Дизель отынын озонмен өңдеу
НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР 5
АНЫҚТАМАЛАР 6
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТПАЛАР
7
КІРІСПЕ 8
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ 10
1.1
1.2
1.3 Қазіргі таңдағы дизель отындарының түрлері және оларға қойылатын талаптар
Экологиялық таза дизель отындарын алу жолдары
Дизель отынының сапасына озонның әсері 10
22
25
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 32
2.1 Экспериментті жүргізу әдістемесі мен құрал.жабдықтары. Гидрлеу процесін жүргізу әдістемесі 32
2.2 Алынған өнімдерді анықтаудың физико.химиялық әдістері және құрал.жабдықтары 33
2.2.1 Дизель отыны құрамындағы күкіртті анықтау әдісі 33
2.2.2 Дизель отынының лайлану, қату және шекті фильтрлену температураларын анықтау 34
2.2.3 Дизель отынының фракциялық құрамын анықтау 35
2.2.4 Дизель отынының цетан индексін есеп жолымен анықтау 36
2.2.5 Дизель отынын озондау 37
2.2.6 Йод санын анықтау 38
2.2.7 Инфрақызыл спектрлік анализ 39
2.2.8 Электронды микроскопия 40
2.2.9 Дизель отынының тығыздығын пикнометр көмегімен анықтау 40
2.3 Өлшемдер мен эксперимент қателіктері 41
3 ТӘЖІРИБЕЛІК НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ 42
3.1 Зерттеуге алынған дизель отындарының және катализатордың физико. химиялық сипаттамалары 42
3.2 «Жаңажол» кен орнының мұнайынан алынған дизель фракциясын озонмен өңдеу 47
3.3 «ПМӨЗ».ның тауарлы «Л» маркалы дизель отынына озонның әсері 54
ҚОРЫТЫНДЫ
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
ҚОСЫМШАЛАР 61
62
АНЫҚТАМАЛАР 6
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТПАЛАР
7
КІРІСПЕ 8
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ 10
1.1
1.2
1.3 Қазіргі таңдағы дизель отындарының түрлері және оларға қойылатын талаптар
Экологиялық таза дизель отындарын алу жолдары
Дизель отынының сапасына озонның әсері 10
22
25
2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ 32
2.1 Экспериментті жүргізу әдістемесі мен құрал.жабдықтары. Гидрлеу процесін жүргізу әдістемесі 32
2.2 Алынған өнімдерді анықтаудың физико.химиялық әдістері және құрал.жабдықтары 33
2.2.1 Дизель отыны құрамындағы күкіртті анықтау әдісі 33
2.2.2 Дизель отынының лайлану, қату және шекті фильтрлену температураларын анықтау 34
2.2.3 Дизель отынының фракциялық құрамын анықтау 35
2.2.4 Дизель отынының цетан индексін есеп жолымен анықтау 36
2.2.5 Дизель отынын озондау 37
2.2.6 Йод санын анықтау 38
2.2.7 Инфрақызыл спектрлік анализ 39
2.2.8 Электронды микроскопия 40
2.2.9 Дизель отынының тығыздығын пикнометр көмегімен анықтау 40
2.3 Өлшемдер мен эксперимент қателіктері 41
3 ТӘЖІРИБЕЛІК НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ 42
3.1 Зерттеуге алынған дизель отындарының және катализатордың физико. химиялық сипаттамалары 42
3.2 «Жаңажол» кен орнының мұнайынан алынған дизель фракциясын озонмен өңдеу 47
3.3 «ПМӨЗ».ның тауарлы «Л» маркалы дизель отынына озонның әсері 54
ҚОРЫТЫНДЫ
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
ҚОСЫМШАЛАР 61
62
Тақырыптың өзектілігі. Соңғы жылдары дизель фракцияларын гидротазалауға көп көңіл бөлінуде. Бұл көлік құралдарын жаппай дизель қозғалтқышына ауыстырумен, күкіртті және жоғары күкіртті мұнайларды өңдеу көлемінің күрт өсуімен (80% астам дизель фракциясы гидрокүкіртсіздендіріледі) және оларды терең өңдеу қажеттілігімен байланысты. Нәтижесінде соңғы кездері аз күкіртті дизель отынын (0,02 – 0,05 % ) шығару көлемі өсуде (90% жетті).
Дизель отынына сұраныстың күрт өсуіне байланысты қайта өңдеу процестерінің дистилляттарын – кокстеудің, висбрекингтің, термокрекинг пен каталитикалық крекингтің гидротазалау есебінен оның қорын көбейту өзекті мәселе болып отыр. Бұл шикізаттар алғашқы өңдеу өнімдерімен салыстырғанда құрамында күкіртті және азотты қосылыстардың, шайыр заттарының, алкендердің және көпсақиналы ароматикалық көмірсутектердің едәуір көптігімен сипатталады. Сондықтан дизель фракциясының қайта өңдеу процесін жетілдіру мен оның баламалы жолдарын қарастыру маңызды болып табылады. Қазіргі кезде кезек күттірмейтін мәселелердің бірі көлікті транспорттың экологиялық қауіпсіздігі, яғни іштен жану двигательдерінен шығатын газдардың қоршаған ортаға және адамға антропогендік әсерін алдымен күкірт оксидінің, күйе бөлшектерінің және концерогендік заттардың мөлшерін төмендету болып табылады. Бүгінгі таңда дизель фракциясын күкіртсіздендірудің дәстүрлі процестерін дамытумен қатар күкірттен арылудың көптеген жаңа өзгеше әдістері жасалып жатыр. Осы әдістердің бірі ретінде шикізатты алдын ала озондау жатады.
Ғылыми жаңалығы:
Дипломдық жұмыста алғаш рет Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштері мен көмірсутектік құрамы анықталды.
Мұнайдан тура айдалып алынған дизель отындарын алдын ала озон-ауа қоспасымен өңдеу процесінің қолайлы жағдайлары көрсетілді.
Практикалық маңыздылығы:Дизель отынын гидротазалау процесіне дейін озон-ауа қоспасымен өңдеу арқылы Еуропалық стандартқа сай тауарлы дизель отынын алу мүмкіндігі көрсетілді.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Мұнайдан алынған дизель отынының сапасына озонның әсерін зерттеу.
Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттер шешілді:
-Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштерін және оның фракциялық құрамын анықталды;
-«Жаңажол» кен орны мұнайынан алынған және ПМӨЗ-нан алынған дизель отынының “Л” маркалы сынамаларына озондау процесінің әсері зерттелді;
-Озондау процесінің қолайлы жағдайлары анықталды.
-Бастапқы және озондалып гидротазаланған дизель фракцияларын әртүрлі физико-химиялық әдістермен зерттелді.
Дизель отынына сұраныстың күрт өсуіне байланысты қайта өңдеу процестерінің дистилляттарын – кокстеудің, висбрекингтің, термокрекинг пен каталитикалық крекингтің гидротазалау есебінен оның қорын көбейту өзекті мәселе болып отыр. Бұл шикізаттар алғашқы өңдеу өнімдерімен салыстырғанда құрамында күкіртті және азотты қосылыстардың, шайыр заттарының, алкендердің және көпсақиналы ароматикалық көмірсутектердің едәуір көптігімен сипатталады. Сондықтан дизель фракциясының қайта өңдеу процесін жетілдіру мен оның баламалы жолдарын қарастыру маңызды болып табылады. Қазіргі кезде кезек күттірмейтін мәселелердің бірі көлікті транспорттың экологиялық қауіпсіздігі, яғни іштен жану двигательдерінен шығатын газдардың қоршаған ортаға және адамға антропогендік әсерін алдымен күкірт оксидінің, күйе бөлшектерінің және концерогендік заттардың мөлшерін төмендету болып табылады. Бүгінгі таңда дизель фракциясын күкіртсіздендірудің дәстүрлі процестерін дамытумен қатар күкірттен арылудың көптеген жаңа өзгеше әдістері жасалып жатыр. Осы әдістердің бірі ретінде шикізатты алдын ала озондау жатады.
Ғылыми жаңалығы:
Дипломдық жұмыста алғаш рет Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштері мен көмірсутектік құрамы анықталды.
Мұнайдан тура айдалып алынған дизель отындарын алдын ала озон-ауа қоспасымен өңдеу процесінің қолайлы жағдайлары көрсетілді.
Практикалық маңыздылығы:Дизель отынын гидротазалау процесіне дейін озон-ауа қоспасымен өңдеу арқылы Еуропалық стандартқа сай тауарлы дизель отынын алу мүмкіндігі көрсетілді.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Мұнайдан алынған дизель отынының сапасына озонның әсерін зерттеу.
Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттер шешілді:
-Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштерін және оның фракциялық құрамын анықталды;
-«Жаңажол» кен орны мұнайынан алынған және ПМӨЗ-нан алынған дизель отынының “Л” маркалы сынамаларына озондау процесінің әсері зерттелді;
-Озондау процесінің қолайлы жағдайлары анықталды.
-Бастапқы және озондалып гидротазаланған дизель фракцияларын әртүрлі физико-химиялық әдістермен зерттелді.
1. ГОСТ 305-82 «Топливо дизельное. Технические условия» (с Изменениями № 1-5) - М.: ИПК Издательство стандартов, 1997.
2. ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное автомобильное. Технические усло¬вия» - М.: Стандартинформ, 2005.
3. Постановление Правительства РФ от 12 октября 2005 г. № 609 Специальный технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техни¬кой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вред¬ных (загрязняющих) веществ».
4. Проект специального технического регламента «О требованиях к бензинам, дизельному топливу и другим горюче-смазочным материалам».
5. Каминский Э.Ф. Разработка технологий глубокой переработки нефти для получения моторных топлив с улучшенными экологическими характеристи¬ками // Дис. д-ра техн. наук, 1996.
6. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А., Осипов JI.H., Курганов В.М. Новые технологии производства моторных топлив с улучшенными экологическими харак-: теристиками // Российский химический журнал. Том XII, 1997, №6, с. 56.
7. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и при¬менение. Справочник под ред. В.М. Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Техинформ», 1999, 596 е.: ил.
8. Цвелев Г.Г. Топливо дизельное. // Моторсервис. – 2008, №3, C.16
9 .Проскурякова
10. Nigel R. Cuthbert Auto and oil industries improving quality, efficiency of EU fu¬els.// Oil &Gas; journal, 1999, Vol. 97, № 28, p. 40.
11. Материалы Московской конференции по технологиям нефтепереработки, организованной компаниями ABB Lummus Global Chevron, Grace Davision, 25-26 июня 2001 г., г. Москва.
12.Митусова Т.Н., Полина Е.В., Калинина М.В. Современные дизельные топли¬ва и присадки к ним. - М.: Издательство «Техника», 2002, 64 с.
13. Шарапов А.Х., Боцман Л.П., Фрайзрахманова Р.М. и др.. Тезисы докладов Всероссийской онференции «Озон-94». Уфа: Реактив. 1994. С. 85.
14. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем,2002. 672с
15.Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2-я. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1980 г.
16. Каминский Э.Ф., Пуринг М.Н., Хавкин В.А., Курганов В.М., Осипов Л.Н. Состояние и перспективы развития экологическм чистых дизельных топлив. -М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1995.
17. Горючие, смазочные материалы. Энциклопедический толковый словарь-справочник под ред. В.М. Школьникова. - М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» Международной Академии Информатизации", 2007, 736 е.: ил.
18. Гуреев A.A., Азев B.C., Камфер Г.М. Топливо для дизелей. Свойства и применение. - М.: Химия, 1993, 336 е.: ил.
19. Гуреев A.A., Серегин Е.П., Азев B.C. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. — М.: Химия, 1984, 200 е.: ил.
20. Митусова Т.Н., Полина Е.В., Калинина М.В. Исследование противоизносных свойств топлив// Нефтепереработка и нефтехимия: НТИЦЭнефтехим, 1998, № 2, с. 20.
21. Данилов A.M. Задачи в области разработки отечественного ассортимента присадок к топливам. // Материалы 6-ого Международного форума «Топ¬ливно-энергетический комплекс России» 11-13 апреля 2006 г. - СПб.: Сбор¬ник материалов. — с. 86.
22. Митусова Т.Н., Полина Е.В. Дизельное топливо, соответствующее европей¬ским требованиям.// Мир нефтепродуктов. - 2005, №3, с. 28.
23. Robert Е. Levy. Oxidative desulfurization is an attractive option for producing ULS products. Excerpt from presentation at ERTC 7 Annual Meeting. November 2002, Paris, France.
24. Камьянов В.Ф., Лебедев А.К. Озонолиз компонентов нефти. Теоретические предпосылки и перспективы использования. Томск, 1987, 41 с.
25. Bailey P.S. Ozonation in organic chemistry, Nonolefinic compounds, Academic Press, N-Y, L, 1982, v. 2, p. 497.
26. Murray R.W., Voussefych R.D., Slory P. J. Am. Chem. Soc., 1967, v. 89, p. 2429.
27. Разумовский С.Д., Юрьев Ю.Н. Нефтехимия, 1966, т. 6, с. 737.
28. Разумовский С.Д., Юрьев Ю.Н. Нефтехимия, 1966, т. 6, с. 737.
29. Bailey P.S. J. Am. Chem. Soc., 1956, v. 78, p. 3811.
30. Bailey P.S., Mainthia S.B. J. Org. Chem., 1958, v. 23, p. 1089.
31. Brown R.D. J. Chem. Soc., 1950, p. 3249.
32. Dewar M.J.S. J. Am. Chem. Soc., 1952, v. 74, p. 3357.
33. Wibaut J.P., Boer T.J. de Koninkl. Nederland. Acad. Wetenscharp. Proc., Ser. B, 1956, v. 59, p. 421.
34. Bailey P.S., Kolsaker P., Sinha В., Ashton J.B., Dobinson F., Batterbee J.E. J. Org. Chem., 1964, v. 29, p. 1400.
35.Bailey P.S., Ashton J.B. J. Org. Chem., 1964, v. 29, p. 1409.
36.Разумовский С.Д., Никифоров Г.А., Кефели A.A., Гурвич Я.А., Глобенко Г.М., Заиков Г.Е. Нефтехимия, 1972, т. 12, с. 376.
37. Ситтиг М. Процессы окисления углеводородного сырья. М.: Химия, 1970, с. 305.
38. Razumovski C.D., Kefeli А.А., Zaikov G.E. Eur. Polum., 1971, v. 7, p. 275.
39. Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соеди¬нениями. М.: Наука, 1974, с. 322.
40. Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. Изв. АН СССР, Серия хим., 1971, № 12, с. 2657.
41. Русьянова Н.Д., Кокшаров В.Г. Труды Всесоюзной конференции по катали¬тическим реакциям в жидкой фазе. Алма-Ата: изд-во АН Каз. ССР, 1963, с. 433.
42. Калакуцкий В.Т., Русьянова Н.Д. Сб. «Химические продукты коксования уг¬лей», ВУХИН, 1969, № 5, с. 232.
43. 0'Connor W.F., Schitt W.J., Moriconi F.J. Ind. Eng. Chem., 1957, v. 49, p. 1701.
44. Sturrok M.G., Gravy B.J. Can. J. Chem., 1971, v. 49, № 18, p. 3047.
45. A.C. 240700 СССР, С.Д. Разумовский, Л.В. Березова, Ю.Н. Юрьев, 1965, бюл. № 13, 23, 1969.
46. Инструментальные методы анализа функциональных соединений / Под ре¬дакцией С. Сига. М.: Мир, 1974, 464 с.
47. Инструментальные методы анализа функциональных соединений / Под ре¬дакцией С. Сига. М.: Мир, 1974, 464 с.
48. Рыбак Б.П. Анализ нефти и нефтепродуктов. М.: Госнауч.-техн. изд. нефтяной и горно-топливной литературы.-1962.-460 с.
49. Фасман А.Б., Сокольский Д.В. Стуктура и физико-химические свойства скелетных катализаторов. – Алматы: Наука, 1968. – 180 с.
50. Гильдбрад Е.И., Фасман А.Б. Скелетные катализаторы в органической химии.- Алматы: Наука, 1982.- 36 с.
51. Ешова Ж.Т., Мусаева А.Ж., Каирбеков Ж.К. Переработка угля Кияктинского местророждения в продукты топливного и химико-технологического назначения // Тезисы докладов международной научно-практической конференции молодых ученых по прикладным вопросам химии.-Алматы, 2000.- С.75-77.
