Дизельные и реактивные топлива послевоенного периода

Сопоставляя технические условия, принятые в разное время, на дизельные и реактивные топлива, можно получить представле­ние об изменении ассортимента товарных продуктов и об улучше­нии их качества в послевоенный период.

Наибольший интерес представляют соответствующие данные для Советского Союза и США как самых крупных потребителей топлив.

На качестве и ассортименте топлив Советского Союза отрази­лось освоение восточных нефтяных месторождений, занявших впоследствии среди остальных месторождений СССР доминирую­щее место.

Переработка восточных сернистых нефтей позволила расши­рить ассортимент товарных нефтепродуктов. Ассортимент и каче­ство дизельных и реактивных топлив Советского Союза опреде­лялись сырьевыми источниками или месторождениями нефтей. В начальный период освоения технологии переработки сернистых Нефтей такая зависимость была оправдана. В настоящее время эта тенденция вызывает затруднения, поскольку в силу установившейся традиции продукты, получаемые из нефтей новых место­рождений, должны проходить обязательные сложные и длитель­ные испытания, несмотря на то, что их характеристика полностью отвечает требованиям стандартов. По-видимому, на уровне совре­менной технологии переработки нефти, экономичнее и целесооб­разнее оценивать качество топлив лишь по их непосредственной эксплуатационной характеристике, независимо от происхождения сырья, из которого они получены.

За последние 24 года в Советском Союзе ассортимент дизель­ных топлив, предназначенных для быстроходных двигателей, представляющих продукты прямой перегонки нефтей или эти же продукты с небольшой примесью газойлевых фракций каталити­ческого крекинга, увеличился более чем двое. В отличие от ГОСТ 1942 г. качество современных дизельных топлив дополнительно регламентируется по цетановому числу и подробному фракци­онному составу. Наполовину уменьшено предельное кислотное число, значительно снижен допустимый предел зольности и со­держания серы в топливе, получаемом из сернистых нефтей. На­чали контролировать содержание в топливе меркаптановой серы.

Дизельные топлива с примесью газойля каталитического крекинга дополнительно контролируют по йодному числу и фактическим смолам. Снижено предельно допустимое количество кокса для прямогонных топлив.

Таким образом, в настоящее время качество дизельных топлив контролируют при помощи значительно большего числа пара­метров, чем это было предусмотрено техническими условиями 1942 г. Более глубокий контроль качества обеспечивает лучшие огневые свойства товарных топлив, большую их стабильность при хранении, меньшую коррозионную активность, более высокую чи­стоту. Все эти характеристики отражают повышенные требова­ния к качеству топлив для современных двигателей.

В настоящее время допускаемое ГОСТ содержание в дизель­ных топливах серы все еще велико: общей серы — до 1%, меркаптановой — до 0,01 %.

Дальнейшее улучшение качества дизельных топлив будет до­стигнуто за счет снижения содержания сернистых, кислородных и азотистых соединений. Эти изменения позволят улучшить работу дизельных двигателей, увеличить межремонтный и общий период их эксплуатации.

За последние 10—15 лет ассортимент реактивных топлив Со­ветского Союза также расширился. Маркировка их, так же как и дизельных топлив, основана на происхождении сырья, из кото­рого получаются топлива. Однако совершенно очевидно, что клас­сификация современных реактивных топлив должна быть осно­вана не на происхождении сырья, а на эксплуатационной характе­ристике качества товарного продукта.

За указанный период технические требования к качеству ре­активных топлив претерпели изменения, которые способствовали уменьшению их коррозионной активности и повышению общей и термической стабильности. Снижен допускаемый верхний предел кислотности, фактических смол, зольности, отменен ненужный по­казатель «температура помутнения». Несколько снижено допус­тимое содержание ароматических углеводородов. Эти изменения в равной мере касаются топлив марок Т-1, ТС-1 и Т-2. Для топ­лив, получаемых из сернистых нефтей (ТС-1 и Т-2), вдвое сниже­но допустимое содержание меркаптановой серы (не более 0,005% вместо 0,01%), контролируется отсутствие сероводорода и эле­ментарной серы.

В США дизельные топлива классифицируются по их эксплуа­тационному назначению, независимо от используемого для их получения сырья. Число сортов топлива ограничено — их всего три: дистиллятное для быстроходных двигателей 1-D с изменяю­щейся скоростью, дистиллятное для дизелей 2-D промышленного назначения и топливо для двигателей 4-D с малой и, средней ско­ростью. За последние 8—10 лет технические требования (табл. 98) к качеству дизельных топлив в США практически не изменялись.

В Советском Союзе ассортимент дизельных топлив намного больше, чем в США, а требования к их качеству жестче — конт­ролируют качество -по большему числу показателей. Это разли­чие в известной мере обусловлено более сложными климатиче­скими условиями нашей страны.

