Химмотология ракетных и реактивных топлив (1043407), страница 30

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 30)

В результате гидрокрекинга из одного и того же сырья получают бензин или преимущественно (не менее 70%) реак­тивное либо дизельное топливо. Эта специфика процесса яв­ляется особенно ценной, так как позволяет изменять объем вы­рабатываемого топлива с учетом потребности, в том числе и сезонной..

Реактивные топлива, полученные гидрокрекингом, имеют температуру начала кристаллизации ниже —60 °С и содержат немного (~10%) ароматических углеводородов; в них, как и в гидроочищенных топливах, практически полностью отсутствуют гетероатомные соединения. Для снижения окисляемости топлив и улучшения их противоизносных свойств необходимо вводить противоокислительные и противоизносные присадки.

Глубокое гидрирование. В этом процессе получают реактив­ное топливо из керосино-газойлевых дистиллятов прямой пере­гонки отборных нефтей или продуктов каталитического кре­кинга, содержащих более 60% ароматических углеводородов. В ходе процесса ароматические углеводороды превращаются в цикланы. Соответствующий» подбор сырья позволяет получить топливо, содержащее преимущественно цикланы с высокой плотностью (при 20 °С равной 840 кг/м³), малым содержанием серы (<0,01%), алкенов (йодное число <0,2 г I2/100 г) и фак­тических смол (<3 мг/100 мл) [144]. Можно предположить, что гидрированию подвергаются практически все гетероатомные-соединения и алкены. Из-за малого содержания в продуктах гидрирования природных антиокислителей в топливо необходи­мо добавлять соответствующие присадки. Несмотря на отсут­ствие ПАВ, гидрогенизат при достаточно высокой вязкости имеет удовлетворительные противоизносные свойства.

Введение присадок. Добавление различных присадок к ба­зовым продуктам (фракциям) реактивных топлив зависит от способов их получения на НПЗ. Антиокислительные присадки

в обязательном порядке вводят в топлива, полученные гидроге-низационными способами в концентрации от 17 до 24 мг/л (тре­бования зарубежных спецификаций) или 0,003—0,004%. В оте­чественные топлива добавляют 2,6-ди-грег-бутил-4-метилфенол (иопол) по ГОСТ 10894—76. За рубежом добавляют также смесь экранированных фенолов следующего состава [145]: 65— 80% 2,6-ди-трет-бутилфенола. 3—15% 2,4,6-три-трет-бутилфе-нола и 3—03% 2-трет-бутилфенола. Все соединения, относящие­ся к группе фенолов, эффективны в качестве антиокислителей в начальной стадии окисления топлива, поэтому их следует вводить в свежеприготовленное топливо. Характеристика про­мышленных антиокислителей для топлив приведена в работе [146].

За рубежом при необходимости разрешается вводить в топ­ливо деактиваторы металлов—не более 5,7 мг/дм³. Деактива-торы связывают ионы металлов (в частности, меди) в прочный химически пассивный комплекс. К комплексообразующим соеди­нениям относятся шиффовы основания типа салицилиденов, на­пример N,N'-дисалицилиденпропилендиамин, N,N'-дисалицили-денэтилендиамин. Обычно деактиваторы металлов вводят в топливо в виде растворов (толуола или ксилола). Деактивато­ры металлов и их комплексы с металлами плохо растворяются в топливе, что может быть причиной образования отложений на топливных фильтрах.

В топлива, предназначенные для самолетов гражданской авиации, за рубежом добавляют ингибиторы коррозии по тре­бованию потребителей, а в топливо для военной авиации США их вводят обязательно. В качестве ингибитора коррозии упо­требляют смесь димера карбоновой ненасыщенной (линолевой) кислоты с небольшим количеством растворимого в углеводоро­дах органического эфира ортофосфорной кислоты—бис(диамил-фенил)ортофосфат. Присадку вводят в виде концентрата-раст­вора в реактивном топливе, содержащем 40% кислоты и 0,35% эфира. Ингибитор коррозии одновременно улучшает и проти­воизносные свойства топлива.

Для снижения электризуемости топлив при перекачиваниях и фильтровании к ним добавляют антистатические присадки. Последние повышают электрическую проводимость топлив и скорость релаксации зарядов, предупреждают тем самым воз­никновение пожаровзрывоопасных разрядов статического элект­ричества. Отечественную присадку Сигбол (от слов «синергизм большой») можно добавлять до 0,001%.

