Дизельное топливо

Дизельные топлива в современной структуре потребления неф­тепродуктов стоят на одном из первых мест.

Их расход намного превышает расход топлив для реактивных и карбюраторных дви­гателей. Существует множество разновидностей дизельных дви­гателей. В эксплуатации находится огромный парк от тихоходных до быстроходных двигателей. Соответственно в качестве дизель­ных топлив используют широкие дистиллятные лигроино-кероси- но-соляровые фракции; остаточные продукты — мазуты и их смеси.

При эксплуатации большого парка двигателей с воспламене­нием от сжатия весьма важную роль играют малая стоимость и ресурсы дизельных топлив. Вопрос взаимозаменяемости различ­ных сортов топлив для дизельных двигателей решается легче, чем для воздушно-реактивных. Значительно ниже требования к ка­честву дизельных топлив. В то же время стабильность их также имеет большое эксплуатационное значение.

В дистиллятных дизельных топливах, полученных из восточных нефтей, содержание серы допускается до 1%, что приблизительно соответствует 6—7% сернистых соединений. В остаточных топли­вах (мазутах) концентрируется основная часть смолистых и золь- 11ых соединений нефтей. В составе дистиллятных топлив могут присутствовать ненасыщенные углеводороды, полученные в про­цессе термического и каталитического крекинга.

Поскольку молекулярный вес значительной части соединений дизельных топлив выше, чем соединений, составляющих реактив­ные топлива, они обладают большей склонностью к термическому и окислительному распаду.

Очень важно обеспечить стабильность дизельных топлив в ус­ловиях длительного хранения. В результате систематического об­разования твердой фазы, состоящей из продуктов окислительного уплотнения, продуктов коррозии металлов, почвенной пыли и во­ды, в емкости накапливаются загрязнения. При накоплении рас­творимых кислородных соединений в дизельных топливах повы­шается их эмульгирующая способность с водой, увеличивается вязкость и возрастает температура застывания (кристаллизации). Вследствие значительной вязкости дизельных топлив, особенно при пониженных температурах, мелкодисперсная фаза отстаивается медленно. Значительное содержание ее в топливе приводит к увеличению абразивного износа механических деталей топлив­ной системы двигателя. При этом может происходить повышен­ный износ топливного насоса и форсунок, заедание плунжеров и засорение распылителей.

Таким образом, требования, предъявляемые к дизельному топ­ливу для быстроходных двигателей, несравненно выше, чем для тихоходных. Повышенные требования относятся, главным обра­зом, к чистоте и составу топлив. От этого в значительной мере зависит состояние топливной аппаратуры двигателя, износостой­кость гильз и поршневых колец. Агрессивная часть продуктов окисления, сероорганических соединений и вода, содержащиеся в топливе, будут источником коррозии металлов топливной аппара­туры. Неуглеводородные примеси топлив у горячих металличес­ких поверхностей станут причиной образования лаков, нагаров и отложений в камере сгорания, на цилиндрах и на соплах форсу­нок. О требованиях к чистоте дизельного топлива можно судить по величине допускаемого зазора между деталями топливных на­сосов— гильзами и плунжерами, который составляет 1—2 мк.

Низкая стабильность дизельных топлив приведет к накоплению смол, которые будут отлагаться на иглах распылителей (вследст­вие чего они могут зависать), а также к закоксовыванию штифтов и сопел форсунок. Нагары и отложения на форсунках нарушают подачу топлива и снижают мощность двигателя. Они вызывают повышенный износ колец и цилиндров двигателя.

Коксовое число является некоторым критерием содержания смол и загрязнений, а также склонности дизельных топлив к окис­лению. Коксовые числа колеблются от 0,05—0,10% Для дистил­лятных топлив и до 3—4% —для остаточных топлив.

Таким образом, весьма важна чистота и стабильность дизель- пых топлив при низких температурах в условиях длительного хра­нения, а затем у горячей части топливной системы (форсунок), температура которых достигает 160—250 °С, и в камере сгорания. Дизельное топливо не подвергается длительному нагрезу в топ­ливной системе при 100—200 ^СС, как это может быть в реактив­ных самолетах. Если дизельное топливо испытать на термическую стабильность, то так же, как и при испытании реактивных топлив, в аналогичных условиях образуются осадки, мало отличающиеся по составу. Но количество осадков в дизельных топливах будет больше.

В табл. 89 приведен состав осадков, образовавшихся в дизель­ных топливах марок ДЛ и ДС (ГОСТ 4749—49) при 150 °С в от­сутствие каталитически активных металлов, и отложений, снимае­мых с распылителей форсунок дизеля.

Как это видно, отложения с распылителей форсунок дизеля отличаются от осадков, полученных при 150 °С, большим содержа­нием углерода и зольных элементов. У высоконагретой поверхнос­ти форсунок идет более глубокая карбонизация твердой фазы, в результате чего образуются низкомолекулярные продукты окис­ления углеводородов, сернистых и азотистых соединений, которые уносятся потоком топлива и сгорают.

За счет более глубокой карбонизации смол и осадков на горя­чей поверхности форсунок накапливаются лаки и нагары. Это подтверждается тем, что отложения, снятые с распылителей фор­сунок дизельного двигателя, содержат намного меньше водорода, серы, азота, кислорода и намного больше углерода и зольных элементов, чем осадки, образовавшиеся в дизельных топливах при 150 °С.