52. Выбросы твердых частиц с отработанными газами бензиновых и дизельных двигателей в Европе (Переработка углеводородов) // Нефтяные технологии. 1998. № 5/6. С. 47.
53. Линдсей Р. Проблемы охраны окружающей среды при эксплуатации дизельного двигателя // Сер.Переработка нефти и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭ-нефтехим, 1993. №. 12. С. 20
54. Левинтер М.Е. Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти. М: Химия, 1992. 223 с.
55. Ёлшин А.И., Гришанов Г.П., Микишев В.А. и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. 2003. № 8. С. 26.
56. Каминский Э.Ф., Мелик-Ахназаров Т.Х., Хавкин В.А. и др. // Наука и технология углеводородов. 1998. № 1. С. 68
57. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А., Курганов В.М. и др. // Мир нефтепродуктов. 2000. № 2. С. 9.
58. Джентри Дж.Ханмамедов Т., Уитцерли Р.Р. // Химия и технология топлив и масел. 2002. № 3. С. 11.
59. Халиков Д.Е., Обухова С.А., Везиров Р.Р. // Нефтепереработка и нефтехимия. 2000. № 1. С 46.
60. Linguist L., Pacheeo M. // Oil and Gas J. 1999. V. 8. P.45.
61. Денисов Е.Т., Денисова Т.Г. // Кинетика и катали. 1996. Т. 37. №1. С.51
62. Разумовский С.Д., Никифоров Г.А., Глобенко Г.М. и др. Теория и практика жидкофазного окисления / Под ред. Эммануэля. М.: Наука, 1974. С. 298
63. Лихтерова Н.М., Лунин В.В., Торховский В.Н. // ХТТМ. 1999. № 4. С. 29.
64. Луговский А.И., Логинов С.А. и др. // Химия и технология топлив и масел. 2000. № 6. С. 35.
65. Гюльмалиев А.М., Гладун Т.Г., Головин Г.С. Структурные параметры и свойства углей // Химия твердого топлива. – 1999.-№5-С.3-17.
66. Амосов И.И., Тан Сю-и. Стадии изменения углей и парагенетические отношения горючих ископаемых // Изв.АН СССР.-1961.-С.118.
67. Еремин И.В., Гагарин С.Г. Об основных факторах метоморфизма углей в недрах // Химия твердого топлива.-1999.-№1-С.3-11.
2. ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное автомобильное. Технические усло¬вия» - М.: Стандартинформ, 2005.
3. Постановление Правительства РФ от 12 октября 2005 г. № 609 Специальный технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техни¬кой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вред¬ных (загрязняющих) веществ».
4. Проект специального технического регламента «О требованиях к бензинам, дизельному топливу и другим горюче-смазочным материалам».
5. Каминский Э.Ф. Разработка технологий глубокой переработки нефти для получения моторных топлив с улучшенными экологическими характеристи¬ками // Дис. д-ра техн. наук, 1996.
6. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А., Осипов JI.H., Курганов В.М. Новые технологии производства моторных топлив с улучшенными экологическими харак-: теристиками // Российский химический журнал. Том XII, 1997, №6, с. 56.
7. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и при¬менение. Справочник под ред. В.М. Школьникова. Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Издательский центр «Техинформ», 1999, 596 е.: ил.
8. Цвелев Г.Г. Топливо дизельное. // Моторсервис. – 2008, №3, C.16
9 .Проскурякова
10. Nigel R. Cuthbert Auto and oil industries improving quality, efficiency of EU fu¬els.// Oil &Gas; journal, 1999, Vol. 97, № 28, p. 40.
11. Материалы Московской конференции по технологиям нефтепереработки, организованной компаниями ABB Lummus Global Chevron, Grace Davision, 25-26 июня 2001 г., г. Москва.
12.Митусова Т.Н., Полина Е.В., Калинина М.В. Современные дизельные топли¬ва и присадки к ним. - М.: Издательство «Техника», 2002, 64 с.
13. Шарапов А.Х., Боцман Л.П., Фрайзрахманова Р.М. и др.. Тезисы докладов Всероссийской онференции «Озон-94». Уфа: Реактив. 1994. С. 85.
14. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем,2002. 672с
15.Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. 2-я. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1980 г.
16. Каминский Э.Ф., Пуринг М.Н., Хавкин В.А., Курганов В.М., Осипов Л.Н. Состояние и перспективы развития экологическм чистых дизельных топлив. -М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1995.
17. Горючие, смазочные материалы. Энциклопедический толковый словарь-справочник под ред. В.М. Школьникова. - М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» Международной Академии Информатизации", 2007, 736 е.: ил.
18. Гуреев A.A., Азев B.C., Камфер Г.М. Топливо для дизелей. Свойства и применение. - М.: Химия, 1993, 336 е.: ил.
19. Гуреев A.A., Серегин Е.П., Азев B.C. Квалификационные методы испытаний нефтяных топлив. — М.: Химия, 1984, 200 е.: ил.
20. Митусова Т.Н., Полина Е.В., Калинина М.В. Исследование противоизносных свойств топлив// Нефтепереработка и нефтехимия: НТИЦЭнефтехим, 1998, № 2, с. 20.
21. Данилов A.M. Задачи в области разработки отечественного ассортимента присадок к топливам. // Материалы 6-ого Международного форума «Топ¬ливно-энергетический комплекс России» 11-13 апреля 2006 г. - СПб.: Сбор¬ник материалов. — с. 86.
22. Митусова Т.Н., Полина Е.В. Дизельное топливо, соответствующее европей¬ским требованиям.// Мир нефтепродуктов. - 2005, №3, с. 28.
23. Robert Е. Levy. Oxidative desulfurization is an attractive option for producing ULS products. Excerpt from presentation at ERTC 7 Annual Meeting. November 2002, Paris, France.
24. Камьянов В.Ф., Лебедев А.К. Озонолиз компонентов нефти. Теоретические предпосылки и перспективы использования. Томск, 1987, 41 с.
25. Bailey P.S. Ozonation in organic chemistry, Nonolefinic compounds, Academic Press, N-Y, L, 1982, v. 2, p. 497.
26. Murray R.W., Voussefych R.D., Slory P. J. Am. Chem. Soc., 1967, v. 89, p. 2429.
27. Разумовский С.Д., Юрьев Ю.Н. Нефтехимия, 1966, т. 6, с. 737.
28. Разумовский С.Д., Юрьев Ю.Н. Нефтехимия, 1966, т. 6, с. 737.
29. Bailey P.S. J. Am. Chem. Soc., 1956, v. 78, p. 3811.
30. Bailey P.S., Mainthia S.B. J. Org. Chem., 1958, v. 23, p. 1089.
31. Brown R.D. J. Chem. Soc., 1950, p. 3249.
32. Dewar M.J.S. J. Am. Chem. Soc., 1952, v. 74, p. 3357.
33. Wibaut J.P., Boer T.J. de Koninkl. Nederland. Acad. Wetenscharp. Proc., Ser. B, 1956, v. 59, p. 421.
34. Bailey P.S., Kolsaker P., Sinha В., Ashton J.B., Dobinson F., Batterbee J.E. J. Org. Chem., 1964, v. 29, p. 1400.
35.Bailey P.S., Ashton J.B. J. Org. Chem., 1964, v. 29, p. 1409.
36.Разумовский С.Д., Никифоров Г.А., Кефели A.A., Гурвич Я.А., Глобенко Г.М., Заиков Г.Е. Нефтехимия, 1972, т. 12, с. 376.
37. Ситтиг М. Процессы окисления углеводородного сырья. М.: Химия, 1970, с. 305.
38. Razumovski C.D., Kefeli А.А., Zaikov G.E. Eur. Polum., 1971, v. 7, p. 275.
39. Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. Озон и его реакции с органическими соеди¬нениями. М.: Наука, 1974, с. 322.
40. Разумовский С.Д., Заиков Г.Е. Изв. АН СССР, Серия хим., 1971, № 12, с. 2657.
41. Русьянова Н.Д., Кокшаров В.Г. Труды Всесоюзной конференции по катали¬тическим реакциям в жидкой фазе. Алма-Ата: изд-во АН Каз. ССР, 1963, с. 433.
42. Калакуцкий В.Т., Русьянова Н.Д. Сб. «Химические продукты коксования уг¬лей», ВУХИН, 1969, № 5, с. 232.
43. 0'Connor W.F., Schitt W.J., Moriconi F.J. Ind. Eng. Chem., 1957, v. 49, p. 1701.
44. Sturrok M.G., Gravy B.J. Can. J. Chem., 1971, v. 49, № 18, p. 3047.
45. A.C. 240700 СССР, С.Д. Разумовский, Л.В. Березова, Ю.Н. Юрьев, 1965, бюл. № 13, 23, 1969.
46. Инструментальные методы анализа функциональных соединений / Под ре¬дакцией С. Сига. М.: Мир, 1974, 464 с.
47. Инструментальные методы анализа функциональных соединений / Под ре¬дакцией С. Сига. М.: Мир, 1974, 464 с.
48. Рыбак Б.П. Анализ нефти и нефтепродуктов. М.: Госнауч.-техн. изд. нефтяной и горно-топливной литературы.-1962.-460 с.
49. Фасман А.Б., Сокольский Д.В. Стуктура и физико-химические свойства скелетных катализаторов. – Алматы: Наука, 1968. – 180 с.
50. Гильдбрад Е.И., Фасман А.Б. Скелетные катализаторы в органической химии.- Алматы: Наука, 1982.- 36 с.
51. Ешова Ж.Т., Мусаева А.Ж., Каирбеков Ж.К. Переработка угля Кияктинского местророждения в продукты топливного и химико-технологического назначения // Тезисы докладов международной научно-практической конференции молодых ученых по прикладным вопросам химии.-Алматы, 2000.- С.75-77.
52. Выбросы твердых частиц с отработанными газами бензиновых и дизельных двигателей в Европе (Переработка углеводородов) // Нефтяные технологии. 1998. № 5/6. С. 47.
53. Линдсей Р. Проблемы охраны окружающей среды при эксплуатации дизельного двигателя // Сер.Переработка нефти и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭ-нефтехим, 1993. №. 12. С. 20
54. Левинтер М.Е. Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти. М: Химия, 1992. 223 с.
55. Ёлшин А.И., Гришанов Г.П., Микишев В.А. и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. 2003. № 8. С. 26.
56. Каминский Э.Ф., Мелик-Ахназаров Т.Х., Хавкин В.А. и др. // Наука и технология углеводородов. 1998. № 1. С. 68
57. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А., Курганов В.М. и др. // Мир нефтепродуктов. 2000. № 2. С. 9.
58. Джентри Дж.Ханмамедов Т., Уитцерли Р.Р. // Химия и технология топлив и масел. 2002. № 3. С. 11.
59. Халиков Д.Е., Обухова С.А., Везиров Р.Р. // Нефтепереработка и нефтехимия. 2000. № 1. С 46.
60. Linguist L., Pacheeo M. // Oil and Gas J. 1999. V. 8. P.45.
61. Денисов Е.Т., Денисова Т.Г. // Кинетика и катали. 1996. Т. 37. №1. С.51
62. Разумовский С.Д., Никифоров Г.А., Глобенко Г.М. и др. Теория и практика жидкофазного окисления / Под ред. Эммануэля. М.: Наука, 1974. С. 298
63. Лихтерова Н.М., Лунин В.В., Торховский В.Н. // ХТТМ. 1999. № 4. С. 29.
64. Луговский А.И., Логинов С.А. и др. // Химия и технология топлив и масел. 2000. № 6. С. 35.
65. Гюльмалиев А.М., Гладун Т.Г., Головин Г.С. Структурные параметры и свойства углей // Химия твердого топлива. – 1999.-№5-С.3-17.
66. Амосов И.И., Тан Сю-и. Стадии изменения углей и парагенетические отношения горючих ископаемых // Изв.АН СССР.-1961.-С.118.
67. Еремин И.В., Гагарин С.Г. Об основных факторах метоморфизма углей в недрах // Химия твердого топлива.-1999.-№1-С.3-11.
Қазақстан Республикасы білім және ғылым министірлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Химия факультеті
Катализ және мұнайхимия кафедрасы
Мұқталы Д.
ДИЗЕЛЬ ОТЫНЫН ОЗОНМЕН ӨҢДЕУ
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
мамандығы 050721 - Органикалық заттардың химиялық технологиясы
Алматы 2011
Қазақстан Республикасы білім және ғылым министірлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Қорғауға жіберілді:
катализ және мұнайхимия
кафедрасының меңгерушісі
х.ғ.д., профессор Әубәкіров Е.А.
" " маусым 2011 ж
ДИЗЕЛЬ ОТЫНЫН ОЗОНМЕН ӨҢДЕУ тақырыбына
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
мамандығы 050721 - Органикалық заттардың химиялық технологиясы
Орындаған,
4 курс студенті Мұқталы Д.
Ғылыми жетекші
х.ғ.к., аға оқытушы Мылтықбаева Ж.К.
Норма бақылаушы
х.ғ.к., аға оқытушы Смағұлова Н.Т.
Алматы 2011
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫСҚА ТАПСЫРМА
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны- Жаңажол кен орнынан тура айдалып алынған дизель отыны мен ПМӨЗ-нан алынған тауарлы "Л" дизель отыны.
Зерттеу жұмысының әдістемесі-дизель отынын алдын ала озон-ауа қоспасымен өңдеп, қаңқалы никель катализаторында гидрлеу.
Жұмыстың мақсаты- мұнайдан алынған дизель отынының сапасына озонның әсерін зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсатына қарай келесі міндеттер қойылды:
Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштерін және оның фракциялық құрамын анықтау;
Жаңажол кен орны мұнайынан алынған және ПМӨЗ-нан алынған дизель отынының "Л" маркалы сынамаларына озондау процесінің әсерін зерттеу;
Озондау процесінің қолайлы жағдайларын анықтау.
Бастапқы және озондалып гидротазаланған дизель фракцияларын әртүрлі физико-химиялық әдістермен зерттеу.
МАЗМҰНЫ
НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР
5
АНЫҚТАМАЛАР
6
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТПАЛАР
7
КІРІСПЕ
8
1
ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
10
1.1
1.2
1.3
Қазіргі таңдағы дизель отындарының түрлері және оларға қойылатын талаптар
Экологиялық таза дизель отындарын алу жолдары
Дизель отынының сапасына озонның әсері
10
22
25
2
ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ
32
2.1
Экспериментті жүргізу әдістемесі мен құрал-жабдықтары. Гидрлеу процесін жүргізу әдістемесі
32
2.2
Алынған өнімдерді анықтаудың физико-химиялық әдістері және құрал-жабдықтары
33
2.2.1
Дизель отыны құрамындағы күкіртті анықтау әдісі
33
2.2.2
Дизель отынының лайлану, қату және шекті фильтрлену температураларын анықтау
34
2.2.3
Дизель отынының фракциялық құрамын анықтау
35
2.2.4
Дизель отынының цетан индексін есеп жолымен анықтау
36
2.2.5
Дизель отынын озондау
37
2.2.6
Йод санын анықтау
38
2.2.7
Инфрақызыл спектрлік анализ
39
2.2.8
Электронды микроскопия
40
2.2.9
Дизель отынының тығыздығын пикнометр көмегімен анықтау
40
2.3
Өлшемдер мен эксперимент қателіктері
41
3
ТӘЖІРИБЕЛІК НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
42
3.1
Зерттеуге алынған дизель отындарының және катализатордың физико- химиялық сипаттамалары
42
3.2
Жаңажол кен орнының мұнайынан алынған дизель фракциясын озонмен өңдеу
47
3.3
ПМӨЗ-ның тауарлы Л маркалы дизель отынына озонның әсері
54
ҚОРЫТЫНДЫ
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
ҚОСЫМШАЛАР
61
62
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
ГОСТ 10742-71 Сынамалар алу
ГОСТ Р 52368-2005 (ЕN 590:2004) ЕВРО Дизель отыны
ГОСТ 2070-82 Йод санын анықтау
ГОСТ 19006-77 Фильтрлену коэффициентін анықтау
СТ 22254-92 Шекті фильтрлену температурасы
ГОСТ 27768-88 Цетандық индексті анықтау
АНЫҚТАМАЛАР
Цетан саны - дизель отыны құрамындағы цетанның (С16Н34, гексадекан, цетан саны 100-ге тең) α-метилнафталинмен (цетан саны 0-ге тең) қоспасындағы көлемдік үлесі.