Зарубежная антистатическая присадка ASA-3 фирмы «Shell» представляет смесь равных частей хромовых солей мо-но- и диалкилсалициловых кислот с кальциевой солью суль­фированного эфира янтарной кислоты и 2-этилгексилового спир­та. К этим компонентам добавляют до 40% сополимера эфиров метилметакриловой кислоты и лауринового или стеаринового спирта с винилпиридином. Раствор присадки (4—5%-и) в реак-

тивном топливе используют в качестве концентрата, который вводят в топливо из расчета, чтобы концентрация присадки не превышала 1 г/м³.

На предприятии (что характерно для зарубежной практики) или на местах применения топлива перед заправкой летатель­ных аппаратов в него могут вводить противообледенительные присадки. Это монометиловый эфир этиленгликоля (метилцел-лозольв), моноэтиловый эфир этиленгликоля (этилцеллозольв) по ГОСТ 8313—76, тетрагидрофурфуриловый спирт (ТГФ) по ГОСТ 17477—75 и смесь этилцеллозольва с метанолом (жид­кость И-М) или ТГФ с метанолом (ТГФ-М).

Глава 8

АССОРТИМЕНТ И КАЧЕСТВО ОТЕЧЕСТВЕННЫХ РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ

Реактивные топлива обычно классифицируют по двум домини­рующим признакам: склонности к образованию отложений и испаряемости (табл. 8.1) [147]. Оба признака указывают воз­можную область применения топлив в зависимости от типа ле­тательного аппарата.

Отечественные реактивные топлива делятся на две подгруп­пы: 1) с обычным уровнем склонности к образованию отло­жений (прямогонные) и 2) термостабильные. В каждой под-

Таблица 8.1. Классификация реактивных топлив (отечественных и зарубежных) по основным признакам*

* Зарубежные спецификации на реактивные топлива, кроме как на топливо TS (термостабильный авиационный керосин), не предусматривают дополнительные по срав­нению с топливами, полученными прямой перегонкой, требования к уровню термоокис­лительной стабильности Все зарубежные топлива могут вырабатываться с применением гидрогенизационных процессов В таких случаях в них обязательно вводят антиокисли­тельные присадки, и по уровню термоокислительной стабильности эти образцы соответ­ствуют отечественным топливам РТ, Т-6 и Т-8В

группе вырабатывают по 2—3 марки топлива с разными пре­делами выкипания: широкого фракционного состава—Т-2, лег­ковоспламеняющиеся авиационные керосины ТС-1, Т-1, РТ и Т-8В и авиационный керосин тяжелого фракционного состава с повышенной температурой вспышки — Т-6.

8.1. АССОРТИМЕНТ РЕАКТИВНЫХ ТОПЛИВ

Факторы, определяющие ассортимент топлив. Ассортимент вы­рабатываемых реактивных топлив определяется следующими четырьмя факторами: сырье (С), технология производства топ­лив (Т), конструкция летательных аппаратов и условия их применения. Последние два фактора связаны с требованиями к прокачиваемости (П), испаряемости (И) и горючести (Г) топлив. Важнейшими характеристиками этих свойств соответ­ственно являются температура начала кристаллизации, преде­лы выкипания и содержание ароматических углеводородов.

Каждый из факторов, определяющих ассортимент реактив­ных топлив, с учетом качественных или количественных пока­зателей может быть рассмотрен на 5 уровнях (рангах), как это показано в табл. 8.2. Факторы распределены таким образом, что по мере перехода от меньших к большим рангам умень­шаются ресурсы топлива, усложняется технология и увеличи­ваются затраты на производство топлива, но в то же время повышается уровень его качества

Таблица 8.2 Факторы, определяющие ассортимент и качество реактивных топлив

В отечественной практике образцы топлив с температурой начала кристаллизации выше —50°С и с содержанием арома­тических углеводородов более 22% в промышленных масштабах не вырабатываются, так как такое топливо на современной технике может найти только ограниченное применение, а вы­ход дефицитного дизельного топлива при этом уменьшится. Сочетание рангов сырья", технологии и показателей качества для различных марок реактивных топлив и конкретных усло­вий может быть различным. Так, для получения топлива РТ используют смеси любых нефтей, дистилляты которых подвер­гают гидроочистке. Топливо имеет температуру начала кри­сталлизации не выше —50°С, выкипает в пределах 135— 280 °С и содержит не более 22% ароматических углеводородов. Все это можно выразить условной формулой: С1T3П3И3Г3.

