Қазақстандағы жанармай өндірісі

2. Арнайы анти тотықтырғыштар қосу. Мұндай қоспаларға: фенол қоспасы, амин және аминфенол топты қоспаларды қосу керек. Бұл заттар тізбекті тотығу реакцияларды үзіп, тотығу процесін тежеп, индукциялық периодты көбейтеді.

Бұл көрсеткіштер двигательдің күштігімен экономдылығын көрсетеді. Жану жылуы жанармайдың құрамындағы көмірсутектерге байланысты болса, ал әр түрлі көмірсутектерге – сутек пен көмірсутектің теңдігіне байланысты. Осы жоғары болса, онда жану жылуы төмен болады. Ең көп жану жылуын беретін – парафинді көмірсутектер және тура айдауда алынған бензиндер немесе алкилбензиндер жатады. Ал аз жану жылуын беретін ароматты көмірсутектер және каталитикалық реформингтерді жатқызамыз.

Автокөліктердегі бензиндерді, әсіресе этилирленгенділер- двигательдің жүйесінде, отын багінде, бастапқы клапанда, поршенді сақинада, жану камерасында қалдық қалдыруы мүмкін. Ең көп қалатын жер ол карбюратор, әсіресе дроссельде және оның төңірегінде, ауалы жиклерде және бос қозғалу жиклерінде.

Жану камерасында ыстық  пайда болуы, жанармайдың құрамына және двигательдің құрастырылуына байланысты. Ыстық пайда болуына себепші – жанармайдың құрамындағы олефинді және ароматты көмірсулар, әсіресе жоғары қайнау температурасы барлар. Тауарлы бензиндерде ароматты және олефинді көмірсутектердің мөлшері 55 және 25 пайыз болу керек.

Бастапқы жүйеде жанармайдың қалдықтарын анықтау үшін, мотрлы-лабораториялық әдісті қолданып, жоғары квалифицирленген зерттеулер өткізу керек.

Двигательдің бастапқы жүйесінде қалдықтармен күресу үшін, арнайы жуғыш немесе көпфункциональды қоспаларды қолданады. Мұндай қоспаларды шетелде кеңінен қолданады.

Барлық бензиндер бір-бірінен қасиеті, құрамы бойынша әр түрлі, өйткені оларды тек қана бастапқыайдаумен ғана алмай, қосалқы газ (газды бензин) және ауырфракциялы мұнай (крекингті-бензин) түрінде алады.

Бензиндерді әр түрлі классификация бойынша бөлуге және қайнау температурасының интервалдары, октан саны, күкірт қоспасы бойынша бөледі.

Крекинг-бензиндерінің проценттік компоненттерінің қоспасына сәйкес, моторлы отын пайда болады. Бірақ  олардың тікелей қолдануы көптеген елдерде заңды тиім салынған, өйткені осы бензин түрінде олефиндер құрамы көп болып, олар фото-химиялық түтіннің пада болуына басты себепші болады.

Крекинг-бензин ол мұнайды  қайта, қосымша өңдеу болып саналады. Кәдімгі мұнайды айдаған кезде 10-20% бензин алынады. Бензин көлемін көбейту үшін оның ауыр және жоғарғы қайнау фракцияларын қайнатып, үлкен молекулалардыкішкентай кәдімгі молекулаларғадейін жару арқылы алады.Бұл крекинг болып саналады. Мазут крекингін 450-550°С температурада алады. Крекинг арқылы мұнайдан 70% бензин алуға болады.

Газды бензин қосалқы  мұнай газы ретінде өнделген өнім. Құрамында шектелгенкөмірсутек  атом саны және көміртек үштен кем  емес. Тұрақты және тұрақсыз газды  бензин болып бөлінеді. Газды бензин қоспасы екі түрлі болады. Бірінші жеңіл және екінші ауыр бензиндер. Шикізат ретінде мұнай химиясында қолданады, органикалық синтез заводында, авто көлік бензиндер компаудірленуге қолданады (бензиндерді берілген құрамы бойынша, басқа бензиндермен араластыру арқылы алу).

Пиролиз-бұл 700-800°С температурада қолданатын крекинг. Крекингті және пиролизді қолданған кезде 85%-ға дейін бензин алуға болады.

Бірінші рет крекингті  және оның приборларын ойлап табушы орыс инженері В.Г.Шухов 1891 жылы ашты.

