Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Углеводородное топливо его виды и значение

Углеводородные топлива - представляют собой смесь углеводородов.

Схема установки для определения фракционного состава топлива. Углеводородное топливо представляет собой жидкость сложного состава, состоящую из большого количества индивидуальных углеводородов. Такая жидкость не имеет определенной температуры кипения, процесс кипения происходит в некотором интервале температур. Характерными точками фракционного состава обычно считают температуру начала кипения, температуру выкипания 10, 50, 90 % объема топлива и температуру конца кипения.

Углеводородные топлива обладают свойством поглощать воду из воздуха и растворять ее. Растворимость воды в топливе невелика и зависит при прочих равных условиях от температуры и химического состава топлива. Наиболее гигроскопичными являются ароматические углеводороды и особенно бензол. Поэтому топлива, богатые ароматическими углеводородами, обладают повышенной гигроскопичностью.

Углеводородное топливо, поступающее при 260 С, подвергается крекингу при 500 С в псевдо ожженном слое; применяется технологическая схема реактор - регенератор.

Углеводородные топлива характеризуются высокой теплотой сгорания. Продуктами их полного сгорания являются, главным образом, двуокись углерода и вода. Лишь водород, бериллий и бор имеют большие теплоты сгорания, чем углеводороды. Однако При их использовании в качестве топлив возникают весьма сложные проблемы, которые здесь не рассматриваются. По эксплуатационным свойствам углеводороды как топлива отличаются значительными преимуществами.

Углеводородные топлива отличаются высокой скоростью и пол-нотой сгорания. Благодаря этому двигатель получает для своей работы тепловой заряд большой плотности в весьма короткий отрезок времени. При хорошо организованном процессе полнота сгорания углеводородных топлив достигает 98 % и более.

Углеводородные топлива мало различаются по количеству воздуха, теоретически необходимого для полного его сгорания - в пределах от 13 9 до 15 0 кг / кг топлива. Причем чем выше массовая теплота сгорания топлива (выше соотношение водорода к углероду), тем больше воздуха необходимо для его сгорания.

Углеводородные топлива обладают свойством поглощать воду из воздуха и растворять ее. Растворимость воды в топливе невелика и зависит при прочих равных условиях от температуры и химического состава топлива. Наиболее гигроскопичными являются ароматические углеводороды, и особенно, бензол. Поэтому топлива, богатые ароматическими углеводородами, обладают повышенной гигроскопичностью.

Углеводородное топливо, которое находится в газообразном состоянии при температуре от 15 С и атмосферном давлении.

Углеводородные топлива без добавок неуглеводородных соединений обладают высокой физической стабильностью.

Гигроскопичность углеводородов. Углеводородные топлива обладают свойством поглощать воду из воздуха и растворять ее.

Легкое углеводородное топливо, перевозимое в жидком виде, а используемое в газообразном, называют сжиженным газом. Он получает широкое применение в качестве топлива в городах и сельских районах.

Углеводородные топлива типа керосина и широкой бензино-лигроино-керосиновой фракции имеют близкие пределы устойчивого горения в двигателе.

Для углеводородных топлив отношение СР / НР определяется с учетом относительного содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива.

Для углеводородных топлив это сближение в первом приближении (за исключением области, близкой к области максимальной концентрации инертного газа) происходит прямо пропорционально изменению концентрации инертного газа и в основном вследствие смещения верхнего предела.

Дымность продуктов сгорания Д топлива ТС-1 на выходе из камеры сгорания ГТД в зависимости от давления в камере Я (по данным К. Н. Ерастова. Расход углеводородов и топлива GT, сжигаемых без дымления, в зависимости от давления Р [ 140 ]. Склонность углеводородных топлив к дымлению характеризуется высотой некоптящего пламени, люминометрическим числом и определяется непосредственно при квалификационных испытаниях топлив на модельной камере сгорания.

Сравнение эффективности различных способов получения водорода. Для углеводородных топлив единственным ограничением является минимум производительности, при которой еще оправдывается сравнительная сложность конструкции установок. При этом первостепенный интерес представляют установки на жидких нефтепродуктах как наиболее универсальные.

Среди углеводородных топлив худшую фильтруемость при одинаковых условиях имеют дизельные топлива, наилучшую - бензины. На установке, моделирующей топливную систему летательных аппаратов, была исследована фильтруемость различных топлив.

