нагрузкой электрогенератора. Такие газогенераторы производят от до нм3 генераторного газа в час. Такие установки также экспортируются в 15 стран мира, в том числе в Россию, Германию, Италию и др. Согласно данным Всемирного банка, Индия занимает первое место в мире по использованию газогенераторных электростанций на древесных и сельскохозяйственных отходах. Такого результата Индия добилась благодаря целенаправленной государственной политике с г. В технологиях BTL, или Biomass-to-Liquids получение биотоплив второго поколения на основе биомассы , этот процесс активно изучается уже более 25 лет в большинстве развитых стран, некоторые технологии уже внедрены в промышленное производство. Сырье подвергается быстрому нагреву, а продукты реакции - быстрому охлаждению здесь важна прежде всего скорость нагрева сырья и скорость охлаждения продуктов. Период реакции не более 2 с. Первичными полупродуктами могут быть газы, жидкость, твердое углистое вещество, их взаимный выход зависит от вида сырья и параметров процесса пиролиза. Быстрый пиролиз используется для получения максимального количества либо жидкости, либо газа в зависимости от установленной температуры процесса в отличие от газификации, при которой основная цель процесса - получение всегда максимального количества только газовой фазы -генераторного газа. Жидкие продукты пиролиза вызывают большой интерес вследствие их потенциальной возможности использования в качестве жидкого топлива. Она состоит из сложной смеси высокоокисленных углеводородов с большим содержанием воды до мае. Такое пиротопливо может использоваться как заменитель котельного топлива низкого качества. Приведем один из примеров характеристики необработанного пиротоплива: Имеется опыт использования пиротоплива в стационарных газовых турбинах и стационарных дизельных малооборотных двигателях. Углистое вещество может использоваться как топливо для бытового применения и для технологических нужд металлургической, электроуголь-ной, фармакологической промышленности, а также для очистки воды и газов. Состав газа зависит от сырья и параметров пиролиза. Такой газ обычно используется для сжигания в самом процессе пиролиза для поддержания требуемой температуры процесса и для сушки исходного сырья. Химические продукты представлены несколькими сотнями составляющих компонентов, все большее значение уделяется выделению из продуктов пиролиза отдельных химических соединений левоглюкозан и гидроксиуксусный альдегид и др. Высокая ценность таких химических соединений делает выгодным их извлечение даже при их небольших концентрациях. Основной особенностью быстрого пиролиза по сравнению с традиционным, или медленным, является очень высокая скорость нагрева небольших частиц сырья несколько тысяч градусов в секунду и такое же быстрое охлаждение и конденсация получаемых реакционных паровых и газовых продуктов. Среди технологий быстрого пиролиза можно различать следующие процессы некоторые из которых до сих пор не вышли из стадии изучения процесса на лабораторных или пилотных установках: Кроме того, пиролизные реакторы можно разделить на две большие группы в зависимости от способа нагрева системы: Наилучшие с коммерческой точки зрения результаты достигнуты на установках с одним реактором кипящего слоя КС и с двумя реакторами циркулирующего кипящего слоя ЦКС , которые имеют хороший потенциал для дальнейшего увеличения производительности промышленных установок решение проблем масштабирования реакторной системы. Под распределительную решетку поступает на сжигание рецикловый пирогаз, который создает кипящий слой твердых частиц сырья в режиме псевдокипения и частичного уноса частиц. Сжигаемый пирогаз, получаемый непосредственно в процессе пиролиза биомассы в реак. За время реакции частицы сырья в кипящем слое интенсивного перемешивания, эффективного теплообмена и массообмена между фазами превращаются в продукты реакции парогазовая фаза и твердые частицы углистого вещества. Продукты реакции поднимаются по высоте аппарата и в выносном циклоне разделяются на твердую фазу - углистое вещество, собираемое в нижнем бункере-накопителе, и на парогазовую фазу. Последняя поступает в холодильник-конденсатор, в котором происходят быстрое охлаждение и конденсация реакционных паров с образованием жидкой фазы - пиротоплива в сепараторе. Несконденсировавшиеся газы