Дизель отыны -- дизельді қозғалтқышта қолданылатын сұйық отын. 180-360 ºC температурада айдалған мұнай фракциясы.
Гидрогендеу (гидрлеу) -- сутектің қос байланысқа қосылуы, әдетте катализатор қатысында.
Отынның озонолизі (озондау) - сұйық отынды О3-пен тотықтыру;
Қаңқалы никель -- қатты микрокристалды кеуекті никельді катализатор, құрамында никельден басқа алюминий болады.
Йод саны -- 100 г органикалық затқа қосылатын йод массасы (г), ол қосылыс құрамындағы қос байланысты сипаттайды.
Промотор -- катализ химиясында катализатордың белсенділігін, талғампаздығын және тұрақтылығын арттыратын зат.
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТПАЛАР
г - грамм
ИҚ спектр - инфра-қызыл спектр
Кт - катализатор
кг - килограмм
Қайн. темп. - қайнау температурасы
Қ.б. - қайнаудың басы
Қ.с - қайнаудың соңы
мин. - минут
МПа - мегапаскаль
мВ - милливольт
мл - миллилитр
ЦС - цетан саны
ТТКА - тепе-теңдік кинетикалық анализ
ЕО - Еуро Одақ
ДҚ - дизельді қозғалтқыштар
ДО - дизель отыны
ПМӨЗ - Павлодар мұнай өңдеу зауыты
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Соңғы жылдары дизель фракцияларын гидротазалауға көп көңіл бөлінуде. Бұл көлік құралдарын жаппай дизель қозғалтқышына ауыстырумен, күкіртті және жоғары күкіртті мұнайларды өңдеу көлемінің күрт өсуімен (80% астам дизель фракциясы гидрокүкіртсіздендіріледі) және оларды терең өңдеу қажеттілігімен байланысты. Нәтижесінде соңғы кездері аз күкіртті дизель отынын (0,02 - 0,05 % ) шығару көлемі өсуде (90% жетті).
Дизель отынына сұраныстың күрт өсуіне байланысты қайта өңдеу процестерінің дистилляттарын - кокстеудің, висбрекингтің, термокрекинг пен каталитикалық крекингтің гидротазалау есебінен оның қорын көбейту өзекті мәселе болып отыр. Бұл шикізаттар алғашқы өңдеу өнімдерімен салыстырғанда құрамында күкіртті және азотты қосылыстардың, шайыр заттарының, алкендердің және көпсақиналы ароматикалық көмірсутектердің едәуір көптігімен сипатталады. Сондықтан дизель фракциясының қайта өңдеу процесін жетілдіру мен оның баламалы жолдарын қарастыру маңызды болып табылады. Қазіргі кезде кезек күттірмейтін мәселелердің бірі көлікті транспорттың экологиялық қауіпсіздігі, яғни іштен жану двигательдерінен шығатын газдардың қоршаған ортаға және адамға антропогендік әсерін алдымен күкірт оксидінің, күйе бөлшектерінің және концерогендік заттардың мөлшерін төмендету болып табылады. Бүгінгі таңда дизель фракциясын күкіртсіздендірудің дәстүрлі процестерін дамытумен қатар күкірттен арылудың көптеген жаңа өзгеше әдістері жасалып жатыр. Осы әдістердің бірі ретінде шикізатты алдын ала озондау жатады.
Ғылыми жаңалығы:
Дипломдық жұмыста алғаш рет Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштері мен көмірсутектік құрамы анықталды.
Мұнайдан тура айдалып алынған дизель отындарын алдын ала озон-ауа қоспасымен өңдеу процесінің қолайлы жағдайлары көрсетілді.
Практикалық маңыздылығы:Дизель отынын гидротазалау процесіне дейін озон-ауа қоспасымен өңдеу арқылы Еуропалық стандартқа сай тауарлы дизель отынын алу мүмкіндігі көрсетілді.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Мұнайдан алынған дизель отынының сапасына озонның әсерін зерттеу.
Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттер шешілді:
-Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштерін және оның фракциялық құрамын анықталды;
-Жаңажол кен орны мұнайынан алынған және ПМӨЗ-нан алынған дизель отынының "Л" маркалы сынамаларына озондау процесінің әсері зерттелді;
-Озондау процесінің қолайлы жағдайлары анықталды.
-Бастапқы және озондалып гидротазаланған дизель фракцияларын әртүрлі физико-химиялық әдістермен зерттелді.
Дипломдық жұмыстың көлемі мен құрылымы. Жұмыс кіріспеден, дипломдық жұмыс тақырыбы бойынша әдебиеттерге шолудан, тәжірибе жүргізу әдістемелерінен, тәжірибелік бөлімнен, қорытындыдан және қолданылған әдебиеттер тізімінен құралады.
Кіріспеде жұмыстың міндеттері мен мақсаты айқындалып, тақырыптың өзектілігі көрсетіліп, зерттеу бағытын таңдау тұжырымдалған. Бірінші бөлімде дизель отынының құрамы, физика-химиялық және катализдік қасиеттері бойынша әдеби деректер жинастырылған. Екінші бөлімде зерттеу нысандарының сипаттамалары мен тәжірибені жүргізу әдістемелері келтірілген. Үшінші бөлімде зерттеу нәтижелері мен оларды талдау, ал қорытындыда жұмыстың негізгі нәтижелерін жинастыру мен сараптау келтірілген. Жұмыс 65 бетте жазылып, 19 кесте мен 27 суретті қамтиды.
Практикалық база. әл-Фараби атындағы ҚазҰУ-гі Көмірді комплексті өңдеу зертханасында жүргізілді.
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
1.1 Қазіргі таңдағы дизель отындарының түрлері және оларға қойылатын талаптар
Қазіргі кезде дизель отындарына деген талап қарқындады. Дизель отындарының сапасын жақсарту жолында еуропалық мемлекеттер көп еңбек етуде. Бұл елдерде дәл осы отындарға қатысты талаптарды қатаңдату жөніндегі концепция жасалған, әсіресе, олардың құрамындағы күкіртті заттардың (меркаптандар (R-SH), сульфидтер (R-S-R), дисульфидтер (R-S-S-R), тиофендер, тиофандар және т.б.) мөлшеріне қатысты. Бұл бағытта Швеция мемлекеті көшбасшы болып табылады, бұл ел 1990 жылдың өзінде І және ІІ классты дизель отыны үшін спецификация енгізген болатын. Швециядан соң 1993 жылы АҚШ-та CARB стандарты енгізілген, ол дизель отынындағы күкірт мөлшерін қадағалайды. Ал 1998 жылдан бастап АҚШ-тың мұнай өндейтін зауыттары құрамындағы күкірт мөлшері 50 мгкг-нан аспайтын дизельдерді шығаратын болды. Қазіргі уақытта дүниежүзінің аздаған зауыттары ғана күкірттің ультра аз мөлшері бар дизель отындарын ала алады.
ТМД елдеріндегі дизель отындарының басты бөлігі ГОСТ 305-82 Дизельді отын. Техникалық жағдайлары бойынша шығарылады. Мұнай өндірісінде ГОСТ 305-82 бойынша физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты дизель отындарының үш түрлі маркасы шығарылады: Л (Ж) - жаздық, қоршаған ауа температурасы 0 °С-ден жоғары; З (Қ) - қыстық, температурасы -20 °С дейінгі аймақта қолданылады (бұл жағдайда қыстық дизель отынының қату температурасы -35 °С мен -25 °С аралығында болуы тиіс), немесе қыстық дизель отынының екінші түрі -30 °С дейін қолданылады (онда қату температурасы -45 °С мен -35 °С аралығында болуы тиіс); А - арктикалық, температурасы -50 °С дейінгі аймақта қолданылады [1].
Температуралық көрсеткіштерден басқа дизель отыны құрамындағы күкірт мөлшері дизель отындарын түрлерге жіктеуде басты көрсеткіштің бірі болып табылады:
1. I сұрыпты дизель отындары үшін күкірт мөлшері 0,2 % - дан аспауы қажет;
2. II сұрыпты отын үшін 0,5 % - дан аспағаны жеткілікті;
3. А маркасы үшін 0,4 %.
ГОСТ 305-82 сәйкес дизель отындары үшін келесі шартты белгілер қабылдануы тиіс: жаздық отынды күкірт пен жарқыл температурасына сәйкес таңбалайды (Л-0,2-40), ал қыстық отынды күкірт пен қату температураларына сәйкес таңбалайды (З-0,2-минус 35), арктикалық отынды тек күкірт бойынша таңбалайды: А-0,2. ГОСТ 305-82 бойынша дизель отынын күкірт мөлшері стандартқа сәйкес келетіндей тура айдалған және гидротазаланған фракцияларды қосу арқылы алады (1-кесте). Гидротазалау шикізаты ретінде тура айдалған ортадистиллятты фракциялар мен екіншілік процестердің өнімдерінің қоспасы қолданылады. Әдетте, тура айдалған дизель отыны мен каталитикалық крекингтің жеңіл газойлін қолданады [1].
1- кесте
Дизель отынының сипаттамалары (ГОСТ 305 - 82) [1]
Көрсеткіштер
Маркалар үшін стандарт шамалар
Зерттеу әдісі
Л
З
А
1
2
3
4
5
Цетандық саны, кем емес
45
45
45
ГОСТ 3122
Фракциялық құрамы:
50 % айдалу температурасы, °С, жоғары емес
280
280
255
ГОСТ 2177
90 % айдалу температурасы, °С, жоғары емес
360
340
330
20°С температурағы кинематикалық тұтқырлығы, мм[2]с
3,0-6,0
1,8-5,0
1,5-4,0
ГОСТ 23
Қату температурасы, ° С, жоғары емес, келесі климаттық аймаққа тәуелді:
Қалыпты
-10
-35
-
ГОСТ 20287
Суық
-
-45
-55
Лайлану температурасы, ° С, жоғары емес, келесі климаттық аймаққа тәуелді:
Қалыпты
-5
-25
-
ГОСТ 5066
Суық
-
-35
-
Жабық тиглдегі жарқылдану температурасы, ° С, төмен емес:
Газ турбиналары, жылутасымал-дағыш және кеме дизельдері үшін
62
40
35
ГОСТ 6356
Жалпы қолданылатын дизельдер үшін
40
35
30
Отындағы күкірттің массалық үлесі, %, аспайды:
I түр
0,2
0,2
0,2
ГОСТ 19121
II түр
0,5
0,5
0,4
Меркаптанды күкірттің массалық үлесі, %, аспайды
0,01
0,01
0,01
ГОСТ 17323
Шайырлардың мөлшері, мг100 см3 отынға, аспайды
40
30
30
ГОСТ 8489
Қышқылдығы, мг КОН100 см3 отынға, аспайды
5
5
5
ГОСТ 5985
Йод саны, I2100 г отынға, аспайды
6
6
6
ГОСТ 2070
Зольділігі, %, аспайды
0,01
0,01
0,01
ГОСТ 1401
10 %-дық қалдықтың кокстілігі, %, аспайды
0,20
0,30
0,30
ГОСТ 19932
1-кестенің жалғасы
1
2
3
4
5
Фильтрлену коэффициенті
3
3
3
-
20 ° С тығыздығы, кгм[3], аспайды
860
840
830
-
ЕСКЕРТУ: Л, З, А маркалары үшін отын құрамында күкіртсутек, суда еритін қышқылдар, сілтілер, механикалық қоспалар мен су болмауы тиіс.
Экспортты дизель отынын (ТУ 38.401-58-110-94) экспортқа шығару үшін өндіреді, күкірт мөлшері 0,2%. Экспортты дизель отынын тураайдалған дизель фракцияларын гидротазалау арқылы алады (2-кесте). Оның сапасын анықтау мақсатында отынның дизельді индексін анықтайды (ал ГОСТ 305-82 бойынша цетан саны). Одан басқа, су мен фильтрлену коэффициенттерінің орнына экспресс-әдіспен 10°С температурада отынның мөлдірлігі анықталады.
2- кесте
Экспортты дизель отынының сипаттамалары (ТУ 38.401-58-110 - 94)
Көрсеткіштер
Марка нормалары
ДЛЭ
ДЗЭ
Дизельді индекс, кем емес
53
53
Фракциялық құрамы: температурада айдалады, °С, жоғары емес:
50 %
280
280
90 %
340
330
96 %
360
360
20 °С температурадағы кинематикалық тұтқырлығы, мм[2]с
3,0-6,0
2,7-6,0
Температуралық көрсеткіштері, °С:
Қату температурасы, жоғары емес
-10
-35
Шекті фильтрлену температурасы, жоғары емес
-5
-25
Жабық тигльдегі жарқылдану температурасы, төмен емес
65
60
Отындағы күкірттің массалық үлесі, %, аспайды:
I түр
0,2
0,2
II түр
0,3
-
Мыс пластинадағы сынамаға зерттеу
өте алады
Қышқылдығы, мг КОН100 см3 отынға, аспайды
3,0
3,0
Зольділігі, %, аспайды
0,01
0,01
10 %-дық қалдықтың кокстілігі, %, аспайды
0,2
0,2
Түсі, бірлік. ЦНТ, аспайды
2,0
2,0
Механикалық қоспалардың болуы
Қабылданбайды
10 °С температурадағы мөлдірлігі
Түссіз
20 ° С тығыздығы, кгм[3], аспайды
860
845
ТМД елдеріндегі дизель отынын еуропалық EN590 стандартына өткізу мақсатында ГОСТ Р52368-2005 Автомобильді дизель отыны. Техникалық жағдайлары атты норма енгізілді, ол Евро-3 талаптарына сәйкес құрастырылған. Зерттеу әдістері мен дизель отыны сапасының көрсеткіштері толығымен ЕN590 талаптарымен бірдей. ГОСТ Р52368-2005 атты стандарттың қолданыстағы нормалардан басты айырмашылығы күкірт мөлшері мен цетан санына деген талаптардың қатаңдануы (3-кесте). Сонымен қатар қосымша 4 көрсеткіш анықталады: цетандық индекс, майлағыш қасиеті, полициклді ароматты көмірсутектер мөлшері, тотықтырғыштық тұрақтылығы [2].
3- кесте
ГОСТ Р52368-2005 бойынша отынға қойылатын талаптар
1
2
3
Көрсеткіштер
Мәні
Зерттеу әдісі
Цетан саны, кем емес
51,0
ГОСТ 3122, ASTM D 613, EN ISO 5165
Цетан индексі, кем емес
46,0
ГОСТ 27768, ASTM D 4737, EN ISO 4264
15°С температурадағы тығыздығы, кгм3
820-845
ГОСТ Р 51069, ASTM D 1298, EN ISO 3675
Полициклді ароматты көмірсутектер, % (масса бойынша), аспайды
11
IP 391
Күкірт мөлшері, мкгкг, аспайды, отын үшін: I түр
II түр
III түр
350
50
10
ГОСТ P 50442, ASTM D 4294, EN ISO 8754
Жабық тигльдегі жарқылдану, төмен емес
55
ГОСТ 6356, ASTM D 93, EN ISO 22719
10 %-дық қалдықтың кокстілігі, %, аспайды
0,3
ГОСТ 19932, ASTM D 189, EN ISO 10370
Зольділігі, %, аспайды
0,01
ГОСТ 1461, ASTM D 482, EN ISO 6245
Судың мөлшері, мгкг, аспайды
200
ГОСТ 14870, ASTM D 1744, EN ISO 12937
Жалпы ластануы, мгкг, аспайды
24
EN 12662:1998
Мыс пластинаның коррозиясы (50°С - де 3 сағ), шкала бойынша бірлік
Класс 1
ГОСТ 6321, ASTM D 130, EN ISO 2160
Тотықтырғыштық тұрақтылық: қалдықтың жалпы мөлшері, гм[3], артық емес
25
ASTM D 2274, EN ISO 12205
3-кестенің жалғасы
1
2
3
60 °С майлағыштық қасиеті, мкм, аспайды
460
ISO 12156-1
40°С температурадағы кинематикалық тұтқырлығы, мм2с
2,00-4,50
ГОСТ 33, ASTM D 445, EN ISO 3104
Фракциялық құрамы:
250°С-де буланады, мас. %, кем емес
350°С-де буланады, мас.%, кем емес
95% айдалу температурасы,°С, аспайды
65
85
360
ГОСТ2177 (A әдісі), ASTM D 86, EN IS03405
Май қышқылдарының метил эфирлері, % (көлем бойынша), аспайды
5
EN 14078:2003
3-кестеде көрініп тұрғандай, дизель отынының сипаттамаларын анықтау үшін көбінесе шетелдің зерттеу тәсілдері қолданылған. Қазіргі таңда еліміздің отынды стандарттау жүйесіне шетелдік зерттеу әдістерін енгізу жүргізулуде.