С 1958 г. качество реактивных топлив США, предназначенных для гражданской авиации, регламентируется спецификацией АБТМ (1655—58Т). В 1961 г. в технические условия были вве­дены показатели, более широко характеризующие огневые свой­ства топлив: пределы содержания нафталинов и люминометрические числа. В остальном требования спецификаций на топлива гражданского назначения (табл. 99) не изменились.

В США установлено три сорта реактивных топлив; А — керосин с высокой температурой вспышки; А=1 — аналогичный сорту А, но с улучшенной низкотемпературной характеристикой; В—топливо широкого фракционного состава (бензино-лигроино-керосиновая фракция).

Английские реактивные топлива по характеристике весьма близки к топливам США и известны под названиями: Аvtur = 40 (сорт А); Аvtur=50 (сорт А= 1); Аvtag (сорт В).

В США реактивные топлива военного назначения изготавли вают по военным спецификациям. Наиболее распространенное в военной авиации топливо марки JР-4 (Мil-J-5624) отвечает топливу сорта В, за исключением температуры начала кристалли­зации. Для топлива сорта В значение этой величины должно быть не выше —51 °С, а для топлива марки JР = 4 не выше —60 °С.

В США допустимые температуры начала кристаллизации реак­тивных топлив, предназначенных для транспортной авиации, значительно выше, чем в Советском Союзе. Это связано со стремле­нием получить возможно больший выход товарной продукции и уменьшить ее стоимость. При снижении температуры начала кри­сталлизации топлива с —40 до —50 °С стоимость его увеличивает­ся на 50%. Этим же объясняется применение топлива расши­ренного фракционного состава типа марки JР-4.

Спецификации США на топлива основаны на получении мак­симально возможного выхода их от перерабатываемого сырья не­зависимо от его происхождения. Между тем, судя по данным, при­веденным в литературе, применяемые в США реактивные топлива по качественной характеристике намного превышают требования, предусмотренные в спецификациях. Для примера в табл. 100 приводится характеристика товарных партий топлива JР-4.

Как видно из табл. 100, наиболее полно требованиям специфи­кации (см. табл. 99) отвечает топливо JР = 4, являющееся эта­лонным.

Из данных о содержании серы в топливах JР-4 (см. табл. 100) можно заключить, что при получении реактивных топлив гидроочищенный дистиллят используется не только в чистом виде, но и как компонент в смеси с продуктами прямой перегонки нефти.

Требования к качеству реактивных топлив в Советском Союзе и США в общем по объему показателей и по допустимым пределам близки, однако имеются и различия. В ГОСТ на советские реактивные топлива предусматривается отсутствие сероводорода, элементарной серы, нормируется количество золы, допускается мень­шее содержание серы, по сравнению с требованиями специфика­ций США, несколько большее содержание меркаптановой серы, меньше фактических смол, установлены более низкие пределы для температуры вспышки. В Советком Союзе температура начала кристаллизации всех реактивных топлив, независимо от их назна­чения, должна быть не выше —60 °С.

В спецификациях США жестко нормируется термическая ста­бильность топлив всех марок, уделяется большее внимание пока­зателям, характеризующим огневые свойства, в том числе содер­жанию бициклических ароматических углеводородов. Допускается применение присадок, улучшающих антиокислительные и антикоррозионные свойства, тщательнее контролируется чистота топлив и их способность образовывать эмульсии с водой.

Товарные партии топлив США имеют большой «запас» каче­ства в сравнении с требованиями спецификации; в то же время они сильно различаются между собой. Во всех товарных топливах практически отсутствуют меркаптаны. Из части топлив, которые имеют достаточно большое содержание общей серы (партии 1, 2, 5, 6), меркаптаны удалены селективно. Партии 3, 7—продукты гидроочистки. Все партии содержат мало ароматических углево­дородов (допустимый предел 25%). Термическая стабильность эталонного топлива намного хуже, чем товарных топлив. Терми­ческая стабильность товарных топлив сильно колеблется. Она тем ниже, чем больше в топливе ненасыщенных соединений. Отрица­тельное влияние ненасыщенных соединений заметно сказывается при изменении их концентрации уже на 1—2 объемн. %. Терми­ческая стабильность топлив зависит также от сернистых соедине­ний, однако не столько от их абсолютного содержания, сколько от химического состава. Лучшее качество топлив достигается при уда­лении агрессивных сернистых соединений (меркаптанов) и сни­жении содержания ненасыщенных соединений.

Улучшение качества наблюдается не только при полном уда­лении (партия 3), но и при сохранении некоторого количества неактивных сернистых соединений (партии 1, 2) стабильного состава.