Как влияют на работу двигателя низкокипящие углеводороды

Низкокипящие углеводороды

К парафиновым углеводородам, служащим исходным сырьем для нефтехимической промышленности, относятся в первую очередь низкомолекулярные, при нормальных условиях газообразные или жидкие низкокипящие парафиновые углеводороды: метан, этан, пропан, бутаны и пен-тапы.

Из обоих этих источников сырья возможно получать индивидуальные низкомолекулярные, газообразные при нормальных условиях или весьма низкокипящие парафиновые углеводороды, как метан, этан, пропан, бутаны и лентаны.

Низкокипящие парафиновые изострое-ния

Циклопентаны С6 —С8 и низкокипящие парафиновые изо-строения

Исходное сырье процесса — прям о г о н н а я ; но здесь крекинг сопровождается мгновенным насыщением осколков, ведущим к образованию парафиновых углеводородов. Следовательно, при реакциях гидрокрекинга может и фактически протекает скелетная перегруппировка. Например, было показано , что в качестве основных продуктов гидрокрекинга н-геп-тана образуются пропан и изобутан наряду с меньшими количествами других продуктов и, разумеется, сравнительно глубокой изомеризацией исходного н-гептана. Работы по изучению изомеризации различных парафиновых углеводородов на никель-алюмосиликатном катализаторе обнаружили высокую степень превращения в низкокипящие парафиновые углеводороды наряду с изомеризацией в изомеры разветвленного строения. Например, к-октан при 380°, давлении 25 am, объемной скорости 1 час»1 и молярном отношении водород : углеводород 4 : 1 почти полностью превращается в продукт, состоящий главным образом из пропана, изо- и н-пентана и смешанных бутанов. При более низкой температуре наблюдается ослабление реакции крекинга и более глубокая изомеризация в изомерные октаны. Следует отметить, что состав ! и метод приготовления катализатора оказывают, сильное влияние на протекание реакции гидрокрекинга; этим путем можно достигнуть образования более крупных осколков. Если гидрирующая активность катализатора значительно преобладает над его кислотной активностью, то протекает реакция деметилирования, которая представляет особый случай гидрокре-

Процесс основан на том, что силикагель адсорбирует ароматические углеводороды раньше олефинов и насыщенных углеводородов. Поэтому, если пропускать углеводородную смесь, содержащую ароматические, через камеру, заполненную гелем кремнекислом, то они будут задерживаться си-ликагелем, а насыщенные углеводороды и моноолефины пройдут через камеру. Когда силикагель полностью насытится ароматическими , приступают к десорбции. Для этого берут смесь высокомолекулярных ароматических углеводородов, которые вытесняют ранее адсорбированные ароматические углеводороды с силикагеля и выводят ее из адсорбера. Низкокипящие углеводороды можно затем легко выделить из смеси перегонкой.

При эмиграции микронефти из глинистых нефтематеринских город в прилегающие к ним пласты пористых водонасыщенных песчаников возникает хроматографическое разделение образовавшейся смеси жидких и газообразных углеводородов. Глинистый пласт представляет собой естественную хроматографическую колонку, а газы и низкокипящие углеводороды выполняют роль элюента. В природной хроматографической колонке происходит частичная задержка асфальтосмолистых веществ. В песчаный коллектор выносится смесь нефтяных углеводородов с содержанием 5 — 10 % асфальтосмолистых веществ. Это, по существу, уже есть ь астоящая нефть.

По мере увеличения температуры кипения углеводородов термостойкость их снижается. В каждом ряду легкие низкокипящие углеводороды расщепляются труднее, чем высококипящие. Так,, например, из парафиновых углеводородов метан является наиболее термостойким. Помимо расщепления углеводороды подвергаются и другим изменениям или, как принято говорить, превращениям. Молекулы некоторых углеводородов не расщепляются, а только теряют часть своих водородных атомов. Процесс отщепления водородных атомов от молекул углеводородов называется дегидрогенизацией, а обратный процесс присоединения водорода гидрогенизацией. Часть водорода, получаемого в результате первого процесса, присоединяется к ненасыщенным углеводородам.

Еще в 1933 г. было известно, что при обработке и-гексана хлористым алюминием, активированным водой, образуются более низкокипящие углеводороды, которые, по-видимому, содержат некоторое количество 2- и 3-метилпентанов. Последующими работами различных исследователей было окончательно установлено, что промотированные галоидные соли алюминия способны приводить реакцию в равновесное состояние при участии всех пяти возможных изомеров гексана.