пирогаз с верха сепаратора направляются как рецикл в низ реактора, пиротопливо с низа сепаратора как необработанное пиротопливо поступает в сборник или следует на дальнейшую переработку для повышения качества. Фирма руководит эксплуатацией нескольких промышленных установок в Европе и Северной Америке. Все коммерческие установки оснащены компьютерным управлением и работают круглосуточно. В качестве сырья могут использоваться древесина, древесные отходы, лигнин, целлюлоза, отходы сельского хозяйства, сырая нефть, тяжелые мазуты, тяжелые фракции переработки нефти, асфальтовые фракции, битум, изношенные автомобильные шины, бумажные отходы, отстой сточных вод. Производится чаще всего пиротопливо для котлов, а в случае получаемых химически чистого угля и пищевых химических продуктов требуется дополнительная переработка пиротоплива для повышения качества химических продуктов. Дополнительная переработка необработанного пиротоплива RTP-технологии также требуется и в случае получения топлива для стационарных газовых турбин и дизельных двигателей в процессах генерации электроэнергии и тепла. В основном реакторе протекает быстрый низкотемпературный пиролиз с целью получения максимального выхода пиротоплива. При этом уносятся полностью теплоноситель-песок и образующиеся продукты реакции - парогазовый поток и углистое вещество. Эти потоки разделяются в циклоне, с верха которого уходит парогазовый поток, теплоноситель-песок и углистое вещество с низа циклона направляются во второй реактор - камеру сжигания углистого вещества и части пирогаза для подогрева теплоносителя-песка, который стекает в первый реактор на его распределительную перегородку. Парогазовый поток в системе двухстадийного охлаждения и конденсации сепарируется в пиротопливо и неконденсирующийся пирогаз, направляемый под распределительную перегородку основного реактора для создания на ней кипящего слоя. Во втором реакторе также имеется своя распределительная перегородка для образования кипящего слоя нагретого теплоносителя-песка, который самотеком перетекает в основной реактор. Таким способом между этими двумя аппаратами циркулирует поток теплоносителя-песка. Второй аппарат - реактор-камера сжигания, в нем протекают также некоторые стадии пиролиза сырья. При пиролизе древесины при RTP-процессе достигается выход пиротоплива до 74 мае. Мощность наиболее крупной установки примерно 55 тыс. В литературе называются более 25 фирм и исследовательских организаций, которые многие годы лет занимаются изучением разных процессов быстрого пиролиза биомассы. Большинство из них проводит работы на лабораторных и пилотных установках: Сантьяго Испания , Гамбургский Германия , Астонский Великобритания , Мельбурнский Австралия , Технологический Малайзия , Лаваля Канада и др. Рассмотрим основные характеристики пиротоплива, получаемого быстрым пиролизом из биомассы и различные способы его применения. Качество неподготовленного пиротоплива является недостаточным для непосредственного использования его в качестве топлива. Жидкие продукты пиролиза - это высокоокисленные углеводороды с большим содержанием нежелательной воды, как исходной, так и образовавшейся в процессе реакции; присутствует также нежелательная примесь твердого углистого вещества, зольность которого 0,13 мае. Высокое содержание воды в пиротопливе затрудняет его воспламенение, поэтому для пуска форсунок или стационарных двигателей на пиротопливе используют пилотное пусковое топливо обычно нефтяное дизельное топливо. Повышенная кислотность пиротоплива порождает интенсивную коррозию отдельных систем резервуары и емкости хранения, трубопроводы, арматура, контрольно-измерительные приборы, форсунки и др. Пиротопливо нестабильно и меняет во времени свои важные свойства увеличение вязкости, сепарация фаз, образование тяжелых полимериза-ционных осадков и др. Применяют разные процессы повышения качества пиротоплива, их можно разделить на физические и химические. Однако для этих методов не решены многие сложные проблемы, и не получены надежные данные крупных и длительных испытаний. С понижением содержания твердых частиц снижается вязкость топлива оно меньше густеет при хранении, меньшими становятся отложения и эрозия в камерах сгорания топлива и на поверхности лопаток газовых турбин, в отверстиях форсунок, в системе выхлопных газов двигателей и т. Для