Определение цетанового числа и дизельного индекса

 

Краткие теоретические сведения

 

Цетановое число – показатель самовоспламеняемости топлива, чис-

ленно он равен такому содержанию цетана (в объемн. %) в смеси с альфа-

метилнафталином, при котором самовоспламеняемость этой смеси и срав-

ниваемого с ней испытуемого топлива одинакова. Определяют цетановые

числа на установках ИТ9-3 и ИT9-3M.

Степень сжатия на установках можно менять от 6,8 до 23,5. Опреде-

ляется цетановое число путем сопоставления самовоспламеняемости ис-

пытуемого топлива с самовоспламеняемостью эталонного топлива.

Эталонное топливо состоит из смеси двух углеводородов: цетана и α-

метилнафталина. Цетан – углеводород парафинового ряда, обладает хоро-

шей воспламеняемостью, его цетановое число принято за 100 ед., α - метил-

нафталин – углеводород ароматического ряда, обладает плохой воспламе-

няемостью, цетановое число его принято за 0 ед. При смешании цетана с α-

метилнафталином в различных пропорциях получаются смеси с цетановым

числом от 0 до 100.

Принцип определения цетанового числа топлива состоит в том, что

на установке при строго стандартных условиях сравнивают воспламеняе-

мость топлива с воспламеняемостью эталонных смесей.

Существует несколько методов определения цетанового числа для

топлив. Цетановое число топлива приближено может быть подсчитано по

формуле

 

æ 1,5879 ö

è r20 ø

 

(11)

 

где g 20 – вязкость топлива при 20 ºС; r 20 – плотность топлива при 20 ºС.

 

Наиболее точным является расчетный метод определения цетанового

числа (цетанового индекса) по ГОСТ 27768-88, исходя из плотности и 50 %-

ной точки перегонки:

 

ЦИ = 454,74 – 1641,4 d + 774,74 d 2 – 0,554 t + 97,803(lgt)2,

 

 

(12)

ЦЧ = g 20 + 17,8 × çç

÷÷,

 

где d – плотность при 15 ºС, определенная по ГОСТ 3900–85, г/см3;

t – температура кипения 50 %-ной (по объему) фракции с учетом поправки

на нормальное барометрическое давление 101,3 кПа, определяемая по

ГОСТ 2177–82, °С; lg – десятичный логарифм.

 

Использовать эту формулу можно только для продуктов прямой пе-

реработки нефти. Определение цетанового индекса дизельных топлив по

ГОСТ 27768–88 внесено в ряд нормативных документов на дизельные топ-

лива.

Цетановый индекс дистиллятных дизельных топлив может быть оп-

ределен по номограмме (рис. 20). За рубежом для характеристики воспла-

меняемости топлива наряду с цетановым числом используют дизельный ин-

декс. Этот показатель нормируется и в отечественной технической доку-

ментации для дизельного топлива, поставляемого на экспорт, ТУ 38.401-58-

110–94.

 

Рис. 20. Номограмма для определения цетанового индекса

 

 

 

Дизельный индекс (ДИ) вычисляют по формуле:

 

ДИ = 𝑡ан𝑑 100

 

(13)

 

 

где tан – анилиновая точка (определяют в °С и пересчитывают в °F:

1 °F = 9,5 °С + 32); d – плотность, градусы APJ.

 

Между дизельным индексом и цетановым числом топлива сущест-

вует зависимость:

 

Дизельный индекс...................20

 

Цетановое число.................... 30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение температуры вспышки (в закрытом тигле)

 

Приборы и аппаратура Прибор для определения температуры

вспышки в закрытом тигле ТВЗ, образец топлива – 100 мл.

 

Краткие теоретические сведения

 

Температурой вспышки называется минимальная температура, при

которой смесь паров нефтепродукта (нагреваемого в строго определенных

условиях) с воздухом вспыхивает при поднесении открытого пламени.

