Производство этанола

двигатель жұмсақ жұмыс істейді.

Кей жағдайларда (жоғары қысымды двигательдерге бензинді дұрыс

таңдамаған жағдайда), жану процесі күрт өзгереді. Жанғыш құрамның температурасы мен қысымы өседі, жану жылдамдайды. Отынның жанбай қалған көмірсутектердің тотығуы күрт үдетіліп 3-4 зонада жанудың қалыпты

жүру процесі бұзылады да жарылғыш болуы мүмкін (детонация).

Жану процесінің схемасы:

1) Жанған қоспа;

2) Жалын шегі;

3) Жалынсыз жану зонасы;

4) Жанбаған  „tқоспа.

Детонация жағдайында жану фазасының соңында (зона 4) жалын өте жоғары жылдамдықпен қозғалады кішкентай болғандықтан, детонациялық толқындар камера қабырғаларына көп рет соғылады және шағылысады. Сондықтан соғу дыбысы естіледі. Шағылысқан соқпа толқындар қалыпты жану процесін бұзады, детальдар вибрациясын шақырады, нәтижесінде олардың тозуы басталады. Шығу газдары қара түсті болады, өйткені детонация жағдайында жанбай қалған отын бөлшектері қалады. Цилиндр қабырғаларына соғылып газдар жылу беру коэффициентін өсіреді, сол двигатель қызуына әкеп соқтырады.

Жанбай қалған жұмыс қоспасының температурасы мен қысымы тез өсуі, ол да детальдардың қызуына және двигательдің қуатының төмендеуіне әкеледі. Әдетте детонация бір цилиндрде пайда болады, бірақ тез басқа цилиндрге беріледі.

Детонация жылдамдығы жанғыш құрамның қай бөлігі жарылыс түзіп

жанғанына байланысты. Бұл негізінен отынның химиялық құрамы, жанған

газдардың температурасы мен қысымына байланысты. Отынның 93-95%

қалыпты жанатыны анықталған, кейде аздап детонация байқалады, бірақ ол

басқа цилиндрлерге берілмейді. Егер жарылыспен отынның 20-25% жанса, ол

өте күшті детонация.

Бұл детонация детальдардың тозуын және отынның мөлшерден тыс

пайдалануын ғана емес, поршеньдердің күйеленуіне (прогар), клапандардың,

«свечалардың» бұзылуына, бұлғақтардың (шатундардың) үзілуіне әкеліп

соқтырады.

Детонацияның пайда болуы бензиннің химиялық құрамына байланысты. Қазіргі кезде кең тараған теория бойынша, бұл құбылыс отында тұрақсыз жеңіл жарылатын оттекті қосылыстардың өсуінің нәтижесі. Бұл қосылыстар жанудың соңғы фазасында ыдырайды да атомдық оттегі бөлініп шығарады, осы оттегі жарылу жануын туғызады. Отынның химиялық құрамынан, конструкциялық ерекшеліктерінен, қысу дәрежесінен басқа, детонацияның пайда болуына пайдалану талаптары әсер етеді.

Ауа артықшылығының коэффициенті бірге жақын болған жағдайда отынның жануы детонацияның пайда болуына ықпал етеді. Жанғыш құрамды байытқанда оттегі концентрациясы төмендейді, ол мөлшер асқын тотықтық қосылыстар құрауға жеткіліксіз болады. Қоспаны кедейлету жану

температурасы мен жылдамдығын азайтады, жылу артық ауаны жылытуға

жұмсалады. Сондықтан детонацияға бейімділік төмендейді.

Егер жану камерасына ылғал ауа жіберілсе, жылудың жартысы суды

буландыруға жұмсалады, детонация азаяды. Сонымен, цилиндрдегі қысым мен температураны өсіретін факторлардың барлығы, детонацияның пайда болуы мен жойылуына әсер етеді.

Пайдалану талаптарын өзгертумен тек қана детонацияны азайтуға болады, бірақ жоюға болмайды. Детонация пайда болмас үшін әр түрлі

двигательдер үшін бензин таңдай білу керек.

Октан саны. Отынның детонацияға тұрақтылығы октан санымен белгіленеді.