ГОСТ Р52368-2005 бойынша дизель отынының шартты белгілері ГОСТ 305-82 нормасынан едәуір өзгешеленеді және отын сұрып, класс, түр болып жіктеледі. Осылайша, отын шекті фильтрлену температурасына тәуелді 6 сұрыпқа А-Р және 4 класқа жіктеледі (4-кесте), олардың әрқайсысы күкірт мөлшеріне байланысты 3 түрге бөлінеді. Мысалы, ГОСТ Р 52368 бойынша отынды былайша белгілейді: сұрып А, түр I немесе класс 1, түр II.
4-кесте
Жылдың әр түрлі мезгілдерінде фильтрлену температурасына тәуелді дизель отындарының классификациясы
Период
Сұрыпкласс
Фильтрлену температурасы
Жаз мезгілі
А
+ 5°С аспайды
В
0°С аспайды
С
- 5°С аспайды
Ауыспалы мезгілдер
көктемдіккүздік
О
- 10°С аспайды
Е
- 15°С аспайды
Б0
- 20°С аспайды
Қыс мезгілі
1класс
- 26°С аспайды
2класс
- 32°С аспайды
3класс
- 38°С аспайды
4класс
- 44°С аспайды
1-кесте мен 3-кестеде берілген стандарттар талаптарын техникалық регламенттің қауіпсіздік талаптарымен салыстырып, оны төмендегі 5-кестеде жинақтадық.
5- кесте
Дизель отындарына арналған мемлекеттік стандарттар мен техникалық регламентті салыстыру
Отын сипаттамалары
Автомобильді техникаға арналған регламент нормалары
ГОСТ 305-82
ГОСТР 52368-2005
Евро-2
Евро-3
Евро-4
Цетандық саны, кем емес
49
51
51
45
51
15 °С тығыздығы , кгм[3]
820-860
820-845
820-845
-
820-845
Полициклді ароматты көмірсутек мөлшері % масс., аспайды
белгілен-беген
11
11
анықтал-майды
11
Күкірт концентрациясы, мгкг, аспайды
500
350
50
500-200
350, 50,10
Фракциялық құрамы: 95% айдалады , °С, аспайды
360
360
360
360
340
330
360
Майлағыш қасиеті, мкм, аспайды
460
460
460
анықтал-майды
460
Кестеден көрініп тұрғандай, ГОСТ 305-82 стандарты цетан саны бойынша Евро-2 [3,4] талаптарын қанағаттандырмайды, күкірт бойынша қойылатын регламентті жартылай қамтып, тығыздығы 15°С орнына 20°С температурада анықталады, майлағыш қасиеті, полициклді ароматты көмірсутектер мөлшері мүлдем анықталмайды. ГОСТ Р52368-2005 Автомобильді дизель отыны. Техникалық жағдайлары стандарты, керісінше, регламент талаптарын қанағаттандырып, Евро-3 экологиялық класына сәйкес келеді.
Экологиялық таза дизель отынын ТУ 38.1011348-89 бойынша шығарады. Техникалық жағдайлары бойынша құрамындағы күкірт мөлшері 0,05 % дейін болатын (I түр) және 0,1 % дейін болатын (II түр) жаздық екі түрлі марка (ДЛЭЧ-В және ДЛЭЧ) және қыстық бір марка (ДЗЭЧ) шығару көзделеді. Ароматикалық көмірсутектер мөлшеріне деген талаптардың күшеюіне байланысты оларға да норма енгізілді: ДЛЭЧ-В маркалы отын үшін 20 % аспайды, ДЗЭЧ маркалы отын үшін 10 % аспайды. Экологиялық таза дизель отынын дизель отындарын гидротазалау арқылы алады, гидротазалау шикізаты ретінде екіншілік процестердің дистиллятты фракцияларын қолдануға жол беріледі [5].
Қалалық дизель отыны (ТУ 38.401-58-170-96) үлкен қалаларда қолдануға арналаған. Қалалық дизель отынының экологиялық дизель отынынан басты айырмашылығы - присадкаларды қолдану нәтижесінде жоғары сапа көрсеткіші (жазда - антитүтіндік, қыста - антитүтіндік және депрессорлы). Присадкаларды қалалық дизель отынына қосу - шығатын газдардың түтінділігі мен зиянды заттардың мөлшерін 30-50 % төмендетеді. Этиленнің винилацетатпен эфирі отынның төмен температуралы қасиеттерін жақсартатын негізгі депрессорлы присадка болып табылады [6].
Дизель отыны іштен жану қозғалтқыштарының бір түрі болып табылатын дизельді қозғалтқыштарда (ДҚ) қолданылатын, 180-360 °С температурада айдалатын ортадистиллятты фракция болып табылады. Дизель отыны гидротазалаудан өткен тураайдалған керосин-газойльді фракциядан және кокстеу мен каталитикалық крекинг газойлінің 15 бөлігінен тұрады.
Дизель отыны, негізінен, жедел тасымалдайтын дизельдік және газтурбиналы қозғалтқыштар мен аз тұтқырлы тез жүретін және жоғары тұтқырлы баяу жүретін қозғалтқыштар үшін қолданылады. Оларда отынның жануы поршеньмен сығу нәтижесінде жоғары температураға қыздырылған ауаға отынның шашырауы нәтижесінде пайда болады [7]. Камераға ауа мен отын бөлек-бөлек беріледі, сору нәтижесінде цилиндрге таза ауа ағыны келеді, екінші рет сыққанда, ауа 3-4 МПа дейін сығылады. Сығу нәтижесінде ауа температурасы 500-700 °С-ге жетеді. Сығу соңында қозғалтқыш цилиндріне дизель отыны шашыратылады, ол жұмысшы қоспаның рөлін атқарып, өздігінен жану температурасына дейін көтеріледі, шашыратылатын отын форсункамен келеді. Шашырайтын тамшының орташа диаметрі 10-15 мкм.
1-сурет. Дизельді қозғалтқыштарда отынның жануы
1,2 - өздігінен жанудың тежелу уақыты; 2,3 - тез жану фазасы; 3,4 - баяу жану фазасы; 4 және ары қарай - кеңею жолындағы жану.
Дизель қозғалтқышында дизель отынының жануы жоғарыдағы индикаторлы диаграммада жақсы көрсетілген (1-сурет). Индикаторлы диаграмма түрі ДҚ құрылысына (жану камерасының түрі, шашырау қысымы), жұмыс режиміне (айналу жиілігі, температура), отын сұрыпына және фракциялық құрамына тәуелді. Дизельдің индикаторлы диаграммасы тек қысым мен температураның коленвалдың айналу бұрышына тәуелділігін ғана емес, отынның жану фазаларын да сипаттайды.
Диаграммада көрініп тұрғандай жану процесі 4 сатыдан тұрады. Шашырау кезінен бастап жану камерасындағы барлық физикалық және химиялық процестер жылдамдайды, температура мен химиялық реакция жылдамдықтары артып, отын қоспасының өздігінен жануы жүзеге асады. 2 нүктесінен бастап жану процесі қарқындап, цилиндрдегі қысым күрт жоғарылайды. Ұлғаюдың алдында отын толығымен жанып бітуі тиіс, себебі отынның толық жанып бітпеуі шығарылатын газдарда улы заттардың көп болуына алып келеді [8]. Дизель отынының орташа жану жылуы 42624 кДжкг (10180 ккалкг).
Дизельді қозғалтқыштар карбюраторлы қозғалтқыштарға қарағанда анағұрлым экономикалық тиімді болып табылады, себебі оларда отын шығымы төмен және ПӘК әлдеқайда жоғары. Бензинді қозғалтқыштардан басты артықшылығы - сағатқа есептегенде отын шығыны 25-30% төмен. Одан басқа, дизель отыны бензинге қарағанда жарылыс пен отқа төзімді, қозғалтқыштан шығатын газдардың құрамында зиянды заттар анағұрлым аз және бағасы да арзан [7].
ДҚ өзінің жоғарыда айтылып кеткен қасиеттерінің арқасында карбюраторлы қозғалқыштармен бәсекеге түсе алады. Егер қозғалтқыштың жұмыс істеу уақытын анықтайтын дизель отынының көрсеткіштері оптималды болса, онда бұл отын түріне сұраныстың одан да күшейетіні анық. Дизель отыны оның эффективтілігін анықтайтын көптеген қасиеттерге ие. Оның қайсысы ең маңызды екенін айту қиын, себебі жану процесінде олардың әрқайсысының атқаратын қызметі бар. Ең алдымен, отын - энергия көзі, бірақ мұнымен шектеле қоймайды. Отын камераны салқындатады, форсунканы тазалайды және өзара үйкелетін бөлшектерді майлайды. Дизель отындарының негізгі эксплуатациялық көрсеткіштеріне оның фракциялық құрамы; тұтқырлығы; цетан саны; фильтрлену, қату және лайлану температуралары; су, механикалық қоспалар мен шайырлардың болуы; тығыздығы, күкірт мөлшері және т.б. жатады.
Дизельді қозғалтқыштардағы дизель отыны жоғары қысымда бу тәріздес күйге өтіп, ауада өздігінен тұтанып жанады. Қозғалтқыштағы форсункадан дизель отынының шашырау моментінен бастап оның өздігінен тұтануы арасындағы уақытты өздігінен тұтанудың тежелу периоды деп атайды. Бұл период отын түріне тәуелді өзгереді. Кейбір отын түрлері шашыраудан соң бірден тұтанып, екінші бір түрлері белгілі бір уақыттан соң тұтанады. Отынның алғашқы түрінде отын бірқалыпты жылдамдықпен тұтанады және поршеньнің үстінде пайда болған газдардың қысымы бірқалыпты өседі. Отынның екінші түрінде цилиндрге отынның көп мөлшері өтіп, ол бірден жарылыс түрінде тұтанады және газдардың қысымы күрт секірмелі түрде өседі. Сыртқы сипаты бойынша бұл құбылыс түрі детонацияға ұқсайды.
Өздігінен тұтанудың тежелу периоды жану алдында болатын тотығу процестерімен анықталады. Неғұрлым ауалы-отынды қоспада тотығу өнімдері көп жиналса (тотықтар, альдегидтер, кетондар), соғұрлым өздігінен тұтанудың тежелу периоды аз болады.
Бөгде тұтану көзінің әрекетінсіз дизель отынының өздігінен жануы үшін оның өздігінен тұтану температурасы цилиндрлерде сығылған ауа температурасынан (500 - 550 °C) төмен болуы тиіс. Арендерде ең жоғарғы өздігінен тұтану температурасы болса (~ 600 °C), алкандарда ең төмен температура болады [9].
Жоғарыда айтылғаннан дизель отындарында неғұрлым алкандар көп болып, арендер аз болса, ол жоғары тұтануға ие болады.
Дизельді отындардың тұтануын эталонды отын түрлерімен салыстыру арқылы немесе химиялық құрамы бойынша бағалайды. Цетан саны бойынша бағалау ең қолайлы әдіс түрі болып табылады.
Цетан саны - қозғалтқыштағы дизель отынының жануының сипаттамасы, ол қоспаның жануының тежелу уақытын анықтайды. Неғұрлым цетан саны жоғары болса, соғұрлым тежелу азайып, отынды қоспа біркелкі және қалыпты жанады (6-кесте). Цетан саны ASTM D613 бойынша цетанның (CH3-(CH2)14-CH3, гексадекан) α-метилнафталинмен қоспасындағы көлемдік мөлшеріне есептеледі.
6 -кесте
Дизель отынының құрамына кіретін көмірсутектердің цетан сандары
1
2
3
С 12 алкандар
Додекан
72
3-этилдекан
46,5
4,5-диэтилоктан
20,2
С 13 алкандар
2,5-диметилундекан
58,0
4-пропилдекан
39,5
С 16 алкандар
гесадекан (цетан)
100
7,8-диметилтетрадекан
40,5
С 18 алкандар
7,8-диэтилтетрадекан
67,5
9-метилгептадекан
66,0
5,6-дибутилдекан
29,8
С 20 алкандар
9,10-диметилоктаден
59,5
С 21 алкандар
8-гексилпентадекан
83
С 24 алкандар
9-гептилгептадекан
87,5
9,10-дипропилокатадекан
47,3
С 14 алкендер
Тетрадецен
79
6-кестенің жалғасы
1
2
3
С 16 алкендер
5-бутил-4-додецен
45,6
8-пропилпентадецен
28
Циклоалкандар
Метилдодецилциклогексан
70
Циклогексилдиметилдодецилметан
57
Бициклоалкандар
Декалин
48,2
Бутилдекалин
31,6
Октилдекалин
30,7
Тетралин гомологтары
Диоктилтетралин
25,4
Пропилтетралин
7,9
Бензол гомологтары
Додецилбензол
58
Нонилбензол
4,4
Гексилбензол
26,3
Нафталин гомологтары
Октилнафталин
17,5
α-метилнафталин
0
Кестеден көрініп тұрғандай нормальды алкандар ең жоғарғы цетан санына, ал қос байланысты көмірсутектер және нафталин гомологтары ең төменгі цетан санына ие. Қозғалтқыштардың оптималды жұмысы үшін цетан саны 40-60 бірлік аралығында болуы тиіс. Цетан саны 40-тан төмен болған жағдайда, тұтанудың тежелу уақыты және қысымның өсу жылдамдығы күрт өседі, бұл қозғалтқыштың тез істен шығуына алып келеді. 60 және одан да жоғары цетан санымен сипатталатын дизель отыны жоғары түтіндікке ие, бұл отынның артық шығынына, қозғалтқыш жұмысының тұрақсыздығына әкеледі. Дизель отынының цетан санын ISO 5165 еуропалық стандарты қадағалайды [9].
Дизель отынының фракциялық құрамы - отынның толық жануын, шашыраудың дұрыстығын, қозғалтқыштан шығатын түтіннің қоюлығын, нагар түзілу дәрежесін қамтамасыз етеді. Отында жеңіл фракциялар көп болса, жану қысымы артып, қозғалтқыш жұмысы ауырланады. Алайда ауыр фракциялардың көп болуы да қалыпты шашырауды бұзып, жұмысшы қоспаның түзілуін тежейді, бұл жоғары түтінділікке алып келіп, қозғалтқыштың экономикалық тұрғыдан тиімсіздігіне апарады.
Дизельдің фракциялық құрамын ГОСТ 2177-82 анықтайды. Дизель отындары үшін стандарт ретінде 50%-қ және 96%-қ айдау температураларына келесідей шектеулер қойылды: жаздық дизель отыны үшін сәйкесінше 280 °С және 360 °С, қыстық дизель отыны үшін сәйкесінше 280 °С және 340 °С, арктикалық дизель отыны үшін сәйкесінше 255 °С және 330 °С. Дизель отындарының тығыздығы бұл отынның шашырау аймағына жетуі мен оның форсункадан шашырауының негізгі параметрі болып табылады. Ол отынның майлағыш қасиеттеріне де жауапты. Тығыздық ISO 3104 атты еуропалық стандартпен қадағаланады [7].
Дизель отынының тұтқырлығы - қозғалтқышта отынды беру мен шашыратудың басты параметрі болып табылады. Оған қоса, ол үйкелетін бөлшектер арасын майлап отырады. Ол ISO 3104 еуропалық стандартқа сай келу керек. Тұтқырлықтың төмен мәні насос пен форсункалардың бұзылуына әкеледі, яғни тығыз емес жерлерден ағып кетеді. Бірақ жоғары тұтқырлық та отынның беруін тежеп, қалыпты шашыратылуы бұзылады. Қоюланып қоспа түзілуі көбейеді, отын толық жанбайды, ол нагар түзілуге және түтіндікке апарады.
