Материал: Технология глубокой переработки нефти и газа.

ранен, - это керосины с пределами выкипания 135 -1 5 0 и 250-280°С (отечественные топлива Т-1, ТС-1 и РТ, зарубежное - JR-5). Второй тип— топливо широкого фракционного состава (60 - 280°С), являю­ щееся смесью бензиновой и керосиновой фракций (отечественное топливо Т-2, зарубежное - JR-4). Третий тип - реактивное топливо для сверхзвуковых самолетов: утяжеленная керосино-газойлевая фракция с пределами выкипания 195-315°С (отечественное топливо Т-6, зарубежное JR-6).

Давление насыщенных паров реактивного топлива обуслов­ ливает потери топлива и избыточное давление в баках, необходимое для обеспечения бескавитационной работы топливных насосов. Оно определяется в приборе типа бомбы Рейда при температуре 38°С для топлива Т-2 и при 150°С для топлив, не содержащих бензиновой фракции.

Горючесть является весьма важным эксплуатационным свой­ ством реактивных топлив. Она оценивается следующими показате­ лями: удельной теплотой сгорания, плотностью, высотой некоптя­ щего пламени, люминометрическим числом и содержанием арома­ тических углеводородов (общим и отдельно бициклическим).

Удельная массовая теплота сгорания реактивного топлива ко­ леблется в небольших пределах (10250 - 10300 ккал/кг), а удельная объемная - более существенно в зависимости от плотности топлива (которая изменяется в пределах от 755 для Т-2 до 840 кг/м3 для Т-6). Плотность топлива - весьма важный показатель, определяющий дальность полета, поэтому предпринимаются попытки получения топлив с максимально высокой плотностью.

Высота некоптяшего пламени - косвенный показатель склонно­ сти топлива к нагарообразованию. Она зависит от содержания аро­ матических углеводородов и фракционного состава (должна быть не менее 16 мм для Т-1; 25 мм для ТС-1, Т-2 и РТ и 20 мм для Т-6).

Люминометрическое число характеризует интенсивность тепло­ вого излучения пламени при сгорании топлива, т.е. радиацию пла­ мени, является также косвенным показателем склонности топлива к нагарообразованию. Оно определяется путем сравнения с яркостью пламени эталонных топлив - тетралина и изооктана (Л Ч для Т-6>45, Т-1>50, ТС-1, Т-2 и РТ>55).

Склонность топлива к нагарообразованию в сильной степени зависит от содержания ароматических углеводородов. Нормируется

147

для реактивных топлив следующее содержание ароматических уг­ леводородов: Т-6<10, Т-1<20, ТС-1, Т-2<22 и РТ<18,5% масс.

Воспламеняемость реактивных топлив обычно характеризуется концентрационными и температурными пределами воспламенения, самовоспламенения и температурой вспышки в закрытом тигле и др. По ГОСТу нормируется только температура вспышки (для ТС-1 и РТ>28, для Т-1>30 и Т-6>60 °С), а определение остальных перечис­ ленных выше показателей предусматривается в комплексе квали­ фикационных методов испытаний реактивных топлив.

Прокачиваемость реактивных топлив оценивают следующими показателями: кинематической вязкостью, температурой начала кристаллизации, содержанием мыл нафтеновых кислот и содержа­ нием воды и механических примесей.

Кинематическая вязкость топлив нормируется при двух тем­ пературах: при 20°С (Т-2>1,05;ТС-1 и РТ>1,25; Т-1>1,5 и Т-6<4,5 сСт) и при 40 °С (Т-2<6; ТС-1<8; Т-1 и РТ<16 и Т-6<60 сСт).

Температура начала кристаллизации для всех отечественных реактивных топлив до недавнего времени нормировалась не выше минус 60°С. В настоящее время на наиболее широко используемый сорт Т-2 допускается этот показатель не выше минус 55 °С.

Химическая стабильность реактивных топлив. Поскольку топ­ лива для ВРД готовят преимущественно из дистиллятных прямогон­ ных фракций, они практически не содержат алкенов, имеют низкие йодные числа (не выше 3,5 г J2/100 мл) и характеризуются достаточ­ но высокой химической стабильностью. В условиях хранения окис­ лительные процессы в таких топливах идут очень медленно. Гидро­ очищенные реактивные топлива, хотя в них удалены гетеросоедине­ ния, тем не менее легче окисляются кислородом воздуха ввиду уда­ ления природных антиокислителей и образуют смолоподобные про­ дукты нейтрального и кислотного характера. Для повышения хими­ ческой стабильности гидроочищенных топлив добавляют антиокислительные присадки (типа ионола). Химическая стабильность реак­ тивных топлив оценивается по йодным числам и содержанию фак­ тических смол.