хлористого алюминия, к которому добавлялось 5% воды. Более низкокипящие углеводороды, непрерывно удалявшиеся из зоны реакции, состояли из 78% диметилциклопентана и 22% нижекипящих углеводородов. Относительные количества различных изомерных диметилциклопентанов, которые, как было показано, присутствовали в одном из таких дистиллятов,, были следующие:

Пентаны. С увеличением молекулярного веса увеличивается легкость изомеризации парафинов, но вместе с тем увеличивается и размер реакции перераспределения. Можно создать условия, при которых будет проходить изомеризация только бутана , но для пентанов и более высоких углеводородов создать такие условия трудно. При 27° С над АШгз равновесная смень м-пентанов и изопентанов содержит 70 и более процентов изомеров с разветвленными цепочками; при 0° С — около 90% . В побочных реакциях даже при 0° С образуются также и более высоко- или низкокипящие углеводороды . С увеличением температуры количество побочных реакций увеличивается . Несмотря на то, что термодинамические условия благоприятны, неопентан не показывает и признака изомеризации даже после 1000 часов обработки при комнатной температуре; нет нигде сообщений о его присутствии в продуктах какой-либо изомеризации пентана. w-Пентан изомеризуется при более мягких условиях, чем и-бутан. Изомеризация низкооктанового легкого сырья каталитического риформинга, содержащего м-пентан и гексаны, на практике осуществляется при помощи хлористого алюминия .

Читайте также:  Что делать если давление в двигателе слабое

По всей высоте колонны происходит обмен между фазами и полезное перемещение менее адсорбируемых компонентов в верх колонны, а более адсорбируемых компонентов вниз колонны. Уголь после регенерации в низу колонны возвращается наверх. При необходимости в промежуточных точках по высоте колонны могут отбираться промежуточные фракции. В качестве примера в табл. V-1 приведены данные по сепарации этилена на полупромышленной установке.

Эта номограмма Нельсона-Е!атсона , приведённая в отечественной литературе А.А.Агаевым , построена на основании метода расчёта энтальпии ларов нефтепродукта, предложенного Ван-Винклом . К данной номограмме были получены аналитические зависимости . Номограмма предназначена для определения энтальпии парообразных и жидких нефтепродуктов плотностью от 0,67 до 1,0, характеризующим фактором от 10 до 12 в диапазоне изменения температур от 0 до 510 оС и давлений от 0,1 до 7 МПа. Поскольку некоторые нефтепродукты содержат растворённые низкокипящие углеводороды , плотность которых ниже 0,67, пределы применимости полученных зависимостей были расширены дополнением экспериментальными данными по значениям энтальпии индивидуальных углеводородов .

Наиболее широко в качестве испаряющего агента при перегонке нефти применяют водяной пар. В его присутствии в ректификационной колонне снижается парциальное давление углеводородов, а следовательно, их температура кипения. В результате наиболее низкокипящие углеводороды, находящиеся в жидкой фазе после однократного испарения, переходят в парообразное состояние и вместе с водяным паром поднимаются вверх по колонне. Водяной пар проходит всю ректификационную колонну и уходит с верхним продуктом, понижая температуру в ней на 10—20° С. Рекомендуется применять перегретый водяной пар и вводить его в колонну с температурой,

очередь с тем обстоятельством, что смесью различных углеводородов. Переход отдельных фракций бензина в парообразное состояние происходит в определенной последовательности. Вначале» испаряются более низкокипящие углеводороды, затем высококипящие, при этом жидкая фаза обогащается тяжелыми углеводородами, кипящими при высокой температуре.

Для приготовления товарных автомобильных бензинов используют низкокипящие углеводороды, выделенные из продуктов прямой перегонки или вторичных процессов, а также не вступившие в реакции при процессах алкилирования или полимеризации .

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Низкокипящие углеводород

Низкокипящие углеводороды электризуются слабее, чем высококипящие; напр. [1]

Низкокипящие углеводороды ионизируются в детекторе в результате столкновения их молекул с метастабильными атомами аргона, что приводит к увеличению разрядного тока. Исключение составляет метан, потенциал ионизации которого равен 13 1 эв. Большие пробы метана вызывают, как и следовало ожидать, уменьшение тока, а малые-увеличение, что связано, вероятно, с ионизацией молекул метана электронным ударом. Этот, второй, процесс играет значительную роль и в случае применения других соединений. [3]

Низкокипящие углеводороды , испаряясь, создают паровоздушную смесь, которая поступает в цилиндры двигателя. Выеококипящие углеводороды оседают на стенках впускного трубопровода в виде жидкой пленки, которая движется в направлении цилиндров двигателя, постепенно испаряясь. [5]

Низкокипящие углеводороды бензина частично успевают испариться во впускном трубопроводе, в результате чего смесь, попадающая в цилиндры двигателя, обогащается низкокипящими углеводородами. Это явление имеет временный характер, так как в конечном счете пленка попадает в цилиндры двигателя, обеспечивая образование смеси предусмотренного состава. [7]