Теплопроводность углеводородных топлив зависит от химического состава и температуры.

Теплопроводность углеводородных топлив зависит от их химического состава и при 0 С и атмосферном давлении лежит в пределах 0 115 - 0 125 Вт / (м - К), С повышением температуры теплопроводность топлив уменьшается; давление влияет незначительно. Наибольшую теплоемкость имеют алканы нормального строения. По мере увеличения разветвленности и роста отношения С: Н теплоемкость углеводородов падает. Высокую теплоемкость имеют спирты. При увеличении давления теплоемкость немного уменьшается.

Для углеводородных топлив (без присадки антидетонатора) замечено, что скорость сгорания изменяется пропорционально октановому числу.

Теплоемкость углеводородных топлив при 20 С и атмосферном давлении составляет 1 6 - 2 0 кДж / кг К.

Теплопроводность углеводородных топлив при 0 С и атмосферном давлении изменяется в пределах 0 115 - 0 125 Вт / м К.

Теплотворность углеводородных топлив колеблется в довольно узких пределах.

Фракции, получаемые при перегонке сырой нефти.

Источниками углеводородного топлива являются сырая нефть и природный газ. Месторождения нефти и газа обычно находятся рядом и имеются во многих странах мира.

Эра дешевого углеводородного топлива, обеспечившего небывалые темпы экономического роста промышленно развитых государств, ушла в прошлое безвозвратно.

В углеводородных топливах, при их хранении, происходят химические изменения в основном за счет окисления и дальнейших превращений наиболее нестойких углеводородов. При этом образуются продукты окисления смолистого характера и топлива становятся непригодными к применению на двигателях.

Высшая теплота сгорания некоторых элементов. Теплота сгорания углеводородных топлив зависит от химического состава и строения индивидуальных углеводородов, входящих в состав топлива, и для углеводородов различных групп находится в пределах 9500 - 10 500 ккал / кг. В табл. 4 приведены значения теплоты сгорания на единицу массы и объема для элементов, обладающих наибольшей теплотой сгорания по сравнению с остальными элементами периодической системы.

Теплота сгорания углеводородных топлив может быть рассчитана по различным эмпирическим формулам.

Зависимость пределов устойчивости горения от химического состава углеводородов. При сгорании углеводородных топлив наблюдается выделение дисперсных частиц углистых веществ, близких по составу к углероду. Образующиеся при горении твердые частицы уносятся с продуктами сгорания и при большой концентрации могут быть заметны в виде дыма. Часть твердых выделений отлагается на поверхностях камеры сгорания в виде нагара. Образование нагара в двигателе зависит от следующих свойств топлива: фракционного и химического состава, плотности, содержания смолистых веществ, серы и других примесей. Кроме того, нагарообразование зависит от конструкции камеры сгорания и от полноты процесса сгорания.

Один пожарник спасает другого, попавшего в ядовитый дым, при пожаре в закрытом складе. При сжигании углеводородного топлива при низких температурах могут образовываться легкие углеводороды, альдегиды (такие как формальдегид) и органические кислоты. Значительные количества окиси азота образуются при высоких температурах - как следствие окисления азота, содержащегося в атмосфере, и при низких температурах горения топлива, в котором содержится много азота. Если топливо содержит хлор, образуется хлористый водород. Полимерные пластические материалы представляют особую опасность.

Молекулярную массу углеводородных топлив определяют главным образом криоскопическим методом и в редких случаях используют метод измерения плотности паров.

Сернистые соединения углеводородных топлив, в том числе и дизельного, в процессе конверсии паром переходят в основном в сероводород. Термодинамические расчеты, выполненные для некоторых реакций сероводорода с твердыми реагентами с целью определения степени превращения сероводорода в условиях больших концентраций водяного пара, показали, что для улавливания сероводорода из влажного газа наиболее благоприятным реагентом является окись цинка. Степень поглощения сероводорода окисью цинка даже в условиях высоких концентраций водяного пара (около 50 %) при температуре 800 - 900 С остается значительной (52 %), а окись кальция в этих же условиях не хемосор-бирует сероводорода.

Катализ окисления

Катализ окисления углеводородных топлив ионами металлов заключается в генерировании радикалов, обусловливающих развитие окислительных цепей и требующих дополнительного расхода антиокислителя на вывод из сферы реакции вновь образующихся пероксидных радикалов.