гомогенизации пиротоплива и снижения его вязкости применяются полярные растворители метанол и др. Применение пиротоплива в стационарных дизельных двигателях для выработки электроэнергии является достаточно перспективным направлением, но еще далеким от широкого коммерческого применения, поскольку в этом случае к пиротопливу предъявляются гораздо более жесткие требования, чем в случае сжигания пиротоплива в форсунках котлов. Основные проблемы связаны с высоким содержанием золы в пиротопливе, в высокой его вязкости и низком значении pH высокая кислотность. Длительная и устойчивая работа дизельного двигателя на пиротопливе возможна только при условии выполнения довольно существенных модификаций элементов и систем двигателя и применения коррозионно-стойких материалов. Основные характеристики пиротоплива, получаемого из разных видов биомассы, заметно различаются. Они также существенно зависят от технологического режима пиролизного реактора и его конструкции. Поэтому до сих пор исследовательские фирмы и государственные организации по стандартизации биотоплив не смогли сформулировать нормативные акты с требованиями к эксплуатационным показателям качества биотоплив для их различных видов котельное биотопливо, биотопливо для стационарных дизельных двигателей, биотопливо для стационарных газовых турбин и др. В настоящее время не формулируется, очевидно, даже проблема производства из биомассы моторных транспортных топлив высокого качества, поскольку переход от неподготовленного биотоплива через процессы повышения его качества Upgrading Biofuels to Motor Fuels возможен, но он пока остается чрезвычайно сложным и дорогим. Процессы повышения качества неподготовленных биотоплив и переработки их в качественные транспортные топлива - автобензины и дизельное топливо на основе известных в нефтепереработке гидрогенизационных процессов гидроочистка, гидрокрекинг, гидрореформинг и др. Но эти процессы чрезвычайно дорогие, они должны быть организованы только на действующих НПЗ и иметь огромную производительность, соответствующую инфраструктуру и т. Сланцевый газ Natural shale gas добывается из небольших геологических скоплений подземных пород с глубин км. Не надо путать его с искусственно получаемым пиролизом сланцевым газом из твердых горючих сланцев, а также не путать сланцевый газ shale gas с природным газом Natural gas , добываемым обычно из гигантских газовых месторождений, в которых он находится под большим давлением, при сроке их эксплуатации лет. Первая скважина для добычи сланцевого газа пробурена в г. В США только в г. В начале х в США наблюдается замедление темпов из-за роста расходов и снижения розничных цен. Сланцевый газ Shale gas имеется во многих странах разных географических регионов США, Канады, Китая, Европы, России и др. Неподтвержденные запасы сланцевого газа в мире якобы гигантские и составляют, по предварительным весьма приближенным оценкам, около трлн м3 в сравнении с доказанными запасами традиционного природного газа трлн м3 на конец г. Однако для эффективного поиска всегда небольших сланцевых газовых скоплений 0,,2 млрд м3 газа на 1 км2 поверхности месторождения требуются новейшая сейсморазведка с ЗО-моделированием, новые совершенные технологии бурения большого куста длинных горизонтальных скважин от вертикальных скважин и последующий процесс гидравлического разрыва пласта - непроницаемых геологических подземных плотных геологических перегородок между небольшими газовыми скоплениями с применением специальных жидких химических растворов, которые могут фильтроваться и проникать потом в имеющиеся повсюду подземные горизонты грунтовых вод и их загрязнять при этом возможны серьезные экологические проблемы. Трудна также технически и операция подъема газа на поверхность, поскольку он сам не поднимается под создаваемым гидроразрывом пласта давлением пока все эти новые и очень дорогие технологии имеются только в США и Канаде и могут не продаваться третьим странам. Хотя не скрывается, что химический состав добываемого сланцевого газа заметно отличается не только от скважины к скважине, но и для разных месторождений одного и того же региона. При этом срок эксплуатации таких месторождений обычно сравнительно небольших количеств сланцевого газа до лет. США за м3 газа без учета создания новой инфраструктуры по сбору, очистке, компримированию, транспортировке и переработке сланцевого газа. Добыча газа, нефти Надежность, диагностика Образование Личности науки Новости Промышленность Развитие Промышленность Строительство Производство Оборудование Технологии Компании России Дробилки Ремонт турбин Напольные покрытия Окна Авто, мото Дом, быт Разное Новые технологии Услуги Контакты Вход Авторам Реклама Результаты поиска. Главная Наука Добыча газа, нефти Синтетические моторные топлива. Синтетические моторные топлива Наука - Технология добычи газа и нефти.