Термоокислительная стабильность характеризует склонность реактивных топлив к окислению при повышенных температурах с образованием осадков и смолистых отложений. В условиях авиаци­ онных полетов имеет место повышение температуры топлива в топ­ ливных системах вплоть до 200°С и выше, например, в сверхзвуко­

148

вых самолетах. Было установлено, что зависимость осадкообра­ зования в топливах при изменении температуры от 100 до 300°С но­ сит экстремальный характер. Характерно, что для каждого вида топ­ лива имеется своя температурная область максимального осад­ кообразования. Так, эта температура для топлив ТС-1 и Т-1 состав­ ляет 150 и 160°С соответственно. Чем тяжелее фракционный состав топлива, тем при более высокой температуре наступает максимум осадкообразования. Окисление топлив при повышенных темпера­ турах значительно ускоряется за счет каталитического действия материала деталей топливных систем. Для снижения интенсивнос­ ти окислительных процессов наиболее эффективно введение в реак­ тивное топливо присадок, пассивирующих каталитическое действие металлов. Оценку термоокислительной стабильности реактивных топлив проводят в специальных приборах в статических и динами­ ческих условиях. Статический метод оценки заключается в окис­ лении образца топлива при 150°С в изолированном объеме с после­ дующим определением массы образовавшегося осадка (в м г/100 мл) в течение 4 или 5 ч. Стабильность в динамических условиях оцени­ вают по величине перепада давления в фильтре при прокачке на­ гретого до 150-180°С топлива в течение 5 ч или по образованию осадков в нагревателе (в баллах).

Повышение термоокислительной стабильности реактивных топ­ лив обеспечивают технологическими методами (гидроочисткой) и введением специальных присадок (антиокислительных, диспер­ гирующих или полифункциональных).

Коррозионная активность реактивных топлив. Она оценивает­ ся, как и для топлив поршневых ДВС, следующими показателями: содержанием общей серы, в т.ч. сероводорода и меркаптановой серы, содержанием водорастворимых кислот и щелочей, кислотностью и испытанием на медной пластинке. В соответствии с ГОСТом в реак­ тивном топливе ограничивается: содержание общей серы для Т-6<0,05 %, для Т-1 и РТ<0,1 % и ТС-1 и Т-2<0,25 % масс., меркаптановой серы для Т-6 отсутствие, РТ<0,001, для ТС-1 и Т-2< 0,005% масс.; кислотность для Т-6<0,5 и для остальных марок <0,7 мг КОН/ЮО мл. В топливах должны отсутствовать сероводород, водорастворимые кислоты и щелочи, и они должны выдерживать испытание на мед­ ной пластинке (при 100°С в течение 3 ч).

Марки реактивных топлив. Отечественными стандартами пре­ дусматривается возможность производства реактивных топлив

149

4 марок для дозвуковой авиации (Т-1, ТС-1, Т-2 и РТ) и одна марка для сверхзвуковых самолетов - Т-6 (табл. 4.6). Топливо Т-1 - это прямогонная керосиновая фракция (150280°С) малосернистых неф­ тей. Выпускают его в очень малых количествах. Т-2 - топливо широ­ кого фракционного состава (60 - 280°С), признано резервным и в настоящее время не вырабатывается. Наиболее массовыми топлива­ ми для дозвуковой авиации являются ТС-1 и РТ. Топливо ТС-1 - прямогонная фракция 150 - 250°С сернистых нефтей. Отличается от Т-1 более легким фракционным составом. Топливо РТ разработано взамен Т-1 и ТС-1. В процессе его производства прямогонные дис­ тилляты (135 - 280°С) подвергают гидроочистке. Для улучшения эксплуатационных свойств в топливо РТ вводятся присадки противоизносные марки П (0,002-0,004% масс.), антиокислительная (ионол 0,003-0,004% масс.), антистатические и антиводокристаллизирующие типа тетрагидрофурфуролового спирта (ТГФ).

Реактивное топливо для сверхзвуковой авиации Т-6 представлят собой глубокогидроочищенную утяжеленную керосино-газойле- вую фракцию (195-315°С) прямой перегонки нефти. У топлива низ­ кое содержание серы, смол, ароматических углеводородов (до 10% масс., а фактическое - 3 - 7% масс.), высокая термическая стабиль­ ность, хорошо прокачивается, малокоррозийно и используется на самолетах, имеющих скорости полета до 3,5 М.

Отечественные реактивные топлива по качеству не уступают зарубежным маркам топлив, например, ДЖ ЕТА (А-1) и УР-5, а по некоторым показателям превосходят их.

ii«;

4.4. Основные требования к качеству энергетических топлив и их марки

4.4.1. Газотурбинные топлива

Газотурбинные двигатели (ГТД) обладают рядом таких пре­ имуществ перед поршневыми, как малые габариты и меньшая мас­ са на единицу мощности, быстрый запуск и простота управления, малая потребность в охлаждающ ей воде, высокая надежность, возможность работать на дешевых нефтяных топливах, а также на топливах любого вида (газообразном, жидком и даже в пыле­ видном твердом). Эти достоинства ГТД обусловили достаточно

150

Таблица 4.6

Требования к качеству реактивных топлив

151

широкое их использование в различных отраслях народного хо­ зяйства, преимущественно в энергетике (на стационарных и пе­ редвижных электрических станциях, газо- и нефтеперекачиваю ­ щих станциях) и некоторых видах транспорта (на речных и морс­ ких судах, железнодорожных локомотивах). Главный недостаток ГТД - сравнительно низкий КПД: 24 - 27 % против 40 % у дизеля. КПД стационарных ГТД можно повысить, если использовать от­ работавшие их газы для отопления или горячего водоснабжения.

Газотурбинные установки, как правило, работают на жидком углеводородном топливе утяжеленного фракционного состава, полученном при различны х процессах п ереработки нефти. Применение таких дешевых топлив позволяет снизить стоимость энергии, получаемой на ГТД, даже при повышенном расходе топлива.

К газотурбинным топливам предъявляются значительно менее жесткие требования к качеству по сравнению с реактивными топ­ ливами. Наиболее важное эксплуатационное требование к их ка-

152