Этилденген  бензиндер. Бұл жанармайдың аты оның құрамындағы антидетонациялық қоспалар-антидетонаторлар-тетраэтилқорғасыны (ТЭҚ) қоспасына байланысты қойылған. Ол бензиндегі октан саның көбейтуге арналған. ТЭҚ: майлы түссіз сұйықтық ретінде, тығыздығы 1652.4 кг/куб.м. болады. ТЭҚ-ның қайнау температурасы 200 градус цельсиға тең. Ол бензиндерде және органикалық еріткіштерде ериді, өте улы, улы заттар ішінде бірінші топқа жатады. ТЭҚ тұрақты емес-суда, температура, күн сәулесі, ауада еріп, ақ тұнба болады.

ТЭҚ қоспасын және выносителдер қолданады, жанған кезде қорғасын қоспалар газ күйінде болады. ТЭҚ және выноситель қоспасын этил сұйықтығы деп атайды. Этил сұйықтығын бензинге қосқанда этилденген сұйықтық болады.

Этилденген және этилденбеген жанармайдың айырмашылығы, этилденген бензин ашық түске боялады. Жанармайдың октан саның көбейту үшін 0.5-2 мл этил сұйықтығын қосады. Октан саның көбейту үшін этилденген сұйықтықты қосар алдында, бензин құрамындағы химиялық қоспаларын білу керек. Егерде көп қосқан кезде күйі және бөлшектерде қорғасын пайда болуына әкеп соғады. Пайда болған күйіктер кипильді оталдырғышқа әсер етеді. Этил бензинмен жүретін автокөліктерде жоғарғы улылық пайда болады (қорғасын қоспасының әсерінен).[21-22].

Мұнай өнімдерінің маңызды  түрлері.Мұнай өндеу өнеркәсібі 500-ден аса түрлі мұнай өнімдерін шығарады.

Олардың ішінен әсіресе, құрамы, қасиеттері және қолданылусалалары бойынша  аса ерекшеленетін мынадай негізгі  топтарды көрсетуге болады: 1-сұйық  отын; 2-майлағыш және арнайы майлар; 3-пластикалық  малағыштар; 4-парафиндер мен церезиндер; 5-битумдар; 6-техникалық көміртегі (күйе); 7-мұнай коксі; 8-отындар мен майларға қоспалар; 9-түрлі қолданыстағы басқа да мұнай өнімдері.

Сұйық отын. Бұл мұнай өнімдерінің үлкен тобына: бензин (карбюратор отыны), реактивті, дизельді, газ-турбинді, қазандық және пеш отындары жатады.

Жанармайдың -авиациялық және автокөліктік сорттары ұшқыннан оталатын двигательдерге арналған.

Авиациялық бензиндер  тіке айдау, каталитикалық крекингжәне  реформинг процестерінің жанармайды к фракциялары мен алкилат-бензиннен және дүмпуге (детонацияға) қарсы және тотығуға қарсы қоспалар қосылған басқа да компоненттердің қоспасы болып табылады. Келесі маркаларда шығарылады: Б-100/130*, Б-95/130, Б-91/115, Б-70. Қайнау температурасы 40-180°С.

Автокөлік бензиндері-тіке айдау, термиялық және каталитикалық крекинг, каталитикалық риформинг процестерінің жанармайды к фракцияларының, алкилат-жанармайдың және пентанды-гександы фракциялардың, изомеризаттарының қоспасы болып табылады. Олардың маркалары: А-66, А-72, А-76, АИ-93, АИ-98. Алғашқы үшеуі үшін цифрлары мотор бойынша, ал қалғандары үшін зерттеу әдісі бойынша октан сандарын көрсетеді. Бұл жанармайдың қайнау температурасыныңбасталуы 35°С төмен емес, ал қайнау температурасының соңы А-66 үшін 205°С, басқалар үшін 185-195°С.

Авиациялық реактивті двигательдер үшін отын (авиакеросиндер) негізінен тіке айдау процесінен алынатын өнімдердің қоспасы. Оларды екі сортқа бөледі: дыбысқа дейінгі жылдамдықта ұшатын ұшақтар отын (Т-1, ТС-1, Т-2 маркалары) және дыбыстан жоғары жылдамдықта ұшатын ұшақтар үшін отын (Т-6, Т-8, РТ маркалары). Бұл отындардың түрлі маркалары бір-бірінен фракциялық құрамы, жалпы және меркаптанды күкірттін мөлшері бойынша ерекшеленеді. Көпшілік авиакеросиндер үшін кристалдануының басталу температурасы -60°С жоғары болмауы керек.