Ежегодно сжигается более 3 миллиардов тонн нефти. При этом для сжигания 1 кг углеводородного топлива необходимо 15 кг воздуха. Балансовые запасы нефти запасы, использование которых технологически возможно и экономически целесообразно , имеющиеся в настоящее время [15] в странах ближнего зарубежья, представлены в таблице 1. В объемном исчислении уточненный на данный момент мировой запас нефти и других полезных ископаемых представлен в таблице 2. Нефть представляет собой вязкую, несколько маслянистую жидкость от черного до бурого цвета, иногда с красноватым, зеленоватым, оранжевым оттенком; обычно она темно-бурого цвета. В химическом отношении нефть представляет собой сложную жидкость, состоящую в основном из углеводородов, т. Кроме углеводородов в состав нефти в незначительных количествах входят химические соединения примеси , содержащие кислород, серу и азот. Нефть, таким образом, делится на углеводородный и элементарный составы, которые показывают процентное содержание углеводородов и химических элементов. По химическому составу все углеводороды нефти подразделяют на следующие группы ряды: Входящие в этот ряд метан СН 4 , этан С 2 Н 6 , пропан С 3 Н 8 и бутан С 4 Н 10 при нормальных условиях, т. Парафиновые углеводороды с С 5 Н 12 до С 15 Н 32 при нормальных условиях находятся в жидком состоянии, а начиная с C 16 H 34 — в твердом состоянии. С повышением их молекулярного веса увеличиваются температуры кипения, плавления и плотность. Парафиновые углеводороды в условиях, близких к нормальным, обладают повышенной химической стойкостью. При возрастании температуры и давления высокомолекулярные парафиновые углеводороды легко расщепляются, образуя более легкие углеводороды. Изомерные парафиновые углеводороды имеющие одинаковую формулу, но различное строение улучшают качество бензинов детонационную стойкость , а нормальные — качество дизельных топлив самовоспламеняемость. Они имеют циклическую структуру пять или шесть атомов углерода в кольце с общей формулой С n Н 2 n , обладают большей стойкостью против окисления при высоких температурах, чем нормальные парафиновые углеводороды, и имеют более высокую температуру кипения. Присутствие легких нафтеновых углеводородов желательно в автомобильных топливах для карбюраторных двигателей, а нафтеновые углеводороды с более сложной структурой имеющие длинные боковые цепи улучшают качество смазочных масел, в частности, понижают их температуру застывания и позволяют материалам долго храниться без изменения своих свойств. Ароматические углеводороды также относятся к циклическим углеводородам. Их общая формула С n Н 2 n — 6. Ароматические углеводороды обладают высокими антидетонационными качествами и хорошей химической стойкостью при повышенной температуре. Их присутствие желательно в бензине и в то же время нежелательно в дизельном топливе. Кроме того, в состав автомобильного топлива могут входить олефиновые алкены и диолефиновые алкадиены углеводороды. Олефиновые С n Н 2 n и диолефиновые С n Н 2 n — 2 углеводороды либо непредельные имеют цепную структуру, но являются ненасыщенными атомы углерода в молекулах соединены между собой двойной валентной связью. Простейшие углеводороды олефиновой группы — этилен С 2 Н 4 , а диолефиновой группы — пропадиен С 3 Н 4. Данные углеводороды в нефти не содержатся, но образуются в значительных количествах при переработке нефти. Их присутствие в автомобильном топливе нежелательно, поскольку они неустойчивы и вступают в реакции присоединения, тем самым снижают химическую стабильность бензинов. Наряду с углеводородами нефть содержит различные сернистые соединения, органические кислоты, азотистые соединения, а также асфальто-смолистые вещества, большинство из которых образовалось в результате взаимодействия с кислородом воздуха. Наличие органических кислот, получивших