2-сурет. Дизель отынының тұтқырлығының температураға тәуелділігі
1 - жаздық диз. отыны; 2 - қыстық диз. отыны; 3 - арктикалық диз. отыны;
Күкірт, су және механикалық қоспалардың болуы. Отынның қышқылдығы, жанудан пайда болатын газ шығару жүйесінің жұмысы және коррозияға төзімділігі дизель отынының құрамындағы күкіртті қосылыстардың болуына тәуелді. Күкірт мөлшері дизель отынының басты экологиялық көрсеткіші болып табылады. Дизель отынындағы күкірт мөлшері деп қалыпты элементарлы күкірт емес, оның келесідей туындылары қарастырылады -- меркаптандар (R-SH), сульфидтер (R-S-R), дисульфидтер (R-S-S-R), тиофендер, тиофандар және т.б., бұндағы R -- көмірсутекті радикал. Дизель отынының құрамындағы күкіртті қосылыстар отын жанған кезде күкірт оксидтеріне айналады (SO2, SO3), олар ылғал қатысында қозғалтқыштың поршеньдері мен гильзаларының таттануына алып келеді. Одан басқа, күкіртті ангидрид майлағыш сұйықтықтың құрамындағы тұрақсыз қосылыстардың полимеризациясына алып келеді, ол қозғалтқыштың жоғары температуралы бөлшектерінде қатты қоспалар жиналуының және олардың істен шығуының бірден-бір себебі болып табылады. Осылайша, күкірт мөлшерінің 0,2-ден 0,5%-ға артуы (0,5% -- ГОСТ 305-82 бойынша ең шекті мөлшері), қозғалтқыштың бұзылуын 25% арттырады. Дизель құрамындағы су және механикалық қоспалар қозғалтқыш аймағына енгенде кез-келген отын моторын істен шығарады. ГОСТ бойынша отында су мен механикалық қоспалардың болуы мүлдем қабылданбайды. Алайда дизель отынының гидроскопиялық қасиетінен, отынды өндіру мен өңдеу сатыларындағы олқылықтардан және сақтау мен тасымалдау шарттарын бұзу себебінен отында кейбір жағдайда су кездеседі [9].
Дизель отынының температуралық көрсеткіштері (қату, лайлану және фильтрлену температуралары). Ашық ауада жұмыс жасайтын қозғалтқыштар үшін отынның өзінің қозғалғыштығын жоғалтуын сипаттайтын қату температурасы және отында алғашқы парафин кристалдарының түзілуін сипаттайтын лайлану температуралары отынның маңызды көрсеткіштері болып табылады. Жоғары лайлану температуралары бар дизель отындары қозғалтқышта механикалық қоспаларды сүзіп қалуға арналған фильтрлерді парафин кристалдарымен бітеп тастайды. Дизель отынының лайлану және қату температураларын төменгі көрсеткіштерге жеткізу үшін, отын құрамындағы жоғарғы балқу температуралы парафинді көмірсутектердің бір бөлігін жою қажет, оны депарафинизация деп атайды. Депарафинизация процесін жүргізгеннен соң отынның цетан саны біраз төмендейді. Алайда цетан санының төмендеуі мардымсыз және ол технологиялық жағынан қолайлы болып табылады. Сондықтан цетан саны төмен дизель отындары, әдетте, жақсы температуралық қасиеттерге ие болады. Температуралық сипаттамалар дизель отындарының түрлерге жіктелуінің басты көрсеткіші болып табылады.
Соңғы жылдары дизельді қозғалтқыштары бар автомобильдер бензинді қозғалтқыштармен жақсы бәсекеге түсіп, жоғары сұранысқа ие болды.
Purvin & Gertz фирмасының болжамы бойынша 2015 жылға жақын дизель отынына деген сұраныс 55 млн т. дейін артады [10].
Жалпы, Энергетикалық Ақпаратты Басқару (EIA) болжамдары бойынша әлемдік дизель отынына деген сұраныс 1999 -- 2015 жылдар аралығында келесідей болады (көлемдік %) [11]:
Солтүстік Америка
2,3
Батыс Еуропа
1,0
ЯпонияАвстралия
1,1
Шығыс ЕуропаТМД
3,1
Азияның дамыған мемлекеттері
5,4
Таяу Шығыс
4,9
Африка
3,0
ОрталықОңтүстік Америка
4,1
Орташа өсім
3,2
1.2 Экологиялық таза дизель отындарын алу жолдары
Отандық дизель отындары құрамындағы ароматты көмірсутектердің мөлшері шамамен 20-35 масс. %. Барлық қозғалтқыштарға тән заңдылық тіркелді: неғұрлым отын құрамындағы ароматты көмірсутектер көп болса, соғұрлым шығатын газдарда пирен мен бензапирен мөлшері жоғары болады. Ароматты көмірсутектер мөлшерінің артуы - шығатын газдарда полициклді ароматты көмірсутектердің, қатты механикалық бөлшектердің және жанбай қалған көмірсутектердің артуына жол береді [12]. Дизель отынындағы ароматты көмірсутектер мөлшерін 24 масс. %-дан 5 масс.%-ға дейін төмендету шығатын газдардың түтінділігін 1,3 есе азайтады. Оған қоса, отындағы ароматты көмірсутектердің мөлшері шығатын газдардың NOx - пен эмиссиясына әсер ететіні анықталған [12].
Diesel Technology Forum (DTF) пікірі бойынша, экологиялық таза дизель отынын шығару, зиянды заттар шығару коэффициенті төмен қозғалтқыштар мен шығатын газдарды бейтараптауға арналған каталитикалық жүйелерді қолдану - дизель отыны құрамындағы ароматты көмірсутектер мөлшеріне байланысты мәселені шешеді деп болжауда [13].
Бұл мақсатқа қол жеткізу үшін дизель қозғалтқыштарын жасайтын, дизель отынын шығаратын өндірістер дизель отынындағы күкірт мөлшерін азайтудың мәселесін шешу қажет. Бұл тенденция түрлі елдердің дизель отынына деген спецификацияларында байқалады.
EN 590 атты Еуропалық стандарт соңғы жылдары көп өзгеріске ұшырады: күкірт мөлшері 0,2 %-дан 0,035%-ға дейін азайды, цетан саны 45-тен 51-ге көбейді, тығыздық пен тұтқырлыққа шектеу қойылды. Оған қоса, полициклді ароматты көмірсутектер мөлшері, майлағыш қасиеті, тотықтырғыштық тұрақтылық сияқты жаңа көрсеткіштер енгізілді және оларға деген нормалар қойылды [14].
2000 жылдан бастап Еуропада Евро-3 нормалары әрекет етуде, олар бойынша дизель отындарындағы цетандық сан 51-ден кем емес, күкірт мөлшері 0,035 массалық %-дан аспайды, тығыздық 0,845 гсм3 көп емес, ал полиароматтық қосылыстар көлемнің 11%-ынан аспауы тиіс.
"Auto Oil II" жобасының жанынан Еyро Одақ (ЕО) елдеріне 2005 жылдан бастап автомобильді техника үшін зиянды заттардың қоршаған ортаға шығуына Евро 4 атты норма қойылған. Бұл норма бойынша дизель отындарындағы күкірт 0,005 %-дан көп емес, цетан саны - 54 бірліктен кем болмауы тиіс деп бекітті.
2011 жылға жақын ЕО үшін дизель отындары келесі көрсеткіштерге ие болады: ЦС-53 - 58 бірліктен кем емес, күкірт мөлшері 0,001% аспайды, полиароматты көмірсутектердің мөлшері 2 %-дан кем және 95 %-дың қайнау температурасы 340 оС артық емес. 2010 жылға дейін барлық дизельді транспортты күкірттің ультра аз мөлшері 10 ррm-ге ауыстыру жоспарлануда [15]. Төменде әр түрлі жылдардағы EN 590 нормаларының көрсеткіштері берілген (7-кесте).
7-кесте
EN 590 бойынша дизель отынына қойылатын талаптар
Көрсеткіштер
EN 590
1993-1996
EN 590
1996-1999
EN 590
2009 ж.
Күкірттің массалық мөлшері, %
0,5
0,3
0,001
Цетандық саны, кем емес
45
49
51
15 °С-дағы тығыздығы
820-860
820-860
820-845
40 °С кинематикалық тұтқырлығы, мм2с
2,0-4,5
2,0-4,5
2,0-4,0
Фракциялық құрамы: 95%-ы айдалады
370
370
360
Полициклді ар. көмірсутек мөлшері, %
Анықталмаған
11
Майлағыш қасиеті, мкм, аспайды
460
Тотықтырғыштық тұрақтылығы, гм3
25
Отандық дизель отындарының сапасын ЕН 590 талаптарына келтіру үшін мұнай өңдеу зауыттарына комплексті түрде қазіргі заманға сай қымбат гидротазалау (гидрокрекинг және т.б.) технологияларын енгізу керек және істен шығуын шегеретін, цетан санын көтеретін, депрессорлы-диспергирленетін, антитүтіндік, антитотықтырғыштық, жуғыш және т.б. присадкаларды қолдану керек.
Біріншіден, экологиялық көрсеткіштері жақсарған дизель отындарының өндірісі олардың құрамына өсімдіктекті және оның модифицирленген шикізатын (биодизель атты отын түрі) қосумен байланысты, екіншіден, гидрогенизациялық процестер әсерінен отын құрамындағы күкіртті, азотты және полициклді ароматты көмірсутектердің азаюымен байланысты [12] .
Қазіргі таңда басты мәселе болып табылатын ультра аз күкіртті және ароматты көмірсутектер концентрациясы төмен дизель отындарын алу үшін көбінесе тура айдалған дизельді дистилляттарды қолданады, олар шикізаттың табиғатына тәуелді түрлі құрылымды көмірсутектер мен гетероатомды қосылыстардың қоспасы болып табылады. Отын молекулаларында тұрақты диполь моменті бар күкірттің гетероатомды қосылыстарының және оттек пен азоттың болуы олардың металл бетіне жабысып, үйкелу мен бұзылуды азайтатын майлағыш қабатты түзеді. Демек, күкірт гидротазалау кезінде жойылатын табиғи майлағыш агент болып табылады [16].
Осылайша, гидротазалау кезінде отынды сақтауда химиялық тұрақтылықты қамтамасыз ететін отын құрамындағы антитотықтырғыштар да жойылады. Гидротазалаудан соң отынның химиялық тұрақтылығы төмендейді. Гидротазаланған отын ауадағы оттек әсерінен тез тотығып, отын құрамында еритін нейтралды және қышқылдық сипаттағы өнімдер түзеді [17-19].
Дизель отынының химиялық тұрақтылығы -- қоршаған ортаның қалыпты температурасының жағдайында тасымалдау мен сақтау кезінде тотығу процестеріне төзімділігі [18]. Дизель отынының тотықтырғыштық тұрақтылығы химиялық тұрақтылықтың жеке жағдайы болып табылады, ол жедел тотығу жағдайында дизель отынының өзінің бастапқы күйін сақтап қалуын сипаттайды [17]. Отынның 150-200°С температурада тотығу процестеріне төзімділігін термототықтырғыштық тұрақтылығы деп аталады.
Тотығу процесін пероксидті теория мен реакцияның тізбекті механизміне сүйене отырып түсіндіру қажет. Реакцияның тізбекті механизмі жағдайында бастапқы молекуламен әрекеттесетін белсеңді бөлшек (атом, бос радикал және т.б.) болып, ол жаңа белсенді бөлшектер пайда болуына әрекет етуі қажет [18]. Белсенді бөлшек ыдыс қабырғасына немесе басқа белсенді бөлшекпен соқтығысқаннан жойылуы мүмкін. Тотығу реакциясы механизмінде белсенділік пероксидтерге тән. Тотығу процесі келесі сатылардан тұрады:
* молекулалардың қозуы мен тізбектің пайда болуы (біріншілік бос радикалдардың пайда болуы);
* пероксирадикалдар ROO1 мен аралық гидропероксидтер ROOH тізбегінің жалғасуы;
* тізбектің тармақталуы (гидропероксидтің бос радикалдарға ыдырауы);
* тізбектің үзілуі (радикалдардың ROO' рекомбинациясы).
Дизель отындарында көмірсутектердің барлық кластары бар, алайда қанықпаған қосылыстар мен бейкөміртекті қосылыстар (күкіртті, азотты және оттекті қосылыстар) тотығуға бейім келеді. Дизель отынындағы қанықпаған қосылыстар йод саны деген нормамен шектеледі [17-19].
Қанықпаған қосылыстар мен бейкөміртекті қосылыстардың тотығуы отынды сақтаудың алғашқы күндерінен басталады, алайда алғашқы кезде тотығу жылдамдығы мардымсыз болады. Отын құрамында біріншілік тотығу өнімдері жиналып, температура өскен сайын тотығу жылдамдай түседі. ГОСТ 305-82 бойынша дизель отынын сақтау мерзімі 5 жыл, ал ГОСТ Р 52368-2005 бойынша сақтау мерзімі отын жеткізу келісімдері бойынша анықталады.
Осы себептерге байланысты күкірт мөлшерін стандартқа сәйкес келетіндей етіп гидротазаланған отындарды гидротазаланбаған отынмен араластырады.
Алайда ГОСТ Р 52368-2005 сәйкес күкірт мөлшерінің (0,001-0,035% масс.) қадағалануы және экологиялық таза өндіріске көшуге байланысты гидротазалауды қатаң жағдайларда жүргізеді. Бұл кезде отынның майлағыш қасиетіне жауап беретін күкірт, азот және оттек жойылады. Швецияда күкірт мөлшері 0,005 масс. % болатын отындарды қолдану тәжирибесі бойынша, шығатын газдардағы зиянды заттар мөлшерінің аз болуымен қатар отын насостарының дизель отынындағы майлағыштық қасиеттің төмен болуынан тез істен шығуы тіркелді [12].
Шынына келсек, дизель отындағы майлағыш қасиетті жақсартудың 3 мүмкіншілігі бар:
-гидротазалау процесінде бейстандартты жағдайларды қолдану, ол қажетті компоненттердің жойылуын минимумға алып келеді;
-дизель отындарын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Химия факультеті
Катализ және мұнайхимия кафедрасы
Мұқталы Д.
ДИЗЕЛЬ ОТЫНЫН ОЗОНМЕН ӨҢДЕУ
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
мамандығы 050721 - Органикалық заттардың химиялық технологиясы
Алматы 2011
Қазақстан Республикасы білім және ғылым министірлігі
әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті
Қорғауға жіберілді:
катализ және мұнайхимия
кафедрасының меңгерушісі
х.ғ.д., профессор Әубәкіров Е.А.
" " маусым 2011 ж
ДИЗЕЛЬ ОТЫНЫН ОЗОНМЕН ӨҢДЕУ тақырыбына
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
мамандығы 050721 - Органикалық заттардың химиялық технологиясы
Орындаған,
4 курс студенті Мұқталы Д.
Ғылыми жетекші
х.ғ.к., аға оқытушы Мылтықбаева Ж.К.
Норма бақылаушы
х.ғ.к., аға оқытушы Смағұлова Н.Т.
Алматы 2011
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫСҚА ТАПСЫРМА
Дипломдық жұмыстың зерттеу нысаны- Жаңажол кен орнынан тура айдалып алынған дизель отыны мен ПМӨЗ-нан алынған тауарлы "Л" дизель отыны.
Зерттеу жұмысының әдістемесі-дизель отынын алдын ала озон-ауа қоспасымен өңдеп, қаңқалы никель катализаторында гидрлеу.
Жұмыстың мақсаты- мұнайдан алынған дизель отынының сапасына озонның әсерін зерттеу.
Зерттеу жұмысының мақсатына қарай келесі міндеттер қойылды:
Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштерін және оның фракциялық құрамын анықтау;
Жаңажол кен орны мұнайынан алынған және ПМӨЗ-нан алынған дизель отынының "Л" маркалы сынамаларына озондау процесінің әсерін зерттеу;
Озондау процесінің қолайлы жағдайларын анықтау.
Бастапқы және озондалып гидротазаланған дизель фракцияларын әртүрлі физико-химиялық әдістермен зерттеу.