Дизельді отын-қысылудан  оталатын двигательдер үшін үш сортта шығарылады: жылдам жүретін дизельдер үшін және кеме газ-турбиналар үшін (ДА, ДЗ, ДЛ, ДС – арктикалық, қыстық, жаздық және арнайы маркалары) отын. Бұл маркалар-қату температуралары (-60-тан -10°С дейін) мен күкірттің мөлшері бойынша ерекшеленеді.

Автотракторлық, тепловоздық және кеме дизельдері үшін отынның (А, С, З, Л маркалары) қату температурасы -55-тен -10°С-ге дейін болады.

Орташа айналымды дизельдер  үшін (ДТ, ДМ маркалары) отынның қату температурасы -5-тен +10°С-ге дейін болады.

Газ-турбиндік отын -50°Скезіндегі  шартты тұтқырлығы үштен жоғары емес және тұтану температурасы 60°С-ден  төмен емес локомативтік двигательдерге арналған отын (кокстеу және термиялық  крекингілеу дистиляторынан алынған).

Бұл отында ванадийдін мөлшері 0,0002-0,0007%-дан артық болмауы нормаланады, себебі ванадидің болуы турбиндік бөлшектерді коррозияға ұшыратады. Жоғары категориялы отындар үшін (ЖКГО) жану жылуы 39800 кДж/кг кем болмауы, сонымен қатар натрий, калий және кальцийдің аздаған мөлшерінің болуы да нормаланады.

Қазандық отын үш сортта шығарылады: флоттық мазут (Ф-5, Ф-12 маркалары), жылыту мазуты (40,100,200 және аз күлді 40М, 100М маркалары)және мартен пештеріне арналған мазут (МП және МПС маркалары). Олар негізінен шартты тұтқырлығы бойынша ерекшеленеді (50°С кезінде ШТ 5°-тан 100°С кезіндеШТ 9.5°). Қату температурасы 25-тен 42°С-ге дейін болады. Пештік отын (ТПО) тұрмыстық мақсаттарға арналған. Оның фракциялық құрамы: 10% 160°С кезінде, 96%  360°С кезінде қайнайды. Оталу температурасы -15°С жоғары болмауы нормаланады.

Отындар тобына сонымен қатар, коммуналды-тұрмысты қызмет көрсетуге арналған көмірсутектік  қысылған отындық газдарды жатқызуға  болады. Үш маркасы бар:СПБТЗ (техникалық-қысқы  пропан және бутан қоспасы)-75% мөлшерде пропаны бар, техникалық қысқы пропан мен бутан қоспасы, СПБТЛ-дәл сондай жаздық бутан мөлшері 60% және БТ-бутан техникалық (60% бутан). Бұл газдарда күкіртсутектің мөлшері 100м  газға шаққанда 5 г-нан аспауы, ал күкірттің жалпы мөлшері 0.015% дейін болуы қажет.

Мұнай өнімдерінің бұл  үлкен тобына сонымен қатар, жарық беруші керосиндер мен еріткіштер кіреді (бензиндер мен сольвенттер). Жарық беруші керосиндердің қайнау шектері шамамен 180-300°С құрайды. Керосиннің түрлі маркалары (КО-30, КО-25, КО-22, КО-20) күйеленбейтін жалынының биіктігі, түсі және тығыздығы бойынша ерекшеленеді.

Карбюратор двигательдерінің отындары. Ұшқыннан еріксіз тұтанатын  іштен жанатын авияциялық және автокөлік  поршеньді двигательдері төрттактлы цикл бойынша жұмыс істейді.

Бірінші такт кезінде (сору) отын-ауалық жұмысшы қоспасы двигатель  цилиндрін толтырып, такт соңында  бензинде жұмыс істейтін двигательдерде 80-130°С дейін, ал керосинде жұмыс істейтіндерде -40 – 205°С дейін қызады. Екінші такт (қысу ) кезінде қоспа қысымы 1,0-1,2 МПа – ға дейін, ал температура 150-350° С дейін өседі. Қысылу жүрісінің соңында қоспа едәуір тез, уақытынан бұрын электр ұшқынынан тұтанады. Алайда отынның жану уақыты өте аз болғанымен – секундтың мыңнан бір бөлігіндей, отын дегенмен біртіндеп, жалынның шебінің жану камерасы бойымен қозғалуына қарай жанады. Жалын шебі дегеніміз – жану реакциясы жүретін газдың жұқа қабаты. Қалыпты жану кезінде жалын шебі 20-30 м/с жылдамдықпен таралады. Жану уақытында газдардың қысымы автокөлік двигательдерінде 3-5 МПа – ға дейін , ал авивциялық двигательдерде 8 МПа – ға дейін баяу өседі.