название нафтеновых, и сернистых соединений способствует коррозии металлических изделий. Особенностью асфальто-смолистых веществ является склонность к отложениям и повышенным нагарам, а также они придают нефти и нефтепродуктам темный цвет. Сера по коррозионному воздействию на металл подразделяется на активную непосредственно вызывающую коррозию — сера S , меркаптан R-S-H , сероводород H 2 S и неактивную непосредственно коррозию не вызывающую — сульфиды соли сероводородной кислоты. Наличие некоторых сернистых соединений в нефти и нефтепродуктах придает им специфический неприятный сероводородный запах. Азот содержится в малых количествахпреимущественно в тяжелых фракциях нефти. На качество нефтепродуктов азот существенного влияния не оказывает [1, 3, 5, 15]. Истощение нефтяных месторождений и постоянный рост стоимости получаемого топлива привели к тому, что на транспорте стали широко использовать природный и попутный растворенный в нефти газы. В объемном же исчислении запасы природного газа представлены в таблице 2. Кроме того, в состав природного газа в незначительном количестве входят азот, диоксид углерода, гелий, аргон. Особенностью нефти, которая имеет в своем составе разнообразные углеводороды, является широкий температурный диапазон выкипания. С повышением температуры состав выкипающих углеводородов становится тяжелее. Это позволяет разделить нефть на части или фракции, выкипающие в определенных температурных пределах. Получаемые продукты называют дистиллятами , а сам процесс — прямой перегонкой нефти, которая относится к физическому способу переработки нефти. На рисунке 1 представлены продукты, получаемые из сырой нефти. Из этого ряда продуктов, применительно к транспорту, можно выделить дистилляты со следующими пределами выкипания: Прямая перегонка является первичным и обязательным процессом переработки нефти в топлива и масла. Она осуществляется путем испарения нефти в трубчатых печах с последующим разделением фракций в ректификационных колоннах. Жидкий остаток стекает вниз, а углеводородные пары поднимаются вверх и конденсируются по пути в виде дистиллятов на так называемых ректификационных тарелках. Эти тарелки установлены на различной высоте колонны. На первых тарелках конденсируются тяжелые углеводороды, несколько выше — более легкие. Наиболее легкие углеводороды отводятся с верха колонны в газообразном виде. Самые легкие фракции в данном случае бензиновые могут не сконденсироваться полностью и при достижении верхних тарелок. Их отбирают из колонны в парообразном виде и пропускают через конденсатор-холодильник, где они конденсируются. На промышленных установках перегонка нефти вначале проводится при атмосферном давлении, а затем в вакууме. Прямая перегонка нефти обеспечивает лишь ограниченное количество топливных дистиллятов, не удовлетворяющих постоянно растущий спрос на моторное топливо. Поэтому для получения большего количества увеличения выхода моторных топлив в первую очередь бензинов используются методы химической переработки нефти, получившие название вторичных процессов. Наибольшую известность получил крекинг-процесс , заключающийся в расщеплении крупных молекул углеводородов под действием высоких температур термический крекинг или в присутствии катализатора каталитический крекинг и превращение их в легкокипящие углеводороды, из которых состоят бензин и другие светлые нефтепродукты. Крекинг не только увеличивает выход бензина непосредственно из нефти, но также дает возможность получать его из керосина, соляро-газойлевых фракций и даже мазута. Жидкофазный термический крекинг обеспечивает более высокий выход бензина с меньшим содержанием непредельных углеводородов в нем, поэтому является более совершенным. Поэтому бензин термического крекинга обладает плохой стабильностью и при хранении интенсивно осмоляется и окисляется. Октановые числа ОЧ находятся в пределах 66 — 74 единиц, поэтому его используют в качестве компонента при получе-нии товарных бензинов. Более совершенным является каталитический крекинг. Бензины каталитического крекинга имеют более высокую детонационную стойкость и химическую стабильность. С помощью каталитического крекинга получают бензин с ОЧ до 85 единиц моторный метод , который используется при производстве бензина А и керосино-газойлевые фракции, используемые в качестве реактивного и