Для получения углеводородных топлив с повышенной термической стабильностью предложены способы , которые применяют обработку нефтяных дистиллятов серной кислотой и молекулярными ситами. Молекулярные сита избирательно выделяют полярные соединения, ухудшающие его термостабильность.

При контакте углеводородных топлив с металлами, особенно при повьппенной температуре, на поверхности последних образуются отложения.

Условия применения углеводородных топлив в ракетных двигателях и в сверхзвуковых самолетах существенно различаются. Из бака под наддувом газифицированного азота горючее поступает в центробежный насос, откуда через главный клапан - в зарубашечное пространство двигателя. Часть топлива после главного клапана горючего отбирается в систему автоматического управления рабочим процессом, где имеются узлы с зазорами трущихся пар 17 - 20 мк.

Схема термовоздушного газификатора бензина. Паровая конверсия углеводородного топлива в конструктивном оформлении более сложная. Это обусловлено необходимостью иметь дополнительную емкость для воды, систему ее подачи и дозирования.

Энергетические характеристики топлив для ВРД. Энергетические характеристики углеводородных топлив для ВРД могут быть повышены при помощи их радиоактивного облучения. При радиоактивном облучении молекулярный вес топлива увеличивается.

Энергетические характеристики углеводородных топлив для ВРД ограничены тем, что в их составе наряду с водородом, обладающим самой высокой теплотой сгорания 28 700 ккал / кг, содержится углерод, теплота сгорания которого невысока - 7800 ккал / кг. Путем замены углерода на более высококалорийные элементы, например бериллий (14 970 ккал / кг) и бор (14 170 ккал / кг), открываются широкие возможности получения перспективных высокоэнергетических топлив для ВРД.

Кислотное число углеводородных топлив и масел очень мало. Кислоты, а особенно оксикислоты, накапливающиеся в топливах и маслах при эксплуатации, являются крайне нежелательной примесью.

При выборе углеводородного топлива необходимо рассмотреть некоторые свойства углеводородов. К ним относятся количество теплоты, выделяемое на каждый грамм сожженного топлива; преимущество высокой энтальпии сгорания может быть утрачено, если из-за большой молекулярной массы требуется мною топлива.

Теплотворная способность углеводородных топлив зависит от элементарного состава, который в свою очередь связан с групповым составом.

При сгорании углеводородных топлив наблюдается выделение дисперсных частиц углистых веществ, близких по составу к углероду. Образующиеся при горении твердые частицы, по-видимому, в результате пиролиза топлива до кокса уносятся с продуктами сгорания и при большой концентрации могут быть заметны в виде дыма. Часть коксовых выделений отлагается на поверхностях камеры сгорания, лопатках турбины и прочих частях в виде нагара. Образование нагара в первую очередь зависит от условий сгорания топлива и его химического состава, в частности, от содержания углерода и водорода.

теплопроводность углеводородный топливо водород

Виды углеводородного топлива

Ароматические углеводороды - органические соединения, состоящие из углерода и водорода и содержащие бензольные ядра. Простейшие и наиболее важные представители А. у. -- бензол (I) и его гомологи: метилбензол, или толуол (II), диметилбензол, или ксилол, и т. д. К А. у. относятся также производные бензола с ненасыщенными боковыми цепями, например стирол (III). Известно много А. у. с несколькими бензольными ядрами в молекуле, например дифенилметан (IV), дифенил C6H5--C6H5, в котором оба бензольных ядра непосредственно связаны между собой; в нафталине (V) оба цикла имеют 2 общих атома углерода; такие углеводороды называются А. у. с конденсированными ядрами.

Осн. источником получения А. у. служат продукты коксования кам. угля. Из 1 т кам.-уг. смолы можно в среднем выделит: 3,5 кг бензола, 1,5 кг толуола, 2 кг нафталина. Большое значение имеет производство А. у. из нефтяных углеводородов жирного ряда (см. Ароматизация нефтепродуктов). Для некоторых А. у. имеют практическое значение чисто синтетические методы. Так, из бензола и этилена производят этилбензол, дегидрирование которого приводит к стиролу:

По химическим свойствам А. у. резко отличаются от ненасыщенных алициклических соединений; их выделяют в самостоятельный большой класс органических соединений (см. Ароматические соединения). При действии серной кислоты, азотной кислоты, галогенов и других реагентов в А. у. замещаются атомы водорода и образуются ароматические сульфокислоты, нитросоединения, галогенбензолы и т. д. Эти соединения служат промежуточными продуктами в производстве красителей, лекарственных средств и др. Стирол легко образует практически важный полимер -- полистирол. При окислении нафталина образуется фталевая кислота о-С6Н4 (COOH)2, служащая исходным продуктом в производстве многих красителей, глифталевых смол, фенолфталеина.