МАЗМҰНЫ
НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР
5
АНЫҚТАМАЛАР
6
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТПАЛАР
7
КІРІСПЕ
8
1
ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
10
1.1
1.2
1.3
Қазіргі таңдағы дизель отындарының түрлері және оларға қойылатын талаптар
Экологиялық таза дизель отындарын алу жолдары
Дизель отынының сапасына озонның әсері
10
22
25
2
ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ
32
2.1
Экспериментті жүргізу әдістемесі мен құрал-жабдықтары. Гидрлеу процесін жүргізу әдістемесі
32
2.2
Алынған өнімдерді анықтаудың физико-химиялық әдістері және құрал-жабдықтары
33
2.2.1
Дизель отыны құрамындағы күкіртті анықтау әдісі
33
2.2.2
Дизель отынының лайлану, қату және шекті фильтрлену температураларын анықтау
34
2.2.3
Дизель отынының фракциялық құрамын анықтау
35
2.2.4
Дизель отынының цетан индексін есеп жолымен анықтау
36
2.2.5
Дизель отынын озондау
37
2.2.6
Йод санын анықтау
38
2.2.7
Инфрақызыл спектрлік анализ
39
2.2.8
Электронды микроскопия
40
2.2.9
Дизель отынының тығыздығын пикнометр көмегімен анықтау
40
2.3
Өлшемдер мен эксперимент қателіктері
41
3
ТӘЖІРИБЕЛІК НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
42
3.1
Зерттеуге алынған дизель отындарының және катализатордың физико- химиялық сипаттамалары
42
3.2
Жаңажол кен орнының мұнайынан алынған дизель фракциясын озонмен өңдеу
47
3.3
ПМӨЗ-ның тауарлы Л маркалы дизель отынына озонның әсері
54
ҚОРЫТЫНДЫ
ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
ҚОСЫМШАЛАР
61
62
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
ГОСТ 10742-71 Сынамалар алу
ГОСТ Р 52368-2005 (ЕN 590:2004) ЕВРО Дизель отыны
ГОСТ 2070-82 Йод санын анықтау
ГОСТ 19006-77 Фильтрлену коэффициентін анықтау
СТ 22254-92 Шекті фильтрлену температурасы
ГОСТ 27768-88 Цетандық индексті анықтау
АНЫҚТАМАЛАР
Цетан саны - дизель отыны құрамындағы цетанның (С16Н34, гексадекан, цетан саны 100-ге тең) α-метилнафталинмен (цетан саны 0-ге тең) қоспасындағы көлемдік үлесі.
Дизель отыны -- дизельді қозғалтқышта қолданылатын сұйық отын. 180-360 ºC температурада айдалған мұнай фракциясы.
Гидрогендеу (гидрлеу) -- сутектің қос байланысқа қосылуы, әдетте катализатор қатысында.
Отынның озонолизі (озондау) - сұйық отынды О3-пен тотықтыру;
Қаңқалы никель -- қатты микрокристалды кеуекті никельді катализатор, құрамында никельден басқа алюминий болады.
Йод саны -- 100 г органикалық затқа қосылатын йод массасы (г), ол қосылыс құрамындағы қос байланысты сипаттайды.
Промотор -- катализ химиясында катализатордың белсенділігін, талғампаздығын және тұрақтылығын арттыратын зат.
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТПАЛАР
г - грамм
ИҚ спектр - инфра-қызыл спектр
Кт - катализатор
кг - килограмм
Қайн. темп. - қайнау температурасы
Қ.б. - қайнаудың басы
Қ.с - қайнаудың соңы
мин. - минут
МПа - мегапаскаль
мВ - милливольт
мл - миллилитр
ЦС - цетан саны
ТТКА - тепе-теңдік кинетикалық анализ
ЕО - Еуро Одақ
ДҚ - дизельді қозғалтқыштар
ДО - дизель отыны
ПМӨЗ - Павлодар мұнай өңдеу зауыты
КІРІСПЕ
Тақырыптың өзектілігі. Соңғы жылдары дизель фракцияларын гидротазалауға көп көңіл бөлінуде. Бұл көлік құралдарын жаппай дизель қозғалтқышына ауыстырумен, күкіртті және жоғары күкіртті мұнайларды өңдеу көлемінің күрт өсуімен (80% астам дизель фракциясы гидрокүкіртсіздендіріледі) және оларды терең өңдеу қажеттілігімен байланысты. Нәтижесінде соңғы кездері аз күкіртті дизель отынын (0,02 - 0,05 % ) шығару көлемі өсуде (90% жетті).
Дизель отынына сұраныстың күрт өсуіне байланысты қайта өңдеу процестерінің дистилляттарын - кокстеудің, висбрекингтің, термокрекинг пен каталитикалық крекингтің гидротазалау есебінен оның қорын көбейту өзекті мәселе болып отыр. Бұл шикізаттар алғашқы өңдеу өнімдерімен салыстырғанда құрамында күкіртті және азотты қосылыстардың, шайыр заттарының, алкендердің және көпсақиналы ароматикалық көмірсутектердің едәуір көптігімен сипатталады. Сондықтан дизель фракциясының қайта өңдеу процесін жетілдіру мен оның баламалы жолдарын қарастыру маңызды болып табылады. Қазіргі кезде кезек күттірмейтін мәселелердің бірі көлікті транспорттың экологиялық қауіпсіздігі, яғни іштен жану двигательдерінен шығатын газдардың қоршаған ортаға және адамға антропогендік әсерін алдымен күкірт оксидінің, күйе бөлшектерінің және концерогендік заттардың мөлшерін төмендету болып табылады. Бүгінгі таңда дизель фракциясын күкіртсіздендірудің дәстүрлі процестерін дамытумен қатар күкірттен арылудың көптеген жаңа өзгеше әдістері жасалып жатыр. Осы әдістердің бірі ретінде шикізатты алдын ала озондау жатады.
Ғылыми жаңалығы:
Дипломдық жұмыста алғаш рет Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштері мен көмірсутектік құрамы анықталды.
Мұнайдан тура айдалып алынған дизель отындарын алдын ала озон-ауа қоспасымен өңдеу процесінің қолайлы жағдайлары көрсетілді.
Практикалық маңыздылығы:Дизель отынын гидротазалау процесіне дейін озон-ауа қоспасымен өңдеу арқылы Еуропалық стандартқа сай тауарлы дизель отынын алу мүмкіндігі көрсетілді.
Дипломдық жұмыстың мақсаты: Мұнайдан алынған дизель отынының сапасына озонның әсерін зерттеу.
Осы мақсатқа жету үшін келесі міндеттер шешілді:
-Жаңажол кен орнынан алынған дизель фракциясының физико-химиялық көрсеткіштерін және оның фракциялық құрамын анықталды;
-Жаңажол кен орны мұнайынан алынған және ПМӨЗ-нан алынған дизель отынының "Л" маркалы сынамаларына озондау процесінің әсері зерттелді;
-Озондау процесінің қолайлы жағдайлары анықталды.
-Бастапқы және озондалып гидротазаланған дизель фракцияларын әртүрлі физико-химиялық әдістермен зерттелді.
Дипломдық жұмыстың көлемі мен құрылымы. Жұмыс кіріспеден, дипломдық жұмыс тақырыбы бойынша әдебиеттерге шолудан, тәжірибе жүргізу әдістемелерінен, тәжірибелік бөлімнен, қорытындыдан және қолданылған әдебиеттер тізімінен құралады.
Кіріспеде жұмыстың міндеттері мен мақсаты айқындалып, тақырыптың өзектілігі көрсетіліп, зерттеу бағытын таңдау тұжырымдалған. Бірінші бөлімде дизель отынының құрамы, физика-химиялық және катализдік қасиеттері бойынша әдеби деректер жинастырылған. Екінші бөлімде зерттеу нысандарының сипаттамалары мен тәжірибені жүргізу әдістемелері келтірілген. Үшінші бөлімде зерттеу нәтижелері мен оларды талдау, ал қорытындыда жұмыстың негізгі нәтижелерін жинастыру мен сараптау келтірілген. Жұмыс 65 бетте жазылып, 19 кесте мен 27 суретті қамтиды.
Практикалық база. әл-Фараби атындағы ҚазҰУ-гі Көмірді комплексті өңдеу зертханасында жүргізілді.
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
1.1 Қазіргі таңдағы дизель отындарының түрлері және оларға қойылатын талаптар
Қазіргі кезде дизель отындарына деген талап қарқындады. Дизель отындарының сапасын жақсарту жолында еуропалық мемлекеттер көп еңбек етуде. Бұл елдерде дәл осы отындарға қатысты талаптарды қатаңдату жөніндегі концепция жасалған, әсіресе, олардың құрамындағы күкіртті заттардың (меркаптандар (R-SH), сульфидтер (R-S-R), дисульфидтер (R-S-S-R), тиофендер, тиофандар және т.б.) мөлшеріне қатысты. Бұл бағытта Швеция мемлекеті көшбасшы болып табылады, бұл ел 1990 жылдың өзінде І және ІІ классты дизель отыны үшін спецификация енгізген болатын. Швециядан соң 1993 жылы АҚШ-та CARB стандарты енгізілген, ол дизель отынындағы күкірт мөлшерін қадағалайды. Ал 1998 жылдан бастап АҚШ-тың мұнай өндейтін зауыттары құрамындағы күкірт мөлшері 50 мгкг-нан аспайтын дизельдерді шығаратын болды. Қазіргі уақытта дүниежүзінің аздаған зауыттары ғана күкірттің ультра аз мөлшері бар дизель отындарын ала алады.
ТМД елдеріндегі дизель отындарының басты бөлігі ГОСТ 305-82 Дизельді отын. Техникалық жағдайлары бойынша шығарылады. Мұнай өндірісінде ГОСТ 305-82 бойынша физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты дизель отындарының үш түрлі маркасы шығарылады: Л (Ж) - жаздық, қоршаған ауа температурасы 0 °С-ден жоғары; З (Қ) - қыстық, температурасы -20 °С дейінгі аймақта қолданылады (бұл жағдайда қыстық дизель отынының қату температурасы -35 °С мен -25 °С аралығында болуы тиіс), немесе қыстық дизель отынының екінші түрі -30 °С дейін қолданылады (онда қату температурасы -45 °С мен -35 °С аралығында болуы тиіс); А - арктикалық, температурасы -50 °С дейінгі аймақта қолданылады [1].
Температуралық көрсеткіштерден басқа дизель отыны құрамындағы күкірт мөлшері дизель отындарын түрлерге жіктеуде басты көрсеткіштің бірі болып табылады:
1. I сұрыпты дизель отындары үшін күкірт мөлшері 0,2 % - дан аспауы қажет;
2. II сұрыпты отын үшін 0,5 % - дан аспағаны жеткілікті;
3. А маркасы үшін 0,4 %.
ГОСТ 305-82 сәйкес дизель отындары үшін келесі шартты белгілер қабылдануы тиіс: жаздық отынды күкірт пен жарқыл температурасына сәйкес таңбалайды (Л-0,2-40), ал қыстық отынды күкірт пен қату температураларына сәйкес таңбалайды (З-0,2-минус 35), арктикалық отынды тек күкірт бойынша таңбалайды: А-0,2. ГОСТ 305-82 бойынша дизель отынын күкірт мөлшері стандартқа сәйкес келетіндей тура айдалған және гидротазаланған фракцияларды қосу арқылы алады (1-кесте). Гидротазалау шикізаты ретінде тура айдалған ортадистиллятты фракциялар мен екіншілік процестердің өнімдерінің қоспасы қолданылады. Әдетте, тура айдалған дизель отыны мен каталитикалық крекингтің жеңіл газойлін қолданады [1].
1- кесте
Дизель отынының сипаттамалары (ГОСТ 305 - 82) [1]
Көрсеткіштер
Маркалар үшін стандарт шамалар
Зерттеу әдісі
Л
З
А
1
2
3
4
5
Цетандық саны, кем емес
45
45
45
ГОСТ 3122
Фракциялық құрамы:
50 % айдалу температурасы, °С, жоғары емес
280
280
255
ГОСТ 2177
90 % айдалу температурасы, °С, жоғары емес
360
340
330
20°С температурағы кинематикалық тұтқырлығы, мм[2]с
3,0-6,0
1,8-5,0
1,5-4,0
ГОСТ 23
Қату температурасы, ° С, жоғары емес, келесі климаттық аймаққа тәуелді:
Қалыпты
-10
-35
-
ГОСТ 20287
Суық
-
-45
-55
Лайлану температурасы, ° С, жоғары емес, келесі климаттық аймаққа тәуелді:
Қалыпты
-5
-25
-
ГОСТ 5066
Суық
-
-35
-
Жабық тиглдегі жарқылдану температурасы, ° С, төмен емес:
Газ турбиналары, жылутасымал-дағыш және кеме дизельдері үшін
62
40
35
ГОСТ 6356
Жалпы қолданылатын дизельдер үшін
40
35
30
Отындағы күкірттің массалық үлесі, %, аспайды:
I түр
0,2
0,2
0,2
ГОСТ 19121
II түр
0,5
0,5
0,4
Меркаптанды күкірттің массалық үлесі, %, аспайды
0,01
0,01
0,01
ГОСТ 17323
Шайырлардың мөлшері, мг100 см3 отынға, аспайды
40
30
30
ГОСТ 8489
Қышқылдығы, мг КОН100 см3 отынға, аспайды
5
5
5
ГОСТ 5985
Йод саны, I2100 г отынға, аспайды
6
6
6
ГОСТ 2070
Зольділігі, %, аспайды
0,01
0,01
0,01
ГОСТ 1401
10 %-дық қалдықтың кокстілігі, %, аспайды
0,20
0,30
0,30
ГОСТ 19932
1-кестенің жалғасы
1
2
3
4
5
Фильтрлену коэффициенті
3
3
3
-
20 ° С тығыздығы, кгм[3], аспайды
860
840
830
-
ЕСКЕРТУ: Л, З, А маркалары үшін отын құрамында күкіртсутек, суда еритін қышқылдар, сілтілер, механикалық қоспалар мен су болмауы тиіс.
Экспортты дизель отынын (ТУ 38.401-58-110-94) экспортқа шығару үшін өндіреді, күкірт мөлшері 0,2%. Экспортты дизель отынын тураайдалған дизель фракцияларын гидротазалау арқылы алады (2-кесте). Оның сапасын анықтау мақсатында отынның дизельді индексін анықтайды (ал ГОСТ 305-82 бойынша цетан саны). Одан басқа, су мен фильтрлену коэффициенттерінің орнына экспресс-әдіспен 10°С температурада отынның мөлдірлігі анықталады.
2- кесте
Экспортты дизель отынының сипаттамалары (ТУ 38.401-58-110 - 94)
Көрсеткіштер
Марка нормалары
ДЛЭ
ДЗЭ
Дизельді индекс, кем емес
53
53
Фракциялық құрамы: температурада айдалады, °С, жоғары емес:
50 %
280
280
90 %
340
330
96 %
360
360
20 °С температурадағы кинематикалық тұтқырлығы, мм[2]с
3,0-6,0
2,7-6,0
Температуралық көрсеткіштері, °С:
Қату температурасы, жоғары емес
-10
-35
Шекті фильтрлену температурасы, жоғары емес
-5
-25
Жабық тигльдегі жарқылдану температурасы, төмен емес
65
60
Отындағы күкірттің массалық үлесі, %, аспайды:
I түр
0,2
0,2
II түр
0,3
-
Мыс пластинадағы сынамаға зерттеу
өте алады
Қышқылдығы, мг КОН100 см3 отынға, аспайды
3,0
3,0
Зольділігі, %, аспайды
0,01
0,01
10 %-дық қалдықтың кокстілігі, %, аспайды
0,2
0,2
Түсі, бірлік. ЦНТ, аспайды
2,0
2,0
Механикалық қоспалардың болуы
Қабылданбайды
10 °С температурадағы мөлдірлігі
Түссіз
20 ° С тығыздығы, кгм[3], аспайды
860
845
ТМД елдеріндегі дизель отынын еуропалық EN590 стандартына өткізу мақсатында ГОСТ Р52368-2005 Автомобильді дизель отыны. Техникалық жағдайлары атты норма енгізілді, ол Евро-3 талаптарына сәйкес құрастырылған. Зерттеу әдістері мен дизель отыны сапасының көрсеткіштері толығымен ЕN590 талаптарымен бірдей. ГОСТ Р52368-2005 атты стандарттың қолданыстағы нормалардан басты айырмашылығы күкірт мөлшері мен цетан санына деген талаптардың қатаңдануы (3-кесте). Сонымен қатар қосымша 4 көрсеткіш анықталады: цетандық индекс, майлағыш қасиеті, полициклді ароматты көмірсутектер мөлшері, тотықтырғыштық тұрақтылығы [2].