Элементтік құрамның ұқсастығына қарамастан әр түрлі кен орындардағы мұнайлардың физикалық-химиялық қасиеттері әр түрлі. Бұл көміртек пен сутек атомдарының өзара әр түрлі қосылыстар құра алатындығына мұнай өнімдерінің қасиеттері көмірсутектердің құрылысына байланысты.

Октан формуласы С8Н18, бұл түссіз сұйықтық, бензиндер құрамына кіреді. Осы формулаға 17 қосылыс сәйкес келеді – бұлар изооктандар.

Барлық изомерлер бірдей элементтік құрамға қарамастан, молекуладағы атомдары әр түрлі орналасқан, сондықтан олардың тығыздығы, қайнау температуралары әр түрлі болады. Біреулері карбюраторлы двигательдерде жақсы жанса, басқалары нашар жанады.

  Октанның құрылысы  жіп тәріздес тізбек:

           Н       Н     Н      Н     Н     Н      Н      Н

           │      │     │      │     │     │      │      │

Н – С – С – С – С – С – С – С – С – Н

│      │     │      │     │     │      │      │

           Н      Н     Н      Н     Н     Н      Н      Н

Изооктан әр түрлі бұтақ тәріздес структуралар құрайды. Мысалы, 2,2,4- триметилпентан

             Н  Н  Н   Н  Н  Н

      \ │ /        \ │ /

Н     С     Н     С    Н

│     │     │    │     │

    Н – С  –  С  – С  ─С─ С ─Н

│     │     │    │     │

                              Н     С     Н    Н     Н

                ⁄ │ \

                      Н   Н   Н

Бірінші де, екінші де жағдайда көміртегі мен сутегі атомдары саны бірдей, бірақ құрылысы әр түрлі, сондықтан қасиеттері де әр түрлі.

Октан типтес көмірсутектер бензинде қажетсіз, өйткені құрамында бұл

қосылыстар бар отын дұрыс жанбайды. Изооктан 8,8 қысылу дәрежесі бар

қазіргі двигательдердің қалыпты жұмысын қамтамасыз етеді.

2...3 саннан бірнеше түрлі  сан шығаруға, ал 7-8 саннан одан  да көп түрлі сандар шығаруға  болады. Көмірсутектерде солай. Күрделі  молекулалардың қаңқасын құрайтын  көміртек атомдары өзара ұзын  немесе қысқа тізбек түзеді  немесе әр түрлі тармақталған  формалар құрайды, бір немесе  бірнеше сақиналар және бүйірлік  тармақтары бар әр түрлі ұзындықты  сақиналар құрайды.

Жоғарыда келтірілген формулаларда көміртек сутегімен немесе әр түрлі атомдар тобымен (СН3, СН2, СН) бірлік байланыс арқылы қосылған

(байланған), демек көміртегіде  төрт бос байланыс болады.

   │

– С – ,

   │

мұндай көмірсутектер қаныққан көмірсутектер деп аталады. Олар тізбек

тәріздес (парафинді қалыпты) және сақина тәріздес (нафтенді) құрылымды.

Октан санын екі түрлі тәсілмен анықтайды: моторлы және зерттеу.

Моторлы тәсілмен ОС бір цилиндрлі ИТ9-2М қондырғысында анықтайды,

19 қондырғының қысылу дәрежесі 4-10 бірлік. Бұл қондырғыда салыстыру

тәсілімен бензин мен эталондық отынның детонациялық тұрақтылығы

анықталады: эталон отын құрамына екі көмірсутек кіреді: изооктан мен гептан. Изооктан С8Н18 – парафин қатарындағы изомерлі көмірсутек. Оған жоғары детонациялық тұрақтылық бейім және оның октан саны 100 болып есептеледі. Изооктан қысылу дәрежесі жоғары (9) двигательдерде ғана детонацияға ұшырайды.

Гептан С7Н16 – парафин қатарының көмірсутегі, қалыпты тізбек тәріздес. Ол қатты детонацияға ұшырағыш. Оның октан саны 0. Бұл көмірсутектердің физикалық қасиеттері ұқсас, тек құрылымы әр түрлі, сондықтан олардың детонациялық қалыптылығы әр түрлі. Изооктан мен гептанды белгілі мөлшерлерде араластырып (октан саны 0-100) эталондық отын алуға болады.

Сынақты келесідей өткізеді. Октан санын белгілеу керек бензинді ИТ9- 2М қондырғысына құяды. Двигательге стандартты режим қояды, содан кейін

детонацияға дейін бірте-бірте қысылу дәрежесін өсіреді. Детонация пайда

болған мезгілді детонатрмен белгілейді. Содан кейін қондырғыға эталонды

отын құйылады. Эталон отынның құрамындағы изооктан мен гептанның

мөлшері детонация шақыру мүмкіндігі сыналған отындікі сияқты болуы керек. Детонацияға ұшырамаған изооктанның мөлшерімен октан санын анықтайды.

Мысалы, сыналатын бензин детонациялық тұрақтылығы жағынан эталон қоспамен сәйкес келеді: 77% изооктан мен 23% гептан. Сондықтан оның октан саны 77-ге тең. Отынның октан саны деп сыналатын отынның детонациялық тұрақтылығына тең жасанды қоспаның құрамындағы изооктанның процент мөлшерін атайды. Октан саны бензиннің барлық маркаларында көрсетіледі. Мысалы, А-76 – автомобиль бензині, октан саны моторлық тәсілмен 76-дан кем емес.

Қазіргі жоғары октанды бензиндердің детонациялық тұрақтылығы

зерттеу тәсілімен ИТ9-6 қондырғысында анықталады. Сынақ автомобилі

двигателінің қала жағдайларында жүру режимінде орындалады. Зерттеу тәсілімен анықталған октан саны үшін бензин маркалары «И» әрпімен жазылады (АИ-93). Зерттеу тәсілімен анықталған октан саны 7-10 ретке жоғары болады. Осы айырмашылық төмен болған сайын бензиннің

пайдалану қасиеттері жоғарылайды.

Әр двигатель белгілі октан саны бар бензинмен жұмыс істеуге

шығарылған, ол конструкциялық ерекшеліктерімен негізінен қысым

дәрежесімен анықталады:

мұндағы ОС – октандық сан, моторлық тәсілмен; Е – қысылу-сығылу дәрежесі; dц – цилиндр диаметрі, мм.

Цетан саны. Дизельдік отын (ДО) өздігінен тұтану қабілеттілігі мен

қатаң жұмысқа бейімділігі, отынның өздігінен тұтануы цетан санымен бағаланады. Цетан санын бір цилиндрлі қысым дәрежесі 7-23 ИТ9-3 қондырғысында анықтайды. Салыстыру тәсілімен қондырғыда ДО өздігінен

тұтануы мен эталон цетан мен альфа-нафталин қоспаның өздігінен тұтануын

бағалайды.

Цетан С16Н34 – қалыпты парафинді көмірсутектер қатарына жатады, олар температура мен сығылған ауа әрекетінен тез ыдырап тотығады. Оның

өздігінен тұтану кідіріс периоды қысқа болып, двигательдің жұмсақ жұмыс

істеуін қамтамасыз етеді, оның цетандық саны – 100.

Ароматты көмірсутек альфа-метилнафталин С10Н7СН3-тың тұтану кідіріс периоды айрықша көп және өздігінен тұтану температурасы жоғары. Оның жануы иінді білік 10-қа бұрылған кезінде қысымның тез өсуімен және двигатель жұмысы қатаңдауымен өтеді.

Альфа-метилнафталин - эталондық қоспаның екінші компоненті. ДО цетан саны деп жасанды әзірленген қоспаның жану мінездемесі сыналған отындағы цетанның проценттік құрамына (көлемі жағынан) тепе-тең. ИТ9-3 қондырғысында цетан саны келесі тәсілдермен анықтайды: сындық (критикалық) қысым дәрежесімен, өздігінен тұтанудың кідіруінен немесе от алу кезеңдерінің сәйкес келуінен.

Шамамен цетан саны тұтқырлық пен тығыздық арқылы есептеуге болады.

мұндағы ρ204 - отын тығыздығы, кг/м3; ν20 – 200С отын тұтқырлығы, мм/2с.

Отынның жақсы жануы тек қана отын шашу-үдетілуінің бұрышының дұрыс қосылуында. Егер бұл бұрыш үлкен болса, онда отын берілуі жеткіліксіз қыздырылған отынға беріле бастайды және өздігінен тұтану периодын ұзартады да, двигатель жұмысын қатаңдатады.

Сонымен қатар отынның циклды зарядының кейбір мөлшері поршеньнің ВМТ-ға жетуіне дейін жанып кетеді, ал ол двигатель қуатын төмендетеді, тарсылдар естіледі.

Дизель фракциясының құрамындағы көмірсутектердің структуралық

құрылысына байланысты, бір марканың отындары да двигательде әр түрлі

жануы мүмкін. Сондықтан міндетті түрде шашырау бұрышының үдетілуінің

тиімді мөлшері нақтылану керек.

Цетан санына тек қана жану процесі емес, отынның оталу сапасы да

байланысты. Егер цетандық сан төмен болса салқындаған двигательде қыста

түгел жазда оталдыру қиын.

Қалыпты оталу мен жұмсақ жұмысты жаз айларында цетан саны 45, ал

қыста – 50 болатын отындар қамтамасыз етеді. Цетан санының жоғарылығы

жану процесінің жақсаруына көп әсер етпейді.

ДО өндірісінде кейбір мұнай түрлерінен қажетті өздігінен тұтану температурасын алу мүмкін болмайды. Мұндай отындарға 1% дейін арнайы

қондырмалар қосады (изопропилнитрат МеСН2СН2ОNО2). Бұл қондырмалар

цетан санын 10-12 бірлікке көтереді. Бұл қондырмаларды қысқы және арктикалық отындарда және төмен цетанды, катализдік крекингпен алынған,

отынды пайдалануға болады. Цетан санынан басқа олар оталудың төмен температурадағы сипаттамаларын жақсартады және күйеленуді азайтады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.Кауіпсіздік техникасы және өртке қарсы шаралар, еңбекті қорғау

 

Өрт сөндірудің әдістері және қажетті құралдар.

Мұнай қалдықтары жанғыш сұйықтық болып келеді. Олардың тұтануы кезінде судан басқа барлық құралдар қолданылады.

Бумен сөндіру жабық көлемдерде өрт сөндірудің іске асатын жағдайы болып табылады. Су буын қолданған кезде ол ауаның келуін тоқтатады, соның әсерінен жану тоқтайды.

Бу сөндіргішті қолдану.

Қондырғыда иректүтікке және пештің түтін құбырына және насос ғимаратына, вакуумдық саптамалы колоннаға бу беретін бу сөндіргіш болады.

Химиялық өртсөндіргіш өртті көбіктің көмегімен сөндіру құрылғыларына жатады. Көбікпен сөндіру тығыздығы бірден төмен (0,8- 0,9 г/см3) сұйықтықтарды сөндіруде кеңінен таралған әдіс болып табылады.

Қондырғыда жанғыш сұйықтықтардың тұтануын болдырмау үшін ОХП- 10 (көне маркалау  ОП- 5) өртсөндіргіштерін қолданады.

Өртсөндіргіштің заряды күкірт қышқылы және темірдің күкіртқышқылды тотықты сулы ерітіндісін орналастырған оттекті стаканнан тұрады. Зарядтың сілтілік бөлігі он литр суды ерітілген екі көмірқышқылды газ және миялық экстрактының қоспасынан тұрады. Қышқылды стакан резенкалы тығынмен жабылады. Өрт сөндіру кезінде өртсөндіргіштің қақпағында орналасқан клапанның тұтқасын вертикальды жазықтықта 1800 – қа бұрады. Көбік ағынын жану ошағына меңзейді. Ағынның ұзындығы 6- 8 м.

Өртсөндіргіш қарқынның жоғары болуына байланысты су мен құм қарағанда өрттасығыш қасиетке ие.

Құм өрт сөндіру кезіндегі ең қарапайым құрал болып табылады. Ыстық жылу изоляциондық, ысырма тиек, насостар және аппараттар мен құбырөткізгіштерден шығатын мұнай өнімдерінде ағып кетуді болдырмау үшін қолданылады. Құм арнайы орындарда, шелек және күрекпен жабдықталған темір қораптарда, сақталады. Құм құрғақ әрі таза болуы керек. Құмның тығыздығын тексере отырып, бар болуын қадағалау керек. Құм басқа жағдайлар үшін қолдануға тыйым салынады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Қоршаған ортаны қорғау

 

Атмосфералық ауаны ластанудан қорғау