(алканы) разветвлённого строения, наименьшее октановое число имеют парафиновые углеводороды нормального строения. Топлива нефтяного происхождения, полученные каталитическим риформингом и крекингом, имеют более высокие октановые числа, чем полученные при прямой перегонке.

Для повышения октанового числа топлив используются высокооктановые компоненты и антидетонационные присадки. Многие из них (например, МТБЭ) испаряются легче, чем бензин, что приводит к интересному эффекту у машин с негерметичным бензобаком -- по мере расходования топлива и испарения присадки октановое число бензина, оставшегося в баке, уменьшается на несколько единиц. Это приводит к лёгкому звону при полной мощности мотора (необорудованного датчиком детонации). Подавляющее большинство современных инжекторных двигателей имеют датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91--98, в двигатели с высокой степенью сжатия можно заливать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

Органические соединения, состоящие из углерода и водорода и содержащие бензольные ядра. Простейшие и наиболее важные представители А. у. -- бензол (I) и его гомологи: метилбензол, или толуол (II), диметилбензол, или ксилол, и т. д. К А. у. относятся также производные бензола с ненасыщенными боковыми цепями, например стирол (III). Известно много А. у. с несколькими бензольными ядрами в молекуле, например дифенилметан (IV), дифенил C6H5--C6H5, в котором оба бензольных ядра непосредственно связаны между собой; в нафталине (V) оба цикла имеют 2 общих атома углерода; такие углеводороды называются А. у. с конденсированными ядрами.

Осн. источником получения А. у. служат продукты коксования кам. угля. Из 1 т кам.-уг. смолы можно в среднем выделит: 3,5 кг бензола, 1,5 кг толуола, 2 кг нафталина. Большое значение имеет производство А. у. из нефтяных углеводородов жирного ряда (см. Ароматизация нефтепродуктов). Для некоторых А. у. имеют практическое значение чисто синтетические методы. Так, из бензола и этилена производят этилбензол, дегидрирование которого приводит к стиролу

По химическим свойствам А. у. резко отличаются от ненасыщенных алициклических соединений; их выделяют в самостоятельный большой класс органических соединений (см. Ароматические соединения). При действии серной кислоты, азотной кислоты, галогенов и других реагентов в А. у. замещаются атомы водорода и образуются ароматические сульфокислоты, нитросоединения, галогенбензолы и т. д.

Парафиновые углеводороды

Из нефти выделены все алканы нормального строения, вплоть до С33Н68. С5 - C16 - жидкости, С17 и более - твердые вещества.

При осуществлении технологического процесса следует учитывать склонность их при определенных условиях к образованию ассоциатов.

Межмолекулярные взаимодействия высокомолекулярных (ВМ) алканов обусловлены водородными связями типа С-Н …С с энергией 2-4 кДж/моль и дисперсионными силами.

С понижением температуры число молекул углеводородов в парафиновом ассоциате возрастает, т.к. парафиновая цепь из зигзагообразной формы переходит в распрямленную, линейную и в этом состоянии молекулы ВМ парафинов являются склонными к межмолекулярному взаимодействию (ММВ) и образуют надмолекулярные структуры.

Температура начала образования ассоциата повышается с увеличением молекулярной массы углеводородов:

Н-пентан - -60°С;

Н-гексадекан - +80°С.

Число молекул углеводорода в ассоциате тем больше, чем ниже температура:

Н-гексадекан при 20°С - 3 молекулы.

Н-октан при -50°С - 31 молекула.

Это объясняется ослаблением теплового движения молекул углеводородов с понижением температуры и усилением энергии ММВ алканов с ростом длины цепи. Интенсивность ММВ алканов существенно ниже по сравнению с углеводородами других классов, присутствующими в нефтяных системах.

Парафиновые надмолекулярные структуры могут существовать в нефтяной системе только в области низких температур и полностью дезагрегируются при повышении температуры.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Основные виды жидких и твёрдыхе ракетных топлив, их характеристики, состав и свойства. Особенности выбора горючего, влияние вида окислителя. Преимущества однокомпонентных и недостатки двухкомпонентных топлив. Ракетные пороха и смесевые ракетные топлива.

