Керосин, виды, химический состав, свойства и применение

Керосин, виды, химический состав, свойства и применение.

Керосин – это горючая жидкость, горючее топливо. Представляет собой горючую смесь жидких углеводородов (от C8 до C15) с температурой кипения в интервале 150-250 °C, получаемая путём прямой перегонки или ректификации нефти.

Керосин, как топливо

Физические свойства керосина

Типы, виды и марки керосина

Химический (компонентный, углеводородный и элементный) состав керосина

Получение керосина

Применение керосина

Другие виды топлива: биодизель, биотопливо, газойль, горючие сланцы, керосин, лигроин, мазут, нефть, попутный нефтяной газ, природный газ, свалочный газ, сланцевая нефть, сланцевый газ, синтез-газ

Последовательность определения удельной теплоты сгорания

Показатель удельной теплоты сгорания керосина устанавливает условия его воспламенения в различных устройствах – от двигателей до аппаратов керосиновой резки. В первом случае оптимальное сочетание теплофизических параметров следует определять более тщательно. Для каждой из комбинаций топлива обычно устанавливается несколько графиков. Эти графики могут быть использованы для оценки:

1. Оптимального соотношения смеси продуктов сгорания.
2. Адиабатической температуры пламени реакции сгорания.
3. Средней молекулярной массы продуктов сгорания.
4. Удельной теплоты соотношение продуктов сгорания.

Эти данные необходимы для определения скорости выхлопных газов, выбрасываемых из двигателя, что в свою очередь определяет тягу двигателя.

Оптимальное соотношение топливной смеси даёт самый высокий удельный импульс энергии и является функцией давления, при котором будет работать двигатель. Двигатель с высоким давлением в камере сгорания и низким давлением на выходе будет иметь самое высокое оптимальное соотношение смеси. В свою очередь, от оптимального соотношения смеси зависит давление в камере сгорания и энергоёмкость керосинового топлива.

В большинстве конструкций двигателей, использующих керосин в качестве топлива, большое внимание уделяется условиям адиабатического сжатия, когда давление и объём, занимаемый горючей смесью, находятся в постоянной взаимосвязи – это влияет на долговечность элементов двигателя. При этом внешний теплообмен, как известно, отсутствует, что определяет максимальный КПД.

Керосин, как топливо:

Керосин (англ. kerosene от др.-греч. κηρός – «воск») – горючая смесь жидких углеводородов (от C8 до C15) с температурой кипения в интервале 150-250 °C, получаемая путём прямой перегонки или ректификации нефти.

Внешне керосин – это прозрачная, бесцветная (или слегка желтоватая, или светло-коричневая), слегка маслянистая на ощупь жидкость. Имеет характерный запах нефтепродуктов.

Керосин – горючая, легковоспламеняющаяся жидкость. Относится к малоопасным веществам и по степени воздействия на организм человека в соответствии с ГОСТ 12.1.007 относятся к 4-му классу опасности. Горючее топливо.

Керосин легче воды. В воде не растворяется.

С воздухом керосин образуют взрывоопасные смеси.

Температура вспышки

Следующая после температуры кипения керосина характеристика — температура вспышки. Это параметр, по которому определяется степень пожарной опасности данной жидкости. Тут температура вспышки керосина будет варьироваться от 28 до 60 °С.

Надо сказать, что эта характеристика строго контролируется стандартами для предотвращения попадания в топливо бензина, который способен резко повысить его огнеопасность. Практическое определение температуры реактивных вспышек керосиновой жидкости предписывается стандартами всех государств мира.

Физические свойства керосина:

Примечание:

* с повышением температуры плотность керосина уменьшается.

** температура воспламенения – это температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение;

** температура вспышки – температура, при которой пары нефтепродукта образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней огня.