дизельного топлива. Для переработки средних и тяжелых нефтяных дистиллятов с большим содержанием сернистых и смолистых соединений, не пригодных для переработки чисто каталитическим способом, большое распространение получил каталитический крекинг в присутствии водорода, так называемый гидрокрекинг. Применение водорода обеспечивает эффективное гидрирование на катализаторе алюмокобальтомолибденовом или алюмоникельмолибденовом высокомолекулярных и сернистых соединений с их последующим распадом. Гидрокрекинг позволяет получить из керосино-соляровых фракций, вакуумных дистиллятов и остаточных продуктов бензины, реактивные и дизельные топлива. Октановое число бензиновых фракций составляет 85—88 единиц по исследовательскому методу. Для улучшения одного из важнейших эксплуатационных свойств бензи-на — стойкости к детонации — используются процессы риформинга. Различают два вида риформинга: Наиболее широкое применение в промышленности нашел каталитический риформинг, позволяющий из прямогонного бензина получить риформинг-бензин. В качестве катализатора промышленное применение получила платина на окиси алюминия, отчего такой процесс получил название — платформинг. Основная продукция этого процесса — катализат, используемый в качестве высоко-октанового компонента автомобильного бензина. Автомобильное топливо, полученное одним из указанных способов, должно быть очищено от органических нафтеновых кислот, смолистых и асфальтовых веществ, сернистых соединений, а также должно быть подвергнуто стабилизации для повышения его химической и физической стойкости во время транспортирования, хранения и потребления, тем самым будут улучшены эксплуатационные свойства нефтепродуктов. Например, для удаления сернистых, азотистых, кислородных, металлоорганических и непредельных соединений используется гидроочистка. В процессе гидроочистки данные соединения путем реакции с водородом переводятся в газообразные, легко удаляющиеся продукты. Содержание серы в топливе снижается в 10—20 раз. Для удаления из топливных дистиллятов некоторых кислородных и сернистых соединений применение находит также очистка щелочью. Этот процесс заключается в добавлении щелочи в очищаемый нефтепродукт с последующим удалением водным раствором образующихся веществ совместно с остатками щелочи. При переработке нефти в получаемых высококипящих топливных дистиллятах содержится большое количество соединений, которые ухудшают эксплуатационные свойства нефтепродуктов при пониженных температурах. Для удаления этих углеводородов при производстве дизельных топлив зимних сортов распространение получила так называемая карбамидная депарафинизация. Этот метод основан на свойстве карбамида мочевины образовывать кристаллические комплексные соединения с парафинами, которые достаточно просто отделяются от остальных углеводородов путем фильтрации. Кислотно-щелочная очистка состоит в последовательной обработке топлива серной кислотой H 2 SO 4 , щелочью NaOH и промывке водой. Серная кислота взаимодействует с сернистыми соединениями кроме сероводорода и свободной серы и непредельными углеводородами, а с помощью едкого натрия удаляются органические кислоты, сероводород и кислые соединения, частично оставшиеся после обработки серной кислотой. Очистка отбеливающими глинами основана на способности последних избирательно поглощать адсорбировать кислые соединения, смолистые вещества и легкоокисляющиеся и осмоляющиеся непредельные углеводороды, что особенно важно при очистке крекинг-бензинов. Для малосернистых топлив этот метод является основным. Потери бензина при очистке отбели-вающими глинами меньше, чем при кислотно-щелочной очистке, а качество более высокое. В качестве реагентов, используемых при очистке бензинов, применяется хлористый цинк, хлористая медь и другие вещества. Очистка и вторичные процессы существенно улучшают эксплуатационные свойства топлив, однако недостаточны для удовлетворения всех требований двигателей современных автомобилей. Поэтому на заключительном этапе производства топлива после смешения компаундирования продуктов прямой перегонки и вторичных процессов осуществляется добавление различных присадок, улучшают один или ряд показателей эксплуатационных свойств нефтепродуктов, например детонационной стойкости. В итоге, полученное таким образом топливо называется товарным , т. Из природного газа