Температуру вспышки определяют для выявления в топливе количе-

ства фракций с высоким давлением насыщенных паров. Это показатель ог-

неопасности нефтепродуктов, который необходимо знать для правильной

организации их хранения, транспортировки и применения.

 

Порядок выполнения работы

 

При определении температур необходимо учитывать, что они не яв-

ляются абсолютными константами и целиком зависят от устройства при-

бора и методики определения.

Закрытый прибор для определения температуры вспышки (рис. 21) в

соответствии с ГОСТ 1421-63 состоит из воздушной бани 13, окруженной

металлической рубашкой, защищающей ее от проникновения топлива в

окружающую среду. Внутрь воздушной бани вставляют тигель 14, в кото-

рый наливают испытуемый продукт. Тигель 14 сверху закрывают плотно

пригнанной крышкой 11, имеющей тубус для термометра 7, мешалку 12 и

зажигательное устройство 6, которое наклоняется через имеющееся в

 

крышке отверстие в паровое пространство тигля. Уровень наполнения

прибора испытуемым продуктом определяется кольцевой меткой с внут-

ренней стороны тигля 14.

Перед испытанием нефтепродукт обезвоживают обработкой свеже-

прокаленной и охлажденной поваренной солью.

В совершенно сухой тигель осторожно наливают дизельное топливо,

подлежащее испытанию. Тигель с дизельным топливом помещают в чу-

гунную баню 14, накрывают крышкой 11 и вставляют в нее термометр.

Затем механизм привода мешалки привести в состояние сцепления с

мешалкой. Тумблером 18 включить нагреватель, а ручку регулировки на-

грева 19 поставить в положение соответствующее предполагаемой темпе-

ратуре вспышки топлива. Положение ручки регулировки нагрева 19 опре-

деляют по графику (рис. 22).

 

 

Рис. 21. Аппарат для определения температуры вспышки в закрытом тигле ТВЗ

1 – основание; 2 – блок управления; 3 – рукоятка; 4 – крючок; 5 – прижим;

6 – устройство зажигательное; 7 – термометр; 8 – мешалка; 9 – ручка; 10 – поводок;

11 – крышка; 12 – мешалка; 13 – баня воздушная; 14 – тигель; 15 – отражатель нижний;

16 – термоблок; 17 – колодка с герконом; 18 – тумблер; 19 – ручка регулировки нагрева

 

115

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 22. График ориентировочного положения ручки регулятора нагрева

в зависимости от предполагаемой температуры вспышки топлива

 

Зажигают фитиль зажигательного приспособления 7, заправленный

легким маслом (швейным, трансформаторным), и регулируют так, чтобы

форма его была близкой к шару диаметром 3–4 мм.

Начальный нагрев ведут со скоростью 1 °С в минуту для нефтепро-

дуктов с температурой вспышки до 150 °С. При этом непрерывно переме-

шивают нефтепродукт мешалкой.

За 10 °С до ожидаемой температуры вспышки с помощью рычажного

приспособления ручкой 9 открывают на 1 секунду окно зажигательного

приспособления, чтобы зажечь пары нефтепродуктов. Эту операцию по-

вторяют через 1 °С.

За температуру вспышки принимают температуру, показываемую

термометром при появлении первого синего пламени над поверхностью

нефтепродукта.

Расхождения между параллельными определениями температуры

вспышки не должны превышать следующих величин отклонений от сред-

него арифметического сравниваемых результатов.

 

Температура вспышки

до 50 °С

выше 50 °С

 

 

Допускаемые расхождения

±1°С

±2°С

tº                                                                                                                                   5...6º с/ мин                                                                                                             1º с/мин

 

С помощью барометра замеряют атмосферное давление. При баро-

метрическом давлении, отличающемся от 760 мм рт. ст. на 15 мм и более,

вводят в показанную термометром поправку

 

D t = 0,345(760 - r),

 

(14)

 

где р – фактическое барометрическое давление, мм рт. ст.

 

Полученную температуру вспышки сравнить с требованиями ГОСТа

и сделать заключение о еѐ соответствии эксплуатационным параметрам.