Что такое углеводородное топливо?


05.08.2022

Углеводородное топливо — полезное вещество с высоким содержанием в составе углеводорода без определенной температуры кипения. Оно может из воздуха поглощать и растворять воду. В качестве источников для его получения используют природный газ и сырую нефть.

Углеводородное топливо — это нефтяное жидкое и сжиженное топливо, горючие газы. Углеводородов в его составе от 96 до 99%. Тепловая способность вещества прямо пропорционально зависит от содержания водорода. Самая большая тепловая способность у метана, поскольку в его составе 25% водорода.

1312.png

Где применяется углеводородное топливо? Какими свойствами оно обладает? Какие его виды существуют? В чем заключаются преимущества и недостатки углеводородных топлив? Почему очень важно правильно подбирать его для двигателя? Как оно влияет на рабочие параметры мотора? Давайте разбираться.

Углеводородное топливо: основные разновидности

1313.png

Различают три ключевых вида углеводородного топлива — сжиженное, жидкое, от пара и солнечного света. О каждом расскажем более подробно.

Углеводородное топливо жидкое

Продукт переработки нефти. Изготавливается таким способом: когда сырая нефть нагревается, ее переводят в газ, после чего из нее отбирают тяжелые, вязкие и трудносгораемые углеводороды, так до того момента, пока не получится готовый продукт — бензин. Остатки перегонки — мазут — разделяют на фракции: смазочные технические масла, дизельное топливо, вазелин. В результате переработки некоторых сортов нефти получают парафин и гудрон. Их активно используют в дорожном строительстве.

Самые популярные виды топлива:

  • Бензин. Состав топлива этого вида сложный, включает огромное количество отдельных углеводородов. Его производят из 50% сырой нефти. Состоит из продуктов полимеризации, природного и обычного бензина, полученного в ходе крекинг-процесса, сжиженных газов, моторного топлива.
  • Керосин. Один из самых легких и летучих видов топлива. Входит в состав моторного технического топлива. У него большая вязкость, горит ясным и высоким пламенем, не образует копоть и углистый осадок. Медленно нагревается, используется при производстве реактивного топлива, отличается фракционным составом, применяется в разных сферах и отраслях.
  • Дизельное топливо. Этот вид топлива применяют в моторах, в которых горючее воспламеняется при температуре не более 7 тыс. градусов.
  • Каменный уголь. Перерабатывают по технологии гидрирования, коксования или неполного сгорания. Под воздействием высоких температур меняет состав, распадается на кокс и летучие составляющие, при охлаждении из летучих составляющих испаряются аммиачные воды, смолы, остаются этилен, метан, азот, бензол, аммиак, т. д. Если пропустить через серную кислоту перечисленные вещества, то выделится сульфат аммония — одно из самых востребованных удобрений. Поглощение бензола осуществляют с помощью растворителя.
1314.png

Из всех видов топлива, получаемых из нефти, бензин считается самым востребованным. Именно поэтому его производство занимает львиную долю.

Углеводородное топливо в сжиженном виде

Не используют в виде газа. Служит источником тепла в районах и местах без централизованного отопления. Яркий представитель рассматриваемого вида топлива — это метан. Если охладить его до температуры –160 градусов, происходит его сжатие и переход в бесцветную жидкость без запаха. Показатель плотности метана 0,5 кг/л. Разновидность углеводородного топлива весит в два раза меньше, чем вода. Он взрывобезопасный и невоспламеняемый, поэтому его безопасно перевозить. Если нормализовать температуру, метан снова станет газом.

1315.png

Среди других видов сжиженных углеводородных полезных ископаемых топлив особое место отводят попутным газам, которые растворяются под давлением нефти: азоту, аргону, углекислому газу. Их перерабатывают на бутан, этан, пропан. Чтобы получить так называемые непредельные углеводороды, этан и пропан дегидрируют.

Углеводородные топлива, получаемые из пара и солнца

Эта разновидность топлива появилась относительно недавно. Ее впервые в 2016 году получили в американской лаборатории, используя в атмосфере CO₂, пар и солнечный свет. В специальном проточном реакторе пар под высоким давлением смешивали с углекислым газом, в качестве катализатора выступал солнечный свет. Разработчики утверждают, что в скором времени их способ получения углеводородного синтетического моторного топлива станет популярным даже при условии дешевой нефти.