3- кесте
ГОСТ Р52368-2005 бойынша отынға қойылатын талаптар
1
2
3
Көрсеткіштер
Мәні
Зерттеу әдісі
Цетан саны, кем емес
51,0
ГОСТ 3122, ASTM D 613, EN ISO 5165
Цетан индексі, кем емес
46,0
ГОСТ 27768, ASTM D 4737, EN ISO 4264
15°С температурадағы тығыздығы, кгм3
820-845
ГОСТ Р 51069, ASTM D 1298, EN ISO 3675
Полициклді ароматты көмірсутектер, % (масса бойынша), аспайды
11
IP 391
Күкірт мөлшері, мкгкг, аспайды, отын үшін: I түр
II түр
III түр
350
50
10
ГОСТ P 50442, ASTM D 4294, EN ISO 8754
Жабық тигльдегі жарқылдану, төмен емес
55
ГОСТ 6356, ASTM D 93, EN ISO 22719
10 %-дық қалдықтың кокстілігі, %, аспайды
0,3
ГОСТ 19932, ASTM D 189, EN ISO 10370
Зольділігі, %, аспайды
0,01
ГОСТ 1461, ASTM D 482, EN ISO 6245
Судың мөлшері, мгкг, аспайды
200
ГОСТ 14870, ASTM D 1744, EN ISO 12937
Жалпы ластануы, мгкг, аспайды
24
EN 12662:1998
Мыс пластинаның коррозиясы (50°С - де 3 сағ), шкала бойынша бірлік
Класс 1
ГОСТ 6321, ASTM D 130, EN ISO 2160
Тотықтырғыштық тұрақтылық: қалдықтың жалпы мөлшері, гм[3], артық емес
25
ASTM D 2274, EN ISO 12205
3-кестенің жалғасы
1
2
3
60 °С майлағыштық қасиеті, мкм, аспайды
460
ISO 12156-1
40°С температурадағы кинематикалық тұтқырлығы, мм2с
2,00-4,50
ГОСТ 33, ASTM D 445, EN ISO 3104
Фракциялық құрамы:
250°С-де буланады, мас. %, кем емес
350°С-де буланады, мас.%, кем емес
95% айдалу температурасы,°С, аспайды
65
85
360
ГОСТ2177 (A әдісі), ASTM D 86, EN IS03405
Май қышқылдарының метил эфирлері, % (көлем бойынша), аспайды
5
EN 14078:2003
3-кестеде көрініп тұрғандай, дизель отынының сипаттамаларын анықтау үшін көбінесе шетелдің зерттеу тәсілдері қолданылған. Қазіргі таңда еліміздің отынды стандарттау жүйесіне шетелдік зерттеу әдістерін енгізу жүргізулуде.
ГОСТ Р52368-2005 бойынша дизель отынының шартты белгілері ГОСТ 305-82 нормасынан едәуір өзгешеленеді және отын сұрып, класс, түр болып жіктеледі. Осылайша, отын шекті фильтрлену температурасына тәуелді 6 сұрыпқа А-Р және 4 класқа жіктеледі (4-кесте), олардың әрқайсысы күкірт мөлшеріне байланысты 3 түрге бөлінеді. Мысалы, ГОСТ Р 52368 бойынша отынды былайша белгілейді: сұрып А, түр I немесе класс 1, түр II.
4-кесте
Жылдың әр түрлі мезгілдерінде фильтрлену температурасына тәуелді дизель отындарының классификациясы
Период
Сұрыпкласс
Фильтрлену температурасы
Жаз мезгілі
А
+ 5°С аспайды
В
0°С аспайды
С
- 5°С аспайды
Ауыспалы мезгілдер
көктемдіккүздік
О
- 10°С аспайды
Е
- 15°С аспайды
Б0
- 20°С аспайды
Қыс мезгілі
1класс
- 26°С аспайды
2класс
- 32°С аспайды
3класс
- 38°С аспайды
4класс
- 44°С аспайды
1-кесте мен 3-кестеде берілген стандарттар талаптарын техникалық регламенттің қауіпсіздік талаптарымен салыстырып, оны төмендегі 5-кестеде жинақтадық.
5- кесте
Дизель отындарына арналған мемлекеттік стандарттар мен техникалық регламентті салыстыру
Отын сипаттамалары
Автомобильді техникаға арналған регламент нормалары
ГОСТ 305-82
ГОСТР 52368-2005
Евро-2
Евро-3
Евро-4
Цетандық саны, кем емес
49
51
51
45
51
15 °С тығыздығы , кгм[3]
820-860
820-845
820-845
-
820-845
Полициклді ароматты көмірсутек мөлшері % масс., аспайды
белгілен-беген
11
11
анықтал-майды
11
Күкірт концентрациясы, мгкг, аспайды
500
350
50
500-200
350, 50,10
Фракциялық құрамы: 95% айдалады , °С, аспайды
360
360
360
360
340
330
360
Майлағыш қасиеті, мкм, аспайды
460
460
460
анықтал-майды
460
Кестеден көрініп тұрғандай, ГОСТ 305-82 стандарты цетан саны бойынша Евро-2 [3,4] талаптарын қанағаттандырмайды, күкірт бойынша қойылатын регламентті жартылай қамтып, тығыздығы 15°С орнына 20°С температурада анықталады, майлағыш қасиеті, полициклді ароматты көмірсутектер мөлшері мүлдем анықталмайды. ГОСТ Р52368-2005 Автомобильді дизель отыны. Техникалық жағдайлары стандарты, керісінше, регламент талаптарын қанағаттандырып, Евро-3 экологиялық класына сәйкес келеді.
Экологиялық таза дизель отынын ТУ 38.1011348-89 бойынша шығарады. Техникалық жағдайлары бойынша құрамындағы күкірт мөлшері 0,05 % дейін болатын (I түр) және 0,1 % дейін болатын (II түр) жаздық екі түрлі марка (ДЛЭЧ-В және ДЛЭЧ) және қыстық бір марка (ДЗЭЧ) шығару көзделеді. Ароматикалық көмірсутектер мөлшеріне деген талаптардың күшеюіне байланысты оларға да норма енгізілді: ДЛЭЧ-В маркалы отын үшін 20 % аспайды, ДЗЭЧ маркалы отын үшін 10 % аспайды. Экологиялық таза дизель отынын дизель отындарын гидротазалау арқылы алады, гидротазалау шикізаты ретінде екіншілік процестердің дистиллятты фракцияларын қолдануға жол беріледі [5].
Қалалық дизель отыны (ТУ 38.401-58-170-96) үлкен қалаларда қолдануға арналаған. Қалалық дизель отынының экологиялық дизель отынынан басты айырмашылығы - присадкаларды қолдану нәтижесінде жоғары сапа көрсеткіші (жазда - антитүтіндік, қыста - антитүтіндік және депрессорлы). Присадкаларды қалалық дизель отынына қосу - шығатын газдардың түтінділігі мен зиянды заттардың мөлшерін 30-50 % төмендетеді. Этиленнің винилацетатпен эфирі отынның төмен температуралы қасиеттерін жақсартатын негізгі депрессорлы присадка болып табылады [6].
Дизель отыны іштен жану қозғалтқыштарының бір түрі болып табылатын дизельді қозғалтқыштарда (ДҚ) қолданылатын, 180-360 °С температурада айдалатын ортадистиллятты фракция болып табылады. Дизель отыны гидротазалаудан өткен тураайдалған керосин-газойльді фракциядан және кокстеу мен каталитикалық крекинг газойлінің 15 бөлігінен тұрады.
Дизель отыны, негізінен, жедел тасымалдайтын дизельдік және газтурбиналы қозғалтқыштар мен аз тұтқырлы тез жүретін және жоғары тұтқырлы баяу жүретін қозғалтқыштар үшін қолданылады. Оларда отынның жануы поршеньмен сығу нәтижесінде жоғары температураға қыздырылған ауаға отынның шашырауы нәтижесінде пайда болады [7]. Камераға ауа мен отын бөлек-бөлек беріледі, сору нәтижесінде цилиндрге таза ауа ағыны келеді, екінші рет сыққанда, ауа 3-4 МПа дейін сығылады. Сығу нәтижесінде ауа температурасы 500-700 °С-ге жетеді. Сығу соңында қозғалтқыш цилиндріне дизель отыны шашыратылады, ол жұмысшы қоспаның рөлін атқарып, өздігінен жану температурасына дейін көтеріледі, шашыратылатын отын форсункамен келеді. Шашырайтын тамшының орташа диаметрі 10-15 мкм.
1-сурет. Дизельді қозғалтқыштарда отынның жануы
1,2 - өздігінен жанудың тежелу уақыты; 2,3 - тез жану фазасы; 3,4 - баяу жану фазасы; 4 және ары қарай - кеңею жолындағы жану.
Дизель қозғалтқышында дизель отынының жануы жоғарыдағы индикаторлы диаграммада жақсы көрсетілген (1-сурет). Индикаторлы диаграмма түрі ДҚ құрылысына (жану камерасының түрі, шашырау қысымы), жұмыс режиміне (айналу жиілігі, температура), отын сұрыпына және фракциялық құрамына тәуелді. Дизельдің индикаторлы диаграммасы тек қысым мен температураның коленвалдың айналу бұрышына тәуелділігін ғана емес, отынның жану фазаларын да сипаттайды.
Диаграммада көрініп тұрғандай жану процесі 4 сатыдан тұрады. Шашырау кезінен бастап жану камерасындағы барлық физикалық және химиялық процестер жылдамдайды, температура мен химиялық реакция жылдамдықтары артып, отын қоспасының өздігінен жануы жүзеге асады. 2 нүктесінен бастап жану процесі қарқындап, цилиндрдегі қысым күрт жоғарылайды. Ұлғаюдың алдында отын толығымен жанып бітуі тиіс, себебі отынның толық жанып бітпеуі шығарылатын газдарда улы заттардың көп болуына алып келеді [8]. Дизель отынының орташа жану жылуы 42624 кДжкг (10180 ккалкг).
Дизельді қозғалтқыштар карбюраторлы қозғалтқыштарға қарағанда анағұрлым экономикалық тиімді болып табылады, себебі оларда отын шығымы төмен және ПӘК әлдеқайда жоғары. Бензинді қозғалтқыштардан басты артықшылығы - сағатқа есептегенде отын шығыны 25-30% төмен. Одан басқа, дизель отыны бензинге қарағанда жарылыс пен отқа төзімді, қозғалтқыштан шығатын газдардың құрамында зиянды заттар анағұрлым аз және бағасы да арзан [7].
ДҚ өзінің жоғарыда айтылып кеткен қасиеттерінің арқасында карбюраторлы қозғалқыштармен бәсекеге түсе алады. Егер қозғалтқыштың жұмыс істеу уақытын анықтайтын дизель отынының көрсеткіштері оптималды болса, онда бұл отын түріне сұраныстың одан да күшейетіні анық. Дизель отыны оның эффективтілігін анықтайтын көптеген қасиеттерге ие. Оның қайсысы ең маңызды екенін айту қиын, себебі жану процесінде олардың әрқайсысының атқаратын қызметі бар. Ең алдымен, отын - энергия көзі, бірақ мұнымен шектеле қоймайды. Отын камераны салқындатады, форсунканы тазалайды және өзара үйкелетін бөлшектерді майлайды. Дизель отындарының негізгі эксплуатациялық көрсеткіштеріне оның фракциялық құрамы; тұтқырлығы; цетан саны; фильтрлену, қату және лайлану температуралары; су, механикалық қоспалар мен шайырлардың болуы; тығыздығы, күкірт мөлшері және т.б. жатады.
Дизельді қозғалтқыштардағы дизель отыны жоғары қысымда бу тәріздес күйге өтіп, ауада өздігінен тұтанып жанады. Қозғалтқыштағы форсункадан дизель отынының шашырау моментінен бастап оның өздігінен тұтануы арасындағы уақытты өздігінен тұтанудың тежелу периоды деп атайды. Бұл период отын түріне тәуелді өзгереді. Кейбір отын түрлері шашыраудан соң бірден тұтанып, екінші бір түрлері белгілі бір уақыттан соң тұтанады. Отынның алғашқы түрінде отын бірқалыпты жылдамдықпен тұтанады және поршеньнің үстінде пайда болған газдардың қысымы бірқалыпты өседі. Отынның екінші түрінде цилиндрге отынның көп мөлшері өтіп, ол бірден жарылыс түрінде тұтанады және газдардың қысымы күрт секірмелі түрде өседі. Сыртқы сипаты бойынша бұл құбылыс түрі детонацияға ұқсайды.
Өздігінен тұтанудың тежелу периоды жану алдында болатын тотығу процестерімен анықталады. Неғұрлым ауалы-отынды қоспада тотығу өнімдері көп жиналса (тотықтар, альдегидтер, кетондар), соғұрлым өздігінен тұтанудың тежелу периоды аз болады.
Бөгде тұтану көзінің әрекетінсіз дизель отынының өздігінен жануы үшін оның өздігінен тұтану температурасы цилиндрлерде сығылған ауа температурасынан (500 - 550 °C) төмен болуы тиіс. Арендерде ең жоғарғы өздігінен тұтану температурасы болса (~ 600 °C), алкандарда ең төмен температура болады [9].
Жоғарыда айтылғаннан дизель отындарында неғұрлым алкандар көп болып, арендер аз болса, ол жоғары тұтануға ие болады.
Дизельді отындардың тұтануын эталонды отын түрлерімен салыстыру арқылы немесе химиялық құрамы бойынша бағалайды. Цетан саны бойынша бағалау ең қолайлы әдіс түрі болып табылады.
Цетан саны - қозғалтқыштағы дизель отынының жануының сипаттамасы, ол қоспаның жануының тежелу уақытын анықтайды. Неғұрлым цетан саны жоғары болса, соғұрлым тежелу азайып, отынды қоспа біркелкі және қалыпты жанады (6-кесте). Цетан саны ASTM D613 бойынша цетанның (CH3-(CH2)14-CH3, гексадекан) α-метилнафталинмен қоспасындағы көлемдік мөлшеріне есептеледі.
6 -кесте
Дизель отынының құрамына кіретін көмірсутектердің цетан сандары
1
2
3
С 12 алкандар
Додекан
72
3-этилдекан
46,5
4,5-диэтилоктан
20,2
С 13 алкандар
2,5-диметилундекан
58,0
4-пропилдекан
39,5
С 16 алкандар
гесадекан (цетан)
100
7,8-диметилтетрадекан
40,5
С 18 алкандар
7,8-диэтилтетрадекан
67,5
9-метилгептадекан
66,0
5,6-дибутилдекан
29,8
С 20 алкандар
9,10-диметилоктаден
59,5
С 21 алкандар
8-гексилпентадекан
83
С 24 алкандар
9-гептилгептадекан
87,5
9,10-дипропилокатадекан
47,3
С 14 алкендер
Тетрадецен
79
6-кестенің жалғасы
1
2
3
С 16 алкендер
5-бутил-4-додецен
45,6
8-пропилпентадецен
28
Циклоалкандар
Метилдодецилциклогексан
70
Циклогексилдиметилдодецилметан
57
Бициклоалкандар
Декалин
48,2
Бутилдекалин
31,6
Октилдекалин
30,7
Тетралин гомологтары
Диоктилтетралин
25,4
Пропилтетралин
7,9
Бензол гомологтары
Додецилбензол
58
Нонилбензол
4,4
Гексилбензол
26,3
Нафталин гомологтары
Октилнафталин
17,5
α-метилнафталин
0
Кестеден көрініп тұрғандай нормальды алкандар ең жоғарғы цетан санына, ал қос байланысты көмірсутектер және нафталин гомологтары ең төменгі цетан санына ие. Қозғалтқыштардың оптималды жұмысы үшін цетан саны 40-60 бірлік аралығында болуы тиіс. Цетан саны 40-тан төмен болған жағдайда, тұтанудың тежелу уақыты және қысымның өсу жылдамдығы күрт өседі, бұл қозғалтқыштың тез істен шығуына алып келеді. 60 және одан да жоғары цетан санымен сипатталатын дизель отыны жоғары түтіндікке ие, бұл отынның артық шығынына, қозғалтқыш жұмысының тұрақсыздығына әкеледі. Дизель отынының цетан санын ISO 5165 еуропалық стандарты қадағалайды [9].
