Среда, 24.04.2024, 13:17 Приветствую Вас Гость | RSS
			Главная | Регистрация | Вход
			ТО и ремонт автомобилей Узнай всё про автомобиль

 Химический состав нефти

Нефть в качестве сырья для производства различных видов топ­лива и масел обладает рядом неоспоримых преимуществ, прежде всего высокой калорийностью, относительной простотой спосо­бов ее добычи, транспортирования и переработки.

Нефть и нефтепродукты в основном состоят из углерода — 83...87%, водорода — 12... 14% и серы — 3...4%, остальное — азот и кислород, т.е. основу сложной по химическому составу и структуре жидкости составляют углеводороды: парафиновые, на­фтеновые и ароматические.

В обычных условиях углеводороды, содержащие от одного до четырех атомов углерода, являются газами.

В состав бензина и дизельного топлива входят жидкие углеводо­роды, имеющие от 5 до 15 атомов углерода.

Парафиновые углеводороды (алканы) имеют общую эмпириче­скую формулу CnH2n+2. 

 Если они содержат от одного до четырех атомов углерода — это газы (метан, этан, пропан, бутан, изобу­тан), обладающие высокой детонационной стойкостью, т.е. их ок­тановое число (ОЧ), определенное по моторному методу, состав­ляет 100 и выше. При наличии в парафиновых углеводородах от 5 до 15 атомов углерода — это жидкие вещества, а при содержании свыше 15 атомов углерода (С16 — гексадекан) — твердые.

Топлива и смазочные материалы, содержащие большое коли­чество алкановых углеводородов, отличаются высокой стабильно­стью. В высококачественных автомобильных бензинах желательно присутствие изопарафинов, которые устойчивы к действию кис­лорода при высоких температурах. Наличие же нормальных пара­финов, легко окисляющихся при повышенных температурах, сни­жает детонационную стойкость бензинов, но в то же время, умень­шая время с момента подачи топлива в двигатель до его воспламе­нения, способствует более плавному нарастанию давления и, сле­довательно, улучшению работы двигателя. Поэтому содержание нормальных парафинов предпочтительно в более тяжелых дизель­ных топливах, хотя в зимних сортах их количество тоже ограни­чивают.

Смазочные материалы, содержащие парафиновые углеводоро­ды, имеют высокие температуры застывания, поэтому их приме­нение в холодное время также затруднено.

Нафтеновые углеводороды (циклоны) — циклические насыщен­ные углеводороды с общей формулой CnH2n в нефти содержатся в виде циклопентана С₅Н₁₀ и циклогексана С₆Н₁₂.

Циклическое строение предопределяет высокую химическую прочность углеводородов этого ряда. Нафтеновые углеводороды выделяют меньше теплоты при сгорании по сравнению с пара­финовыми углеводородами и имеют высокую детонационную стойкость, т.е. являются желательными компонентами в топли­вах для карбюраторных двигателей и зимних сортах дизельных топлив.

Наличие нафтеновых углеводородов в смазочных материалах определяет увеличение их вязкости и улучшение маслянистости.

Ароматические углеводороды {арены) с общей формулой CnH2n-6 содержатся в нефти в виде бензола С₆ Н₆ и его гомологов. Вслед­ствие своей высокой термической устойчивости ароматические углеводороды являются желательными составляющими в топливах для карбюраторных двигателей, которые должны иметь самые вы­сокие октановые числа.

Из-за высокой нагарообразующей способности допустимое со­держание аренов в бензинах составляет 40...45 %. В дизельных топ­ливах вследствие термической стабильности аренов их присутствие является нежелательным.

Непредельные углеводороды {олефины) не содержатся в нефти, они образуются в процессе ее переработки. Непредельные соеди­нения являются важнейшим сырьем при получении топлива мето­дом нефтехимического и основного органического синтеза.

Общая формула олефиновых углеводородов CnH2n

     В условиях эксплуатации низкая химическая стойкость оле­финов, содержащихся в нефтепродуктах, играет отрицательную роль, понижая их стабильность. Так, бензины термического кре­кинга из-за окисления их олефиновой части осмоляются при хранении, загрязняют жиклеры карбюраторов и впускной тру­бопровод, т.е. наличие олефинов нежелательно в любых нефте­продуктах.

Сернистые соединения.

Нефть многих месторождений является сернистой или высокосернистой. Переработка такой нефти требу­ет дополнительных затрат, так как при увеличении содержания серы в бензине с 0,033 до 0,15 % мощность двигателя снижается на 10,5 %, расход топлива увеличивается на 12 %, а число капиталь­ных ремонтов возрастает в два раза. Кроме того, использование сернистых топлив наносит большой вред окружающей среде. Сер­нистые соединения подразделяются на активные и неактив­ные. К активным относятся соединения, способные вызвать кор­розию металлов при нормальных условиях. Это сероводород H₂S, меркаптаны R — SH (где R — углеводородный радикал) и элемен­тарная сера S. Находясь в растворенном или взвешенном состоя­нии, эти соединения способны вызвать сильную коррозию метал­лов при любых температурных условиях.

В соответствии со стандартами присутствие активных сернистых соединений в нефтепродуктах не допускается.

Неактивные сернистые соединения при нормальных условиях не вызывают коррозии металлов, но при полном сгорании топли­ва в двигателе образуют сернистый и серный ангидриды, дающие в соединении с водой сернистую и серную кислоты.

В малосернистой нефти содержание сернистых соединений ко­леблется от 0,1 до 0,5 %, а в сернистой достигает 4 %.

Кислородные соединения.

В нефти представлены кислотами, фе­нолами, эфирами и другими компонентами. Основная их часть со­средоточена во фракциях нефти, кипящих при высокой темпера­туре (высококипящих), т.е. начиная с керосиновой.

Простейшие кислородные соединения — это органические кис­лоты с общей формулой R—СООН, где R — углеводородный ра­дикал. В незначительном количестве они присутствуют в топливах и маслах в виде высококипящих (с температурой кипения выше 200 °С) маслянистых жидкостей, вызывающих сильную коррозию некоторых цветных металлов (свинца, цинка и др.), поэтому их количество в топливах и маслах строго ограничено ГОСТами.

Смолисто-асфальтовые соединения.

 Сложные смеси высо­комолекулярных соединений, состоящие из азота, серы, кислоро­да и некоторых металлов. Содержание этих веществ в нефти может составлять от десятых долей до десятков процентов.

Например, нейтральные смолы, содержащиеся в нефти и име­ющие цвет от коричневого до черного, обладают интенсивной кра­сящей способностью, чем и обусловлена соответственно окраска получаемых товарных топлив и масел. Это очень неустойчивые, легко изменяющиеся и плохо испаряющиеся вещества, которые отрицательно влияют на свойства топлив и масел.

Азотистые соединения.

Имеются в нефти в крайне малых количе­ствах и поэтому не оказывают заметного влияния на свойства топ­лив и смазочных материалов.