В завершение сказанного

Все виды топлива для реактивных и турбореактивных двигателей можно грубо разделить на три основных типа: • Керосиновое: состоит преимущественно из углеводородов с числом атомов углерода в диапазоне от C9 до C16. Jet A, Jet A1, JP 8, Jet A50. • “Смешанное“: керосины смешаны с лигроинами с низкой температурой воспламенения, чтобы получить низкокипящее топливо, содержащее углеводороды с числом атомов углерода в диапазоне от C4 до C16. Jet B, JP 4. • Высокотемпературное керосиновое: смесь керосинов, имеющих минимальную температуру вспышки 60°C. В основном используется керосиновое авиационное топливо. Гражданские самолеты заправляют топливом марки ТС-1 — Россия, Jet A1 (Jet A в США/Канаде) и Jet A50, а военные самолеты – JP8. Для военных самолетов также используется “смешанное” топливо (JP4), но его применение составляет менее 1 % всего расхода керосина. JP 5 используется для самолетов военно2морской авиации. Отличие между повсеместно применяемым в России авиакеросином ТС-1 и его европейским аналогом Jet A-1 состоит в основном в технологии производства. Jet A-1 проходит гидроочистку, в его составе имеются антистатическая и стабилизирующая присадки, он менее экологически вреден, температура вспышки на 10 градусов выше. Он считается в Европе более безопасным при транспортировке и заправке самолетов. Но здесь надо отметить, что в мировой летной практике не зафиксировано ни одной аварии, связанной с техническими характеристиками керосина марки ТС-1. Более того, преимуществом российского авиатоплива является то, что он может использоваться при гораздо более низких температурах.

Сертификация В США Jet., Европа Jet A1. В Канаде Jet A (аналог Jet A-1, Jet) , Jet B (аналог ТС-1,более легкий, чем Jet A) В России ТС-1 (ГОСТ 10227-86)

Типы, виды и марки керосина:

Различают следующие виды керосина: авиационный керосин (авиакеросин), ракетный керосин, технический керосин и осветительный керосин.

Авиационный керосин – это моторное топливо для турбовинтовых и турбореактивных двигателей различных летательных аппаратов, а также применяется как хладагент в различных теплообменниках (топливно-воздушных радиаторах), в качестве смазки движущихся деталей топливных и двигательных систем, в качестве растворителя.

В России для дозвуковой авиации производится пять марок авиационного керосина (ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2 и РТ), для сверхзвуковой – две (Т-6 и Т-8В). Авиационный керосин марки РТ является унифицированным топливом и предназначен для применения на летательных аппаратах как с дозвуковой, так и сверхзвуковой скоростью полета.

Ракетный керосин – это реактивное топливо, используемое в воздушно-реактивных двигателях ракетной техники. Он также является рабочим телом механизма двигателя.

Технический керосин используют как сырьё для пиролитического получения этилена, пропилена и ароматических углеводородов, в качестве топлива в основном при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, как растворитель при промывке механизмов и деталей.

Производятся две марки технического керосина: КТ-1 и КТ-2.

Осветительный керосин – специальный вид керосина, предназначенный для заправки ламп и нагревательных приборов. Он также применяется для обезжиривания металлопроката и запчастей, промывки механизмов и деталей.

В России производятся четыре марки осветительного керосина: КО-20, КО-22, КО-25, КО-30.