Үшінші такт кезінде (жұмысшы  жүріс) қысылған жану өнімдерінің энергиясы  жұмсалады, және төртінші такт кезінде  двигатель цилиндрі жану өнімдерінен  босанады.

Поршенді авиациялық және автокөлік двигательдерінде отын ретінде бензиндер қолданылады. Оларға қойылатын маңызды пайдалану талабы - өздері арналған двигательдерде дүмпусіз қалыпты жануды қамтамасыз ету.

Дүмпу (детонация) – дегеніміз двигательде отынның ерекше қалыпсыз жану сипаты, бұл кезде жұмысшы қоспаның тек бір бөлігі ғана ұшқыннан тұтанған соң, кәдімгі жылдамдықпен қалыпты жанады. Жалын шебінің алдында болатын отын зарядының соңғы порциясы (15-20% дейін) жылдам, өте тез өздігінен оталып, нәтижесінде жалынның таралу жылдамдығы 1500 – 2500 м/с дейін өседі, ал қысым біртіндеп баяу емес, күрт секірістермен артады. Қысымның бұл күрт секірісі соққы дупіту толқынын тудырады. Мұнай толқынның цилиндрдің қабырғасына соғылу соққысы және оның олардан көп мәрте қайталануы діріл тудырады және дүмпу мен жанудың сыртқы басты белгісіне тән металдық дүрсіл пайда болады. Дүмпудің басқа да сыртқы белгілері: шығатын түтін газдарындағы қара түтіннің пайда болуы, сонымен қатар, цилиндр қабырғаларының температурасының күрт өсуі. Дүмпу- өте қажетсіз, зиянды құбылыс. Дүмпу режимінде двигательдің қуаты кеміп, отынның меншікті шығыны өсіп, двигатель жұмысы қатаң және біркелкі емес болады. Сонымен қатар, дүмпу поршендер мен газ шығатын клапандардың жанып кетуін және бұзылуын, электр білтелерінің жанып кетуін және жұмыстан шығып қалуын және де басқа ақауларды тудырады. Двигательдің тозуы жеделдеп, ал аралық жөндеу мерзімдері қысқарады. Белсенді дүмпу режимінде ұзақ уақыт жұмыс жасау кезінде апат зардаптары да болуы мүмкін. Әсіресе, авиациялық двигательдердегі дүмпу қауіпті болып саналады.

Дүмпу құбылысын химиялық көзқарас тұрғысынан түсіндіретін болсақ, онда отын зарядының соңғы бөлігінің  көмірсутектердің алғашқы тотығу өнімдері – гидропероксидтер мен және олардың ыдырауы өнімдері – жоғарғы активті бос радикалдармен аса қанығуына болады, олар белгілі-бір клнцентрацияға жеткен кезде  қопарылыс жылдамдығыме әрекеттеседі. Нәтижесінде жанғыш қоспаның жанып үлгермеген бөлігі тез өздігінен от алады. Шындығында, жұмысшы қоспадағы пероксидтердің түзілу жылдамдығы жоғары болса, қопарылып жану тез туады, жалын шебінің қалыпты таралуы дүмпулікке ерте өтеді және дүмпу зардаптары күшті білінеді. Мұнан шығатыны, дүмпудің пайда болуы мен оның белсенділігі байланысты болатын негізгі факторы отынның химиялық құрамы болып табылады, себебі түрлі құрылыстағы көмірсутектердің тотығуға бейімділігі салыстырмалы жағдайларда әр түрлі болады.

Егер отын құрамында  жалын алды  тотығу жағдайында пероксидтердің айтарлықтай мөлшері түзілмейтін көмірсутектер болса, онда қопарылып ыдырауы болмайды, қоспа активті бөлшектермен қанықпайды және жану дүмпусіз, қалыпты жылдамдықпен жүреді.

Көмірсутектермен отындардың дүмпуге төзімділік (ДТ) немесе дүмпуге  қарсы қасиеттерін бағалау стационарлы  бір цилиндрлі двигательдерде жүргізіледі. ДТ бағалаудың барлық әдістерінің негізіне сыналатын отынды эталонды отындар қоспасымен салыстыру принципі жатады. Эталонды отындар қоспасы ретінде 2,2,4-триметилпентан (изооктан) мен гептан, ал дүмпуге төзімділіктің өлшемі ретінде октан саны алынған.