Низкокипящие углеводороды бензина частично успевают испариться во впускном трубопроводе, в результате чего смесь, попадающая в цилиндры двигателя, обогащается низкокипящими углеводородами, а пленки жидкости — высококипящими углеводородами. При открытии дроссельной заслонки пленка жидкости по стенкам трубопровода движется со значительно меньшей скоростью, чем воздушный поток, и в течение какого-то времени в цилиндры попадает смесь, обогащенная низкокипящими углеводородами. Это явление имеет временный характер, так как в конечном счете пленка попадает в цилиндры двигателя, обеспечивая образование смеси предусмотренного состава. [8]

Читайте также:  Какие оптимальные обороты двигателя для мотоцикла

Низкокипящие углеводороды бензина частично успевают испариться во впускном трубопроводе, в результате чего смесь, попадающая в цилиндры двигателя, обогащается низкокипящими углеводородами, а пленка жидкости — высококипящими углеводородами. При открытии дроссельной заслонки пленка жидкости по стенкам трубопровода движется со значительно меньшей скоростью, чем воздушный поток, и в течение какого-то времени в цилиндры попадает смесь, обогащенная низкокипящими углеводородами. Это явление имеет временный характер, так как в конечном счете пленка попадает в цилиндры двигателя, обеспечивая образование смеси предусмотренного состава. [9]

Для низкокипящих углеводородов эти значения давления соответствуют температурам значительно ниже 298 К, поэтому определенные из уравнения температурной зависимости давления пара величины энтальпии испарения значительно отличаются от представленных в других работах величин, экспериментально полученных при температуре 298 К, а также от расчетных данных, относящихся к 298 К. [10]

Смеси низкокипящих углеводородов и газов Н2, N2, O2 и СО можно разделять путем перегонки как при атмосферном давлении с применением специальных хладоагентов, так и при повышенном давлении. Если разделение проводят при повышенном давлении, то стремятся повысить температуру головки колонны до такого значения, чтобы можно было использовать обычные охлаждающие средства ( см. разд. Из-за того, что для перегонки под давлением необходима более сложная аппаратура, чаще применяют лабораторные и пилотные установки низкотемпературной ректификации. Методика проведения низкотемпературной ректификации разработана очень подробно. Созданы полностью автоматизированные установки для проведения низкотемпературной ректификации в интервале от — 190 до 20 С. В этих установках применяют как насадочные, так и полые спиральные колонны. Во многих случаях отбираемые пробы дистиллята и кубового продукта анализируют методом газовой хроматографии ( см. разд. Низкотемпературную ректификацию используют для очистки газов, а также как сравнительную ректификацию, аналогичную промышленному процессу. Это относится прежде всего к очистке отходящих промышленных газов без концентрирования в них водорода и, главным образом, к очистке природного газа, например выделение гелия и азота из природного газа, что по-прежнему является трудной проблемой. [11]

Можно получить низкокипящие углеводороды из масел, гудрона и фенолов гидрогенизацией в паровой фазе под давлением на железном катализаторе, например закиси-окиси железа, содержащей небольшое количество олова или металлов V или VI групп, например молибдена, ванадия, вольфрама или хрома, и восстановленной водородом. [12]

Некоторое количество низкокипящих углеводородов может получиться, кроме того, и при деалкилировании высших гомологов бензола. [13]

Широкую фракцию низкокипящих углеводородов называют газовым бензином, более узкие фракции с преобладанием того или иного углеводорода именуют по названию преобладающего углеводорода. [14]

В составе низкокипящих углеводородов значительная доля принадлежит цикланам ( преобладают циклопентаны); доля н-алканов и аренов невелика. С глубиной и ростом температуры заметно увеличивается доля н-алканов, аренов и циклогексанов, а циклопентанов — снижается. От молодых к более древним отложениям в этой зоне прослеживается повышение доли алканов и уменьшение — цикланов и аренов. Среди алканов иногда значительная доля ( до 50 %) приходится на изоалканы. [15]

Источник

Бензин

Для обеспечения полного сгорания топлива в двигателе необходимо перевести его в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное и смешать с воздухом в определенном соотношении — 1:14 — т.е. создать рабочую смесь. К физико-химическим показателям, от которых зависит испаряемость бензинов, относят давление насыщенных паров, фракционный состав, скрытую теплоту испарения, коэффициент диффузии паров, вязкость, поверхностное натяжение, теплоемкость, плотность. Из перечисленных показателей важнейшими, определяющими испаряемость бензинов, являются давление насыщенных паров и фракционный состав. По вязкости, поверхностному натяжению, скрытой теплоте испарения, коэффициенту диффузии паров, теплоемкости бензины разного состава сравнительно мало различаются между собой, и эти различия нивелируются конструктивными особенностями двигателей. Давление насыщенных паров и фракционный состав являются функциями состава бензина, и эти показатели могут существенно различаться для разных бензинов. Эти два параметра определяют пусковые свойства бензинов, их склонность к образованию паровых пробок, физическую стабильность.