Присадки

Антистатическая Многолетним опытом эксплуатации отечественного и зарубежного воздушного транспорта доказано, что при перекачке топлив или при заправке самолетов возможно накопление статического электричества. Из-за непредсказуемости процесса в любой момент существует опасность взрыва. Для борьбы с этим опасным явлением в топлива добавляют антистатические присадки. Они увеличивают электропроводность топлива до 50 пСм/м, что обеспечивает безопасность заправки самолетов и перекачки топлива. За рубежом используют присадки ASA-3 (Shell) и Стадис-450 (Dupount). В России получила распространение присадка Сигбол (ТУ 38.101741-78), допущенная к добавлению в топлива ТС-1, Т-2, РТ и Т-6 в количестве до 0,0005 %. Добавляется при производстве. Противоводокристаллизационная При заправке топливом с температурой -5…+17 °C за 5 часов полета температура в баке снижается до -35 °C. Рекорд падения температуры — -42 °C (ТУ-154) и -45 °C (баки, питающие крайние двигатели ИЛ-62М). При этих температурах из топлива выпадают кристаллы льда, забивающие топливные фильтры, что может привести к прекращению подачи топлива и остановке двигателя. Уже при содержании воды 0,002 % (масс.) начинают забиваться самолетные фильтры с диаметром пор 12-16 мкм. Для предотвращения выпадения кристаллов льда из топлива при низких температурах в топливо вводят противоводокристаллизационные присадки непосредственно в месте заправки самолета. В качестве таких присадок широко используют этилцеллозольв (жидкость И) по ГОСТ 8313-88, тетрагидрофуран (ТГФ)по ГОСТ 17477-86 и их 50%-е смеси с метанолом (присадки И-М, ТГФ-М). Присадки могут добавляться практически в любое топливо.Добавляется на месте эксплуатации. Антиокислительная Вводятся в гидроочищенные топлива (РТ, Т-6, Т-8В) для компенсации сниженной в результате гидроочистки химической стабильности. В России применяют присадку Агидол-1 (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол) по ТУ 38.5901237-90 в концентрации 0,003-0,004 %. В таких концентрациях он почти полностью предотвращает окисление топлив, в том числе при повышенных температурах (до 150 °C).Добавляется при производстве. Противоизносная Предназначена для восстановления противоизносных свойств топлив, потерянных в результате гидроочистки. Вводится в те же топлива, что и антиокислительная присадка. В России применяют присадку Сигбол и композицию присадок Сигбол и ПМАМ-2 (полиметакрилатного типа — ТУ 601407-69). Для топлив РТ часто используется присадка «К» (ГОСТ 13302-77), которая по эффективности соответствует присадке Сигбол, а также, ввиду дефицита присадки «К» — присадка Хайтек-580 . Добавляется при производстве.

Химический (компонентный, углеводородный и элементный) состав керосина:

Керосин по своему химическому составу представляет собой смесь различных углеводородных и неуглеводородных компонентов:

– предельных, насыщенных углеводородов (алканов) – 20-60 %,

– циклических насыщенных углеводородов (нафтенов) – 20-50 %,

– ароматических углеводородов (аренов) – 5-25 %,

– непредельных углеводородов – до 2 %,

– примесей сернистых, азотистых или кислородных соединений.

Алканы (насыщенные углеводороды, парафины) – ациклические углеводороды линейного или разветвлённого строения, содержащие только простые химические связи и образующие гомологический ряд с общей формулой CnH2n+2. Алканы являются насыщенными углеводородами, то есть содержат максимально возможное число атомов водорода для заданного числа атомов углерода.

Нафтены, также циклоалканы, полиметиленовые углеводороды, цикланы или циклопарафины – это циклические насыщенные углеводороды, по химическим свойствам близкие к предельным углеводородам. Имеют химическую формулу CnH2n и циклическое строение (т.е. замкнутые кольца из углеродных атомов).

Ароматические соединения (арены) – циклические органические соединения, которые имеют в своём составе ароматическую систему.

Непредельные углеводороды – углеводороды с открытой цепью, в молекулах которых между атомами углерода имеются двойные или тройные связи.

Сернистые соединения: сероводород H2S, меркаптаны, моно- и дисульфиды, тиофены и тиофаны, а также полициклические (гетероциклические) сернистые соединения и т.п.

Азотистые соединения: преимущественно гомологи пиридина, хинолина, индола, карбазола, пиррола, а также порфирины.

Кислородные соединения: нафтеновые кислоты, фенолы, смолисто-асфальтеновые и др. вещества.

Компонентный состав керосина зависит от химического состава и способа переработки исходного сырья – нефти, а также вида керосина.

Применение керосина:

Керосин применяется в качестве топлива для различных двигателей, в качестве смазки движущихся деталей, как растворитель при промывке механизмов и деталей, как средство для обезжиривания поверхности, как ценное сырье для химической промышленности, в народной медицине.