курсовая работа , добавлен 13.12.2013


Циклоалканы, их химические качества и влияние на эксплуатационные свойства топлив. Свойства жидких топлив, склонность к образованию отложений и коррозионная активность. Виды трения, износ и основные функции смазочных масел (моторных и трансмиссионных).

реферат , добавлен 11.10.2015


Преимущества и недостатки дизельного топлива. Влияние воспламеняемости, вязкости и плотности, фракционного состава, содержания серы и воды на работу дизеля. Сравнение биодизеля с дизтопливом по физико-химическим и эксплуатационным характеристикам.

реферат , добавлен 23.09.2013


Сущность и процесс получения бензина. Сферы применения бензина конце XIX века и в настоящее время. Особенности авиационного и автомобильного топлива. Маркировка автомобильного бензина, его физико-химические свойства и воздействие на человеческий организм.

презентация , добавлен 11.12.2012


Классификация газообразных топлив. Очистка газа от примесей. Осушка газа короткоцикловой безнагревной адсорбцией. Разделение газа на фракции на установке ГФУ. Получение и применение продуктов газофракционирования. Состав сухого газообразного топлива.

курсовая работа , добавлен 05.05.2015


Основные характеристики дизельного топлива. Требования к качеству дизтоплива в Европе и США, России. Понижение содержания серы в дизельном топливе с помощью специальных присадок. Изменение фракционного состава топлива. Описание основных методов очистки.

курсовая работа , добавлен 26.03.2013


Нефть, ее происхождение и состав, значение углеводородной, неуглеводородной части и минеральных примесей. Нефтепродукты и их детонационное свойство, общая схема переработки нефти и получения топлива для нужд хозяйства. Технология крекинг-процесса.

курсовая работа , добавлен 16.11.2009


Общие теории гомогенного катализа. Стадии процесса катализа и скорость реакции. Кинетика каталитической реакции диспропорционирования пероксида водорода в присутствии различных количеств катализатора Fe2+, влияние pH на скорость протекания реакции.

контрольная работа , добавлен 18.09.2012


Исследование физических и химических свойств водорода, методов его получения и применения. Характеристика топливного водородно-кислородного элемента Бэкона, хранения энергии планирования нагрузки. Анализ состава космического топлива, особой роли платины.

курсовая работа , добавлен 11.10.2011


Современные технологии гидроочистки (гидрокрекинг и др.) дизельного топлива и использование противоизносных, цетаноповышающих, депрессорно-диспергирующих, антидымных, антиокислительных, моющих и других присадок. Химизм и механизм гидроочистки ДТ.

Углеводороды в топливе

В зависимости от происхождения нефти в товарных реак­тивных и дизельных топливах содержатся следующие основные углеводороды (в вес. %):

Во фракциях нефтей Азербайджана преобладают углеводороды циклановой структуры, в керосиновых фракциях нефтей При­волжских месторождений - алкановой структуры. Так, во фрак­ции 150-200°С ромашкинской нефти обнаружено следующее содержание углеводородов (в вес. %):

Найдено, что в керосиновой фракции 180-320°С бавлинской нефти карбона содержатся (в вес. %):

Остальное - органические неуглеводородные примеси (серни­стые соединения, смолы и др.). Количество неохарактеризованных углеводородов составляет 1,5%.

В соответствии с требованиями к низкотемпературной харак­теристике топлив содержание алканов нормального строения огра­ничивается. Максимально допустимое их содержание должно отвечать количеству, растворимому в топливе данного состава при минимальной предусмотренной для него температуре кри­сталлизации. В реактивных топливах, для которых температура кристаллизации предусматривается ниже -60°С, содержание алканов нормального строения не превышает 5-7%. В дизель­ных топливах, для которых температура кристаллизации в зави­симости от назначения должна быть выше минус 10 - минус 60°С, может содержаться 10-20% алканов нормального строе­ния. Названные пределы приблизительны, поскольку они зависят и от молекулярного веса таких алканов. Чем длиннее углеродная цепь, тем выше температура кристаллизации нормальных алканов. В цепи нормальных алканов, содержащихся в керосинах, 10- 18 углеродных атомов.