топливо для автомобилей может быть получено тремя различными способами. Простейшим способом является сжатие газа до давления 20—25 МПа для обеспечения приемлемого запаса хода автомобиля. Сжатие природного газа осуществляется с помощью стационарных или передвижных компрессорных станций. Природный газ может использоваться и в жидком виде. Наконец, с помощью специальных химических процессов конверсии и синтеза из природного газа могут быть получены жидкие углеводороды или метанол метиловый спирт , используемые в качестве моторных топлив либо добавок к бензину. Одним из видов альтернативных топлив является сжиженный пропан-бутановый газ. Это топливо получают выделением смеси пропана и бутана из попутного нефтяного, природного и нефтезаводского газов с помощью методов умеренного охлаждения и газофракционирования. Производство моторных топлив из угля включает следующие основные стадии: В процессе газификации из угля получают газообразную смесь, из которой затем с помощью химических реакций синтеза в присутствии катализаторов могут быть получены жидкие углеводороды или метанол. На получение каждой тонны моторных топлив расходуется около 6—7 т угля. В результате их производства образуются побочные продукты в виде сжиженного нефтяного газа и парафина. Данная технология получения автомобильных топлив называется методом Фишера-Тропша. Значительно больший выход бензина, чем при газификации, может быть получен, если бурый или каменный уголь подвергнуть специальной переработке — деструктивной химической гидрогенизации. Деструктивная гидрогенизация углей является сложным и дорогостоящим технологическим процессом. Перерабатываемый уголь измельчается в смеси с маслом. Процесс протекает при высоких температурах и давлениях в присутствии катализаторов и с использованием водорода. В результате получается синтетическая нефть, из которой с помощью известных процессов нефтепереработки могут быть выработаны различные моторные топлива. Из 3 т угля получается 1 т синтетической нефти. Автомобильный бензин и дизельное топливо могут быть также получены синтезом из окиси углерода СО и водорода Н 2 , входящих в состав водяного газа, т. В свою очередь, генераторный газ получают путем газификации твердых горючих ископаемых, в присутствии некоторого количества недостаточного для полного сгорания воздуха и водяного пара или водяного пара и кислорода. В этих условиях окись углерода и водород образуют различные углеводороды, из которых в дальнейшем путем фракционной разгонки получают бензин и дизельное топливо. С целью получения жидкого топлива из торфа его подвергают термическому растворению в органических растворителях. Результатом является торфяная смола, которая подвергается прямой перегонке и последующей очистке. Горючие сланцы также подвергают термической переработке с получением сланцевой смолы, которую используют в качестве жидкого сырья для получения моторных топлив. Наиболее распространенным способом получения моторных топлив из возобновляемого растительного сырья — биомассы — является ферментация брожение. В процессе брожения получают жидкую смесь, содержащую значительное количество этанола этилового спирта и воды. После очистки и удаления воды этот продукт может использоваться самостоятельно в качестве моторного топлива либо добавляться к обычным нефтяным топливам. Автомобильным топливом будущего называют водород. В больших количествах водород может быть получен из воды с помощью электролиза. Многие из этих процессов требуют больших затрат электроэнергии и связаны с высокой стоимостью получаемого топлива. Поделиться Поиск по сайту. Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Следующая. Интересно знать Усиление отдельно стоящих фундаментов Светочувствительный аппарат глаза Класс Земноводные, или Амфибии Упражнения на перекладине Советы для родителей Память и ее тренировка Как защитить себя ВКонтакте? Категории Архитектура Биология География Искусство История Информатика Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Охрана труда Политика Правоотношение Разное Социология Строительство Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика. Орг - год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Характеристика знака по дате рождения
Не удается создать загрузочную флешку
Ремень на генератора 8 клапанов
Как коптить рыбу видео
Ли им горького