Давление насыщенных паров зависит от температуры и от соотношения паровой и жидкой фаз и уменьшается с уменьшением температуры и увеличением отношения паровой фазы к жидкой. В лабораторных условиях давление насыщенных паров определяют при температуре 37,8°С и соотношении паровой и жидкой фаз (3,8-4,2):1 в «Бомбе Рейда» (ГОСТ 1756-52) или аппарате с механическим диспергированием типа «Вихрь» (ГОСТ 28781-90).

Читайте также:  Не работает двигатель тарелки на микроволновке

Фракционный состав бензинов определяют перегонкой на специальном приборе, при этом отмечают температуру начала перегонки, температуру выпаривания 10, 50, 90 % и конца кипения, или объем выпаривания при 70, 100 и 180°С. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров бензинов определяются конструкцией автомобильного двигателя и климатическими условиями его эксплуатации.

1. С одной стороны, необходимо обеспечить запуск двигателя при низких температурах, с другой стороны — предотвратить нарушения в работе двигателя, связанные с образованием паровых пробок при высоких температурах. Пусковые свойства бензина зависят от содержания в нем легких фракций, которое может быть определено по давлению насыщенных паров и температуре перегонки 10 % или объему легких фракций, выкипающих при температуре до 70°С. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем больше легких фракций требуется для запуска двигателя. Однако чрезмерное содержание низкокипящих фракций в составе бензинов может вызвать неполадки в работе прогретого двигателя, связанные с образованием паровых пробок в системе топливоподачи. Причиной образования паровых пробок в автомобильном двигателе является интенсивное испарение топлива вследствие его перегрева. В условиях жаркого климата это явление может иметь массовый характер. Образование паровых пробок зависит от испаряемости бензина, температуры и конструкции двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, ниже температуры начала кипения и перегонки 10 % и больше объем фракции, выкипающей при температуре до 70 °С, тем больше его склонность к образованию паровых пробок.

От содержания в бензине легкокипящих фракций зависит его физическая стабильность, т.е. склонность к потерям от испарения. Наибольшие потери от испарения имеют бензины, содержащие в своем составе низкокипящие углеводороды.

2. От фракционного состава зависят такие показатели как скорость прогрева двигателя, его приемистость, износ цилиндро-поршневой группы. Приемистость — способность бензинов к повышению детонационной стойкости при добавлении антидетонаторов. Наиболее существенное влияние на скорость прогрева двигателя и его приемистость оказывает температура перегонки 50 % бензина. Температура выкипания 90 % бензина также влияет на эти характеристики, но в меньшей степени. Скорость прогрева двигателя, его приемистость зависят и от температуры окружающего воздуха. Чем ниже температура воздуха, тем ниже должна быть температура перегонки 50 % бензина для обеспечения быстрого прогрева и хорошей приемистости двигателя. При понижении температуры это влияние усиливается. Поэтому нормы на этот показатель также зависят от температурных условий эксплуатации и различаются по сезону и климатическим зонам.

3. Для нормальной работы двигателя большое значение имеет полнота испарения топлива, которая характеризуется температурой перегонки 90 % бензина и температурой конца кипения. При неполном испарении бензина во впускной системе часть его может поступать в камеру сгорания в жидком виде, смывая масло со стенок цилиндров. Жидкая пленка через зазоры поршневых колец может проникать в картер, при этом происходит разжижение масла. Это приводит к повышенным износам и отрицательно влияет на мощность и экономичность работы двигателя. Снижение температуры конца кипения бензинов может повысить их эксплуатационные свойства, однако это снижает ресурс бензинов. Температура конца кипения (tк.к.) бензинов также характеризует полноту сгорания бензинов и равномерность распределения рабочей смеси по цилиндрам двигателя; при tк.к. выше 220 оС происходит неполное сгорание бензинов, повышается его расход, а также увеличивается износ двигателя, снижаются его экономичность и мощность.

Как было указано выше, требования к испаряемости автомобильных бензинов в значительной мере зависят от температурных условий их применения. С учетом климатических особенностей нашей страны автомобильные бензины по фракционному составу и давлению насыщенных паров подразделяют на два вида: зимний и летний. Для обеспечения нормальной эксплуатации автомобилей и рационального использования бензинов введено пять классов испаряемости для применения в различных климатических районах. Наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объеме предусмотрено определение объема испарившегося бензина при заданной температуре 70, 100 и 180 °С (табл. 2).

Источник

Adblock
detector