8.2. КАЧЕСТВО ТОПЛИВ

Прямогонные реактивные топлива. Топлива Т-1, ТС-1 и Т-2 получают прямой перегонкой нефти. Выделенные дистилляты при необходимости подвергают щелочной очистке и промывке водой, затем отстаивают и фильтруют.

Топливо Т-1 характеризуется формулой С2T1П5И3Г3 и пред­ставляет собой керосиновую фракцию малосернистых нефтей, выкипающую в пределах 140—280 °С. Высокая плотность—бо­лее 800 кг/м³ и вязкость—при 20 °С более 1,5 мм²/с, малое содержание сернистых соединений в сырье обеспечивают высо­кий уровень качества топлива по всем эксплуатационным свой­ствам, кроме склонности к образованию нагара и других отло­жений. Ресурсы этого топлива ограниченны.

Топливо ТС-1—чаще всего это фракция сернистых нефтей, выкипающая в пределах 140—250 °С. Более узкий фракцион­ный состав обусловлен повышенным содержанием в сернистых нефтях алканов, что отрицательно сказывается на температуре начала кристаллизации. При получении топлива из малосерни­стых парафинистых нефтей приходится ограничивать конец кипения температурой 220—230 °С. Содержание серы в топливе ТС-1 выше, чем в топливе Т-1, но в первом меньше смолистых соединений и нестабильных углеводородов, поэтому и образует­ся меньше отложений. Допускается получение топлива ТС-1 смешением гидроочищенного и прямогонного дистиллятов. Та­ким образом топливо ТС-1 может характеризоваться формула­ми С1(2)Т1(2,3)П4(3,5)И4Г2. В эксплуатации обе марки топлива Т-1 и ТС-1 взаимозаменяемы.

Топливо Т-2 включает бензиновые и керосиновые фракции прямой перегонки сернистых и малосернистых нефтей, его фор­мула С1(2)Т1(2,3)П(5)И5Г2. Обладая высокой испаряемостью, оно обеспечивает надежный запуск двигателей. В связи с низкой вязкостью и необходимостью обязательной обработки щелочью бензиновых фракций для удаления коррозионно-активных со­

единений топливо имеет недостаточно высокие противоизносные свойства. Фракции прямой перегонки при необходимости могут подвергаться демеркаптанизации или гидроочистке.

Топлива ТС-1, Т-1 и Т-2 вырабатывают в соответствии с ГОСТ 10227—62 по той технологии и из тех нефтей, которые применялись при изготовлении образцов, прошедших государ-

ственные испытания с положительными результатами на дви­гателях или по комплексу методов квалификационных испыта­ний в соответствии с установленным порядком. Нормы по по­казателям качества этих топлив приведены в табл. 8.3. Кроме того, в топливе должны отсутствовать: сероводород (ГОСТ 17323—71), водорастворимые кислоты (ГОСТ 6307—75, индикаторный метод), водорастворимые щелочные соединения, механические примеси и вода (методы определения изложены в ГОСТ 10227—62), мыла нафтеновых кислот (ГОСТ 21103—75). Топливо должно выдерживать испытание при 100 °С в течение 3 ч на медной пластинке без изменения цвета пластинки (ГОСТ 6321—69). Допускается вырабатывать топливо ТС-1 с температурой начала кристаллизации не выше —55 и —50 °С, предназначенное для всех климатических зон, за исключением зоны l1 (ГОСТ 16350—80). Топливо ТС-1 для применения в климатической зоне l1 получают по согласованию с потреби­телем. В отдельных случаях (по особому требованию потреби­телей) топливо Т-1 должно выпускаться плотностью при 20 °С не менее 810 кг/м³. Для улучшения эксплуатационных свойств в топлива ТС-1, Т-1 и Т-2 могут вводить присадки, допущен­ные к применению в установленном порядке (антистатические, противообледенительные и др.).

Термостабильные реактивные топлива. Наиболее массовое термостабильное топливо РТ могут получать прямой перегон­кой, смешением продуктов прямой перегонки и гидроочистки и гидроочисткой прямогонной фракции 135—280 °С из различных нефтей. В результате гидроочистки резко снижается содержа­ние общей серы, нестабильных углеводородов и смолистых со­единений, практически полностью удаляются меркаптаны. Все это снижает склонность топлива к образованию отложений, однако повышает окисляемость и ухудшает противоизносные свойства. Для улучшения противоизносных свойств в топливо разрешается вводить противоизносную присадку (от 0,002 до 0,004%), а для снижения окисляемости—присадку ионол (от 0,003 до 0,004%).

Характеристики

Список файлов книги