Дизель отынының фракциялық құрамы - отынның толық жануын, шашыраудың дұрыстығын, қозғалтқыштан шығатын түтіннің қоюлығын, нагар түзілу дәрежесін қамтамасыз етеді. Отында жеңіл фракциялар көп болса, жану қысымы артып, қозғалтқыш жұмысы ауырланады. Алайда ауыр фракциялардың көп болуы да қалыпты шашырауды бұзып, жұмысшы қоспаның түзілуін тежейді, бұл жоғары түтінділікке алып келіп, қозғалтқыштың экономикалық тұрғыдан тиімсіздігіне апарады.
Дизельдің фракциялық құрамын ГОСТ 2177-82 анықтайды. Дизель отындары үшін стандарт ретінде 50%-қ және 96%-қ айдау температураларына келесідей шектеулер қойылды: жаздық дизель отыны үшін сәйкесінше 280 °С және 360 °С, қыстық дизель отыны үшін сәйкесінше 280 °С және 340 °С, арктикалық дизель отыны үшін сәйкесінше 255 °С және 330 °С. Дизель отындарының тығыздығы бұл отынның шашырау аймағына жетуі мен оның форсункадан шашырауының негізгі параметрі болып табылады. Ол отынның майлағыш қасиеттеріне де жауапты. Тығыздық ISO 3104 атты еуропалық стандартпен қадағаланады [7].
Дизель отынының тұтқырлығы - қозғалтқышта отынды беру мен шашыратудың басты параметрі болып табылады. Оған қоса, ол үйкелетін бөлшектер арасын майлап отырады. Ол ISO 3104 еуропалық стандартқа сай келу керек. Тұтқырлықтың төмен мәні насос пен форсункалардың бұзылуына әкеледі, яғни тығыз емес жерлерден ағып кетеді. Бірақ жоғары тұтқырлық та отынның беруін тежеп, қалыпты шашыратылуы бұзылады. Қоюланып қоспа түзілуі көбейеді, отын толық жанбайды, ол нагар түзілуге және түтіндікке апарады.
2-сурет. Дизель отынының тұтқырлығының температураға тәуелділігі
1 - жаздық диз. отыны; 2 - қыстық диз. отыны; 3 - арктикалық диз. отыны;
Күкірт, су және механикалық қоспалардың болуы. Отынның қышқылдығы, жанудан пайда болатын газ шығару жүйесінің жұмысы және коррозияға төзімділігі дизель отынының құрамындағы күкіртті қосылыстардың болуына тәуелді. Күкірт мөлшері дизель отынының басты экологиялық көрсеткіші болып табылады. Дизель отынындағы күкірт мөлшері деп қалыпты элементарлы күкірт емес, оның келесідей туындылары қарастырылады -- меркаптандар (R-SH), сульфидтер (R-S-R), дисульфидтер (R-S-S-R), тиофендер, тиофандар және т.б., бұндағы R -- көмірсутекті радикал. Дизель отынының құрамындағы күкіртті қосылыстар отын жанған кезде күкірт оксидтеріне айналады (SO2, SO3), олар ылғал қатысында қозғалтқыштың поршеньдері мен гильзаларының таттануына алып келеді. Одан басқа, күкіртті ангидрид майлағыш сұйықтықтың құрамындағы тұрақсыз қосылыстардың полимеризациясына алып келеді, ол қозғалтқыштың жоғары температуралы бөлшектерінде қатты қоспалар жиналуының және олардың істен шығуының бірден-бір себебі болып табылады. Осылайша, күкірт мөлшерінің 0,2-ден 0,5%-ға артуы (0,5% -- ГОСТ 305-82 бойынша ең шекті мөлшері), қозғалтқыштың бұзылуын 25% арттырады. Дизель құрамындағы су және механикалық қоспалар қозғалтқыш аймағына енгенде кез-келген отын моторын істен шығарады. ГОСТ бойынша отында су мен механикалық қоспалардың болуы мүлдем қабылданбайды. Алайда дизель отынының гидроскопиялық қасиетінен, отынды өндіру мен өңдеу сатыларындағы олқылықтардан және сақтау мен тасымалдау шарттарын бұзу себебінен отында кейбір жағдайда су кездеседі [9].
Дизель отынының температуралық көрсеткіштері (қату, лайлану және фильтрлену температуралары). Ашық ауада жұмыс жасайтын қозғалтқыштар үшін отынның өзінің қозғалғыштығын жоғалтуын сипаттайтын қату температурасы және отында алғашқы парафин кристалдарының түзілуін сипаттайтын лайлану температуралары отынның маңызды көрсеткіштері болып табылады. Жоғары лайлану температуралары бар дизель отындары қозғалтқышта механикалық қоспаларды сүзіп қалуға арналған фильтрлерді парафин кристалдарымен бітеп тастайды. Дизель отынының лайлану және қату температураларын төменгі көрсеткіштерге жеткізу үшін, отын құрамындағы жоғарғы балқу температуралы парафинді көмірсутектердің бір бөлігін жою қажет, оны депарафинизация деп атайды. Депарафинизация процесін жүргізгеннен соң отынның цетан саны біраз төмендейді. Алайда цетан санының төмендеуі мардымсыз және ол технологиялық жағынан қолайлы болып табылады. Сондықтан цетан саны төмен дизель отындары, әдетте, жақсы температуралық қасиеттерге ие болады. Температуралық сипаттамалар дизель отындарының түрлерге жіктелуінің басты көрсеткіші болып табылады.
Соңғы жылдары дизельді қозғалтқыштары бар автомобильдер бензинді қозғалтқыштармен жақсы бәсекеге түсіп, жоғары сұранысқа ие болды.
Purvin & Gertz фирмасының болжамы бойынша 2015 жылға жақын дизель отынына деген сұраныс 55 млн т. дейін артады [10].
Жалпы, Энергетикалық Ақпаратты Басқару (EIA) болжамдары бойынша әлемдік дизель отынына деген сұраныс 1999 -- 2015 жылдар аралығында келесідей болады (көлемдік %) [11]:
Солтүстік Америка
2,3
Батыс Еуропа
1,0
ЯпонияАвстралия
1,1
Шығыс ЕуропаТМД
3,1
Азияның дамыған мемлекеттері
5,4
Таяу Шығыс
4,9
Африка
3,0
ОрталықОңтүстік Америка
4,1
Орташа өсім
3,2
1.2 Экологиялық таза дизель отындарын алу жолдары
Отандық дизель отындары құрамындағы ароматты көмірсутектердің мөлшері шамамен 20-35 масс. %. Барлық қозғалтқыштарға тән заңдылық тіркелді: неғұрлым отын құрамындағы ароматты көмірсутектер көп болса, соғұрлым шығатын газдарда пирен мен бензапирен мөлшері жоғары болады. Ароматты көмірсутектер мөлшерінің артуы - шығатын газдарда полициклді ароматты көмірсутектердің, қатты механикалық бөлшектердің және жанбай қалған көмірсутектердің артуына жол береді [12]. Дизель отынындағы ароматты көмірсутектер мөлшерін 24 масс. %-дан 5 масс.%-ға дейін төмендету шығатын газдардың түтінділігін 1,3 есе азайтады. Оған қоса, отындағы ароматты көмірсутектердің мөлшері шығатын газдардың NOx - пен эмиссиясына әсер ететіні анықталған [12].
Diesel Technology Forum (DTF) пікірі бойынша, экологиялық таза дизель отынын шығару, зиянды заттар шығару коэффициенті төмен қозғалтқыштар мен шығатын газдарды бейтараптауға арналған каталитикалық жүйелерді қолдану - дизель отыны құрамындағы ароматты көмірсутектер мөлшеріне байланысты мәселені шешеді деп болжауда [13].
Бұл мақсатқа қол жеткізу үшін дизель қозғалтқыштарын жасайтын, дизель отынын шығаратын өндірістер дизель отынындағы күкірт мөлшерін азайтудың мәселесін шешу қажет. Бұл тенденция түрлі елдердің дизель отынына деген спецификацияларында байқалады.
EN 590 атты Еуропалық стандарт соңғы жылдары көп өзгеріске ұшырады: күкірт мөлшері 0,2 %-дан 0,035%-ға дейін азайды, цетан саны 45-тен 51-ге көбейді, тығыздық пен тұтқырлыққа шектеу қойылды. Оған қоса, полициклді ароматты көмірсутектер мөлшері, майлағыш қасиеті, тотықтырғыштық тұрақтылық сияқты жаңа көрсеткіштер енгізілді және оларға деген нормалар қойылды [14].
2000 жылдан бастап Еуропада Евро-3 нормалары әрекет етуде, олар бойынша дизель отындарындағы цетандық сан 51-ден кем емес, күкірт мөлшері 0,035 массалық %-дан аспайды, тығыздық 0,845 гсм3 көп емес, ал полиароматтық қосылыстар көлемнің 11%-ынан аспауы тиіс.
"Auto Oil II" жобасының жанынан Еyро Одақ (ЕО) елдеріне 2005 жылдан бастап автомобильді техника үшін зиянды заттардың қоршаған ортаға шығуына Евро 4 атты норма қойылған. Бұл норма бойынша дизель отындарындағы күкірт 0,005 %-дан көп емес, цетан саны - 54 бірліктен кем болмауы тиіс деп бекітті.
2011 жылға жақын ЕО үшін дизель отындары келесі көрсеткіштерге ие болады: ЦС-53 - 58 бірліктен кем емес, күкірт мөлшері 0,001% аспайды, полиароматты көмірсутектердің мөлшері 2 %-дан кем және 95 %-дың қайнау температурасы 340 оС артық емес. 2010 жылға дейін барлық дизельді транспортты күкірттің ультра аз мөлшері 10 ррm-ге ауыстыру жоспарлануда [15]. Төменде әр түрлі жылдардағы EN 590 нормаларының көрсеткіштері берілген (7-кесте).
7-кесте
EN 590 бойынша дизель отынына қойылатын талаптар
Көрсеткіштер
EN 590
1993-1996
EN 590
1996-1999
EN 590
2009 ж.
Күкірттің массалық мөлшері, %
0,5
0,3
0,001
Цетандық саны, кем емес
45
49
51
15 °С-дағы тығыздығы
820-860
820-860
820-845
40 °С кинематикалық тұтқырлығы, мм2с
2,0-4,5
2,0-4,5
2,0-4,0
Фракциялық құрамы: 95%-ы айдалады
370
370
360
Полициклді ар. көмірсутек мөлшері, %
Анықталмаған
11
Майлағыш қасиеті, мкм, аспайды
460
Тотықтырғыштық тұрақтылығы, гм3
25
Отандық дизель отындарының сапасын ЕН 590 талаптарына келтіру үшін мұнай өңдеу зауыттарына комплексті түрде қазіргі заманға сай қымбат гидротазалау (гидрокрекинг және т.б.) технологияларын енгізу керек және істен шығуын шегеретін, цетан санын көтеретін, депрессорлы-диспергирленетін, антитүтіндік, антитотықтырғыштық, жуғыш және т.б. присадкаларды қолдану керек.
Біріншіден, экологиялық көрсеткіштері жақсарған дизель отындарының өндірісі олардың құрамына өсімдіктекті және оның модифицирленген шикізатын (биодизель атты отын түрі) қосумен байланысты, екіншіден, гидрогенизациялық процестер әсерінен отын құрамындағы күкіртті, азотты және полициклді ароматты көмірсутектердің азаюымен байланысты [12] .
Қазіргі таңда басты мәселе болып табылатын ультра аз күкіртті және ароматты көмірсутектер концентрациясы төмен дизель отындарын алу үшін көбінесе тура айдалған дизельді дистилляттарды қолданады, олар шикізаттың табиғатына тәуелді түрлі құрылымды көмірсутектер мен гетероатомды қосылыстардың қоспасы болып табылады. Отын молекулаларында тұрақты диполь моменті бар күкірттің гетероатомды қосылыстарының және оттек пен азоттың болуы олардың металл бетіне жабысып, үйкелу мен бұзылуды азайтатын майлағыш қабатты түзеді. Демек, күкірт гидротазалау кезінде жойылатын табиғи майлағыш агент болып табылады [16].
Осылайша, гидротазалау кезінде отынды сақтауда химиялық тұрақтылықты қамтамасыз ететін отын құрамындағы антитотықтырғыштар да жойылады. Гидротазалаудан соң отынның химиялық тұрақтылығы төмендейді. Гидротазаланған отын ауадағы оттек әсерінен тез тотығып, отын құрамында еритін нейтралды және қышқылдық сипаттағы өнімдер түзеді [17-19].
Дизель отынының химиялық тұрақтылығы -- қоршаған ортаның қалыпты температурасының жағдайында тасымалдау мен сақтау кезінде тотығу процестеріне төзімділігі [18]. Дизель отынының тотықтырғыштық тұрақтылығы химиялық тұрақтылықтың жеке жағдайы болып табылады, ол жедел тотығу жағдайында дизель отынының өзінің бастапқы күйін сақтап қалуын сипаттайды [17]. Отынның 150-200°С температурада тотығу процестеріне төзімділігін термототықтырғыштық тұрақтылығы деп аталады.
Тотығу процесін пероксидті теория мен реакцияның тізбекті механизміне сүйене отырып түсіндіру қажет. Реакцияның тізбекті механизмі жағдайында бастапқы молекуламен әрекеттесетін белсеңді бөлшек (атом, бос радикал және т.б.) болып, ол жаңа белсенді бөлшектер пайда болуына әрекет етуі қажет [18]. Белсенді бөлшек ыдыс қабырғасына немесе басқа белсенді бөлшекпен соқтығысқаннан жойылуы мүмкін. Тотығу реакциясы механизмінде белсенділік пероксидтерге тән. Тотығу процесі келесі сатылардан тұрады:
* молекулалардың қозуы мен тізбектің пайда болуы (біріншілік бос радикалдардың пайда болуы);
* пероксирадикалдар ROO1 мен аралық гидропероксидтер ROOH тізбегінің жалғасуы;
* тізбектің тармақталуы (гидропероксидтің бос радикалдарға ыдырауы);
* тізбектің үзілуі (радикалдардың ROO' рекомбинациясы).
Дизель отындарында көмірсутектердің барлық кластары бар, алайда қанықпаған қосылыстар мен бейкөміртекті қосылыстар (күкіртті, азотты және оттекті қосылыстар) тотығуға бейім келеді. Дизель отынындағы қанықпаған қосылыстар йод саны деген нормамен шектеледі [17-19].
Қанықпаған қосылыстар мен бейкөміртекті қосылыстардың тотығуы отынды сақтаудың алғашқы күндерінен басталады, алайда алғашқы кезде тотығу жылдамдығы мардымсыз болады. Отын құрамында біріншілік тотығу өнімдері жиналып, температура өскен сайын тотығу жылдамдай түседі. ГОСТ 305-82 бойынша дизель отынын сақтау мерзімі 5 жыл, ал ГОСТ Р 52368-2005 бойынша сақтау мерзімі отын жеткізу келісімдері бойынша анықталады.
Осы себептерге байланысты күкірт мөлшерін стандартқа сәйкес келетіндей етіп гидротазаланған отындарды гидротазаланбаған отынмен араластырады.
Алайда ГОСТ Р 52368-2005 сәйкес күкірт мөлшерінің (0,001-0,035% масс.) қадағалануы және экологиялық таза өндіріске көшуге байланысты гидротазалауды қатаң жағдайларда жүргізеді. Бұл кезде отынның майлағыш қасиетіне жауап беретін күкірт, азот және оттек жойылады. Швецияда күкірт мөлшері 0,005 масс. % болатын отындарды қолдану тәжирибесі бойынша, шығатын газдардағы зиянды заттар мөлшерінің аз болуымен қатар отын насостарының дизель отынындағы майлағыштық қасиеттің төмен болуынан тез істен шығуы тіркелді [12].
Шынына келсек, дизель отындағы майлағыш қасиетті жақсартудың 3 мүмкіншілігі бар:
-гидротазалау процесінде бейстандартты жағдайларды қолдану, ол қажетті компоненттердің жойылуын минимумға алып келеді;
-дизель отындарын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz