По существу, имеются три возможности улучшения смазывающих способностей дизель-ных топлив:

использование нестандартных условий про-ведения процесса гидроочистки, которые сво-дят к минимуму удаление важных компонен-тов;

смешение дизельных топлив с продуктами с высоким содержанием природных компонен-тов, обеспечивающих высокую смазывающую способность в условиях граничной смазки;

использование присадок, придающих топ-ливу дополнительные противоизносные свойст-ва.

Для малосернистого топлива использование двух первых возможностей улучшения смазы-вающих характеристик является неприемле-мым, так как получаемое в этих случаях топ-ливо не соответствует строгим техническим стандартам. Поэтому использование присадок является наиболее реальным способом.

Анализ патентных данных показал, что для улучшения противоизносных характеристик ди-зельных топлив предлагается большое количе-ство химических соединений, принадлежащих к различным классам. Так, в качестве противо-износных присадок испытывались сложные эфиры ди- и монокарбоновых кислот и ди- и полиатомных спиртов, соединения, содержащие серу, фосфор, азот, бор и другие гетероатомы, а также другие классы химических соедине-ний [4-9].

Хотя в принципе существует много вариантов повышения смазывающей способности ди-зельных топлив с помощью присадок, на прак-тике их выбор достаточно узок. Большинство противоизносных присадок, применяемых в мо-торных и индустриальных маслах, слишком аг-рессивны в топливах. Кроме того, многие из этих присадок содержат серу, что делает нежела-тельным их применение в экологически чистых дизельных топливах, или фосфор, отрицатель-но влияющий на систему очистки выхлопных газов.

При решении проблемы подбора эффектив-ной присадки авторами статьи поставлена за-дача использования только тех присадок, кото-рые могут придать топливам смазывающую спо-собность на уровне, характерном для дизель-ных топлив с содержанием серы - 0,2% мае. И ароматики 25-30% мае.

Смазочную способность дизельных топлив оценивали на вибрационном трибометре SRV фирмы Optimol [10], используемом для оценки процессов трения и износа смазочных материа-лов. Прибор позволяет оценивать изменение ко-эффициента трения в процессе испытания в за-висимости от нагрузки, скорости скольжения, длительности испытания и температуры в ус-ловиях граничного режима трения.

Для дизельных топлив были специально по-добраны условия испытаний. Оценочными по-казателями при испытании дизельных топлив были: диаметр пятна износа, коэффициент тре-ния и удельная нагрузка. Лучшими противоизносными свойствами обладают образцы, имею-щие низкий коэффициент трения, малый диа-метр пятна износа и высокую удельную нагрузку.

В качестве присадок, улучшающих противоизносные свойства дизельных

топлив, испы-таны сложные эфиры пентаэритрита и синте-тических монокарбоновых кислот фр. С5-Сд I эфир ПЭТ), сложные эфиры 2-этилгексанола л себациновой кислоты (эфир ДОС), сложный эфир пентаэритрита, себациновой и акриловой кислот (эфир ПАС), нафтеновые кислоты, а так-же некоторые зарубежные присадки, рекомен-дуемые фирмами.

Результаты этих исследований представле-ны в табл. 1, 2.

Из представленных в табл. 1 результатов видно, что наиболее эффективны нафтеновые кислоты в концентрации 0,05% мае. Использо-вание эфира ПЭТ приводит к ухудшению противоизносных свойств, а введение эфиров ДОС

¦ ПАС практически не влияет на смазочные характеристики топлива.

Результаты испытаний на приборе SRV не-которых зарубежных присадок (см. табл. 2) по-казывают, что присадки Paradyne 639 и Paradyne 655 практически не влияют на противоизносные характеристики исходного ди-зельного топлива. Введение присадки CD-2 да-же в малых концентрациях (0,0001% мае.) уменьшает коэффициент трения и увеличива-ет удельные нагрузки. Настоящие исследования позволили уста-новить принципиальную возможность улучше-ния противоизносных свойств экологически чис-тых дизельных топлив с помощью присадок. По-иск эффективных противоизносных добавок, имеющих достаточно широкую сырьевую базу и относительно невысокую стоимость, продол-жается.

2.4Влияние качества дизельных топлив на их противоизносные свойства.

С проблемами ухудшения противоизносных свойств топлив столкнулись в 70-х годах при ис-пользовании реактивных топлив, подвергнутых жесткой гидроочистке. Тогда же было установ-лено, что существенное влияние на противоизносные свойства товарных реактивных топлив ока-зывают не только сернистые соединения, но и фракционный состав, вязкость топлива. Удале-ние естественных гетероорганических соедине-ний из прямогонных реактивных топлив (серно-кислотная, адсорбционная, гидроочистка) значи-тельно ухудшало их противоизносные свойства. При исследовании влияния содержания серы на противоизносные свойства реактивных топлив было установлено, что существует определенный оптимум, при котором достигается максималь-ный уровень противоизносных свойств топлива (рис. 1)[1],

Добавление сернистых соединений в количе-стве 0,05-0,15% вызывало снижение износа, а уве-личение содержания серы более 0,15% приводи-ло к увеличению износа металла. Тиофены ока-зывали положительное влияние на противоиз-носные свойства реактивных топлив. При содер-жании тиофеновой серы порядка 0,15-0,25% мае. износ металла уменьшается на 25-35%. Как по-казали проведенные исследования [2], меркапта-ны и дисульфиды в концентрации 0,001% мае. не ухудшали противоизносные свойства реактив-ных топлив. В более высокой концентрации мер-каптаны оказывали отрицательное влияние на противоизносные свойства топлив.

Исследование влияния углеводородного со-става реактивных топлив на их противоизносные свойства показало ухудшение противоизносных свойств в ряду: бициклические ароматические углеводороды, нафтеновые, парафиновые [3].

Противоизносные свойства дизельных топ-лив изучены мало. Оценку их проводили, в основ-ном, путем замера износов плунжеров полноразмерной топливной аппаратуры. Однако в после-дние годы при использовании экологически чис-того дизельного топлива, прежде всего в Европе, был отмечен высокий уровень износа топливных инжекторных насосов, приводящий к выходу их из строя. Причиной этого стало снижение смазы-вающей способности топлив.

Для исследования влияния глубины гидро-очистки на противоизносные свойства дизельных топлив были специально приготовлены образцы дизельного топлива с различным содержанием серы -- 0,05; 0,1; 0,2% мае. (табл. 1)Топлива име-ли близкие значения по показателям вязкости, плотности, содержанию и составу ароматических углеводородов, что исключало влияние их на про-тивоизносные свойства топлив, лишь образец с содержанием серы 0,2% имел более низкую 50%-ную точку перегонки -- 256°С против 275 и 277°С для образцов с содержанием серы 0,05 и 0,1%, со-ответственно, так как для поддержания на одном уровне всех остальных свойств в его состав при-шлось вовлечь фракции керосина. Все образцы соответствовали ГОСТ 305-82.

Смазывающую способность исследуемых ди-зельных топлив оценивали на вибрационном трибометре SRV фирмы Optimol, предназначенном для оценки процессов трения и износа [3]. Рабо-чая часть трибометра представляет собой каме-ру, где находится узел трения пластина - шар. Прибор позволяет оценивать изменение коэффи-циента трения в процессе испытания в зависи-мости от нагрузки, скорости скольжения, дли-тельности измерения и температуры в условиях граничного режима трения.

В результате проведенных исследований были выбраны оптимальные условия испытаний дизельных топлив: время испытаний -- 60 мин; нагрузка -- 5 кгс. Оценочными показателями яв-лялись величины диаметра пятна износа, коэф-фициента трения и удельная нагрузка. Лучши-ми противоизносными свойствами обладают об-разцы, имеющие низкий коэффициент трения, малый диаметр пятна износа и высокую удель-ную нагрузку.

За рубежом оценка противоизносных свойств дизельных топлив проводится на приборе HFRR на узле трения пластина - шар. При испытании на приборе HFRR дизельные топлива должны характеризоваться уровнем противоизносных свойств не более 460 мм.

Результаты испытаний дизельных топлив с различным содержанием серы на приборе SRV представлены в табл. 2Ц

Из приведенных данных видно, что с увели-чением содержания серы с 0,01 до 0,5% улучша-ются противоизносные свойства дизельных топ-лив. Так, диаметр пятна износа и коэффициент трения уменьшаются на 68 и 75% соответствен-но, при этом удельные нагрузки увеличиваются в 10 раз. За рубежом критерием оценки противо-износных свойств является уровень показателей, значения которых характерны для дизельного топлива с содержанием серы 0,2% мае.

Исследование экологически чистых дизель-ных топлив различных нефтеперерабатывающих заводов показало (рис. 2, 3), что на противоизнос-ные свойства дизельных топлив большое влия-ние оказывает не только содержание серы, но и фракционный состав, особенно конец кипения топлива, а также его вязкость.

С повышением температуры конца кипения топлива снижается диаметр пятна износа и ко-эффициент трения. При этом средняя темпера-тура кипения топлива (50%-ная точка перегонки) не оказывает заметного влияния на противоиз-носные свойства. Снижение вязкости с 5,3 до 3,7 мм2/с приводит к ухудшению противоизносных свойств: увеличивается диаметр пятна из-носа и коэффициент трения.

С целью установления влияния ароматичес-ких углеводородов на противоизносные свойства исследован легкий газойль каталитического кре-

кинга с установки Г-43-107 -- основной компо-нент товарных дизельных топлив. Для этого лег-кий газойль каталитического крекинга был под-вергнут адсорбционному разделению на арома-тические соединения I, II, III и IV группы. Учитывая, что в 1999 г. в Европейский стандарт на ди-зельные топлива будет внесена норма на содер-жание полициклических ароматических углево- дородов, были исследованы, прежде всего, аро-матические соединения III и IV групп. Они добав-лялись в гидроочищенное дизельное топливо (сы-рьем гидроочистки служили только прямогонные дизельные фракции) в количестве, соответству-ющем содержанию легкого газойля в дизельном топливе 20 и 40%.

Как видно из представленных на рис. 4 данных, добавление ароматических углеводородов группы улучшает противоизносные свойства дизельного топлива с содержанием серы 0,05%. Ароматические углеводороды IV группы в кон-центрациях, соответствующих содержанию лег-кого газойля в дизельном топливе до 20%, также уменьшают диаметр пятна износа и коэффици-ент трения. При этом ароматические углеводоро-ды IV группы оказывают большее влияние на
противоизносные свойства. Дальнейшее увеличе-ние концентрации ароматических углеводородов группы приводит к ухудшению противоизносных свойств дизельного топлива.

Таким образом, в результате проведенных исследований было установлено, что противоиз-носные свойства дизельных топлив зависят от содержания серы, фракционного состава и вяз-кости топлива. Положительное влияние на про-тивоизносные свойства оказывают ароматичес-кие углеводороды III и IV групп, присутствие ко-торых являются нежелательным в перспектив-ных экологически чистых дизельных топливах.

Список литературы:

1. Митусова Т.Н., Полина Е.В., Калинина М.В.Исследование противоизносных свойств топлив// Нефтепереработка и нефтехимия: НТИЦЭнефтехим, 1998.-№2.-С. 20-22.

2. Митусова Т.Н., Полина Е.В., Калинина М.В.Исследование противоизносных свойств топлив// Нефтепереработка и нефтехимия: НТИЦЭнефтехим, 1999.-№4.-С.8-11.

3. Гуреев А.А., Азеев В.С., Камфер Г.М. Топливо для дизелей. Свойства и применение.-М.: Химия, 1993.

4. Т.Н. Митусова, Е.В. Полина, М.В. Калинина. Современные дизельные топлива и присадки к ним -- М.: Издательство «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», 2002. -- 64 с

МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Им. Адм. Г.И.Невельского

КАФЕДРА “СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ”

Реферат на тему” Влияние качества топлива на работу ДВС”

Выполнил к-т 253-у гр. Птицын Д.Е.

Проверил преподаватель: Осипов О.В.

Владивосток 2004 г.

Страницы: 1, 2, 3, 4