Свойства углеводородного топлива

1316.png

Углеводородные топлива имеют следующие свойства:

  • Коррозионные. Вызывают окислительные реакции сплавов и металлов, поскольку содержат в своем составе серу, органические кислоты, воду, азотистые соединения (чем их больше в составе, тем агрессивнее углеводородные топлива), могут быть разной стабильности в зависимости от содержания.
  • Высокая скорость горения, воспламеняемость. Зависит во многом от значения цетанового числа. Чем больше углеводов в топливе, тем выше цетановое число.
  • Высокая температура кипения. У каждой разновидности углеродного топлива она своя или не ограничивается какими-либо конкретными показателями.
  • Устойчивость к накоплению статического электричества. Топлива с высоким содержанием углеродов и водорода не вызывают и не сохраняют свободный электрический заряд на поверхностях и в объеме диэлектриков.
  • Улучшенная электропроводимость. Топлива с большим количеством углеводородов в составе хорошо проводят электрический ток и имеют низкую величину электрического сопротивления.
  • Летучесть. Хорошо испаряются, легко переходят из жидкого в газо- и парообразное состояние.
  • Взрывоопасность. Углеродистые топлива имеют низкую температуру вспышки, поэтому легко воспламеняются, горят и взрываются в определенных производственных условиях.
  • Дымность и токсичность. При сгорании выделяют вещества, имеющие достаточно ядовитый состав.
  • Плотность и вязкость. Гарантируют стабильную подачу топлива, его равномерное распыление в камере сгорания.
  • Устойчивость к низким температурам. Топлива с высоким содержанием углеводородов в составе не замерзают в сильные морозы, благодаря этому их сфера использования существенно расширяется.
  • Повышенная температура вспышки. Пары, которые выделяются из топлива, могут вспыхивать в воздушной среде под воздействием источника зажигания, но устойчивого горения не возникает, если сразу удалить источник зажигания.

Свойства топлива с высоким содержанием углерода во многом зависят от количества вспомогательных присадок в составе.

1320.png

Применение углеводородных топлив

Ключевое назначение жидких углеводородных топлив — использование как горючего в авиационных и ракетных моторных системах, а также в ДВС. Кроме того, их используют в металлургии, химической энергетике, для обогрева помещений в местах, где отсутствует централизованное газоснабжение.

Углеводородные сжиженные и жидкие топлива незаменимы в газо- и нефтехимии, электрогенерации, коммунальном хозяйстве. Они гарантируют стабильную и бесперебойную работу НПЗ. Их применяют как сырье для газохимического производства. Из них производят удобрения, пластмассу, цифровые устройства, шины, моющие средства, медицинское оборудование, упаковки.

Огромная доля углеводородных жидких топлив приходится на производство авиакеросина, необходимого для обеспечения бесперебойных пассажирских и грузовых авиаперевозок.

Углеводородные жидкие топлива, такие как этан, пропан, бутан, используют для отопления жилых помещений и в коммерческом секторе. Их подают в газовые плиты, используют при производстве красок и смол.

Нефтяному дистиллятному топливу находят активное применение в дизельных генераторах. Мазут выступает в качестве топлива для отопительных систем. Он незаменим при выработке электроэнергии на ТЭС.

Бензин — это одна из самых востребованных разновидностей углеводородных топлив. Ежегодно его потребление стремительно возрастает. Именно сжигание бензина дает более 81% всех выбросов углекислого газа в атмосферу.

1321.png

Плюсы и минусы углеводородных сжиженных и жидких топлив

У рассматриваемых топлив много достоинств, основные из них:

  • большая теплоотдача;
  • повышенная температура сгорания;
  • экономичность, минимальный расход применения;
  • огромная прибыль от добычи;
  • комплексность переработки, широкая область применения.

От углеводородных топлив напрямую зависят уровень жизни людей и экономическая мощность государств.

Основные недостатки энергетических ресурсов:

  • Невозобновляемость. Чтобы повторно накопиться в недрах, требуется от 50 до 350 миллионов лет.

  • Токсичность, ядовитость. При сгорании углеводородных топлив выделяются опасные для человека и природы вещества.
  • Большое количество невостребованных продуктов переработки, например, технических масел, которые засоряют воздух и воду.

Огромное токсическое воздействие — один из самых существенных минусов углеводородных жидких и сжиженных топлив. Несмотря на это, мы активно используем их в хозяйственной деятельности, ежегодно наращиваем добычу и производство.