В узких керосино-газойлевых фракциях прямой перегонки нефтей содержание нормальных алканов изменяется от 9 до 32%. Например, во фракции 200-350°С ромашкинской нефти их содержится 16%; во фракции 200-400 °С туймазинской нефти- 14%; в газойле каталитического крекинга (230-405°С) - 14%.

Температура кристаллизации алкаиов изомерного строения значительно ниже, чем у их аналогов - нормальных алканов.

Многие углеводороды имеют огромное число изомеров. Так, додекан (C 12 H 26 ) имеет 355 .изомеров, кипящих в пределах 176- 216°С, а гексадекан (C 16 H 34 ) - 10 359 изомеров, кипящих в пре­делах 268-285,5°С. У цикланов возможное число изомеров несравненно больше (гомологи циклопентана, циклогексана, цистрансизомерия). Лишь этилциклогексан имеет 23 возможных изомера. У ароматических углеводородов число изомеров не ме­нее значительно. Таким образом, углеводородные топлива сле­дует представлять себе как сложную смесь углеводородов раз­личного строения.

В действительности состав углеводородов нефтепродуктов оказался намного проще, чем можно было бы ожидать при на­личии в смеси всех изомеров того или иного углеводорода. Одна­ко несмотря на это топливная смесь углеводородов все же край­не сложна. Для разделения и индивидуализации углеводородов топлив требуется затрата больших усилий. В результате дли­тельной и кропотливой работы Института нефти США из фрак­ций мидконтинентской нефти выделено всего лишь 72 углеводо­рода, в том числе 46 углеводородов, кипящих ниже 150 С С, 13 углеводородов, кипящих в пределах 150-200 °С, и 13 углеводо­родов, кипящих выше 200°С. Углеводородный состав керосино-газойлевых фракций изучен недостаточно.

Накопленные сведения позволяют считать, что алканы изо­мерного строения, содержащиеся в среднедистиллятных нефтя­ных топливах, характеризуются малоразветвленной структурой. Количество боковых цепей невелико, а длина их ограничивается 1-5 углеродными атомами. В боковых цепях изоалканов содер­жатся преимущественно метильные или этильные группы и зна­чительно реже встречаются пропильные группы.

Среди цикланов среднедистиллятных топлив обнаружены од­но, двух-, трех- и четырехзамещенные циклогексаны и циклопентаны. Боковые цепи состоят преимущественно из 1-3 угле­родных атомов. Из бициклических конденсированных цикланов найдены декалин и его гомологи. Так, в керосине сураханской легкой масляной нефти обнаружены тетраметилзамещенные цик­логексана, декалин, метил- и диметилдекалины. В керосинах туй- мазинской девонской нефти найдены тетраметилциклогексан, моноалкнлциклогексаны изомерного строения, м- и п-диалкил- циклогексаны, 1,3,3-триалкилциклогексаны, тетраалкилциклогексаны, декалин, диметилдекалины, триметилдекалины, пергидро- аценафтен. В керосинах ромашкинской девонской нефти установлено присутствие цикланов, близких по строению к цикланам керосина туймазинской нефти. В прямогонных керосино-газойлевых фракциях содержание цикланов во фракции 200-350 °С ромашкинской нефти составляет 19%, во фракции 200-400 °С туймазинской нефти 24%. Что же касается газойля каталитического крекинга, полученного при переработке тяжелого сырья (фракций 320-450 °С), то в нем содержание цикланов ниже 5-10%, хотя в отдельных фракциях оно достигает 15%.

При исследовании ароматических углеводородов керосино-газойлевых фракций установлена интересная зависимость: по сво­ей структуре эти ароматические углеводороды представляли как бы дегидрированные аналоги цикланов, обнаруживаемых в той же фракции. Ассортимент ароматических углеводородов ограни­чивался одно-, двух-, трех- и четырехзамещенными бензолами с числом углеродных атомов в боковой цепи 1-5 (преимуществен­но метил-, этил-, реже пропилгруппы).

Из моноциклических ароматических углеводородов в кероси­нах сураханской легкой масляной нефти найдены тетраметил- бензолы (три изомера); в керосинах туймазинской девонской нефти - тетраметилбензолы, алкилбензолы с алкильными груп­пами преимущественно изомерного строения в n -, реже в о - и м -положении, трехзамещенные типа 1,2,3- и 1,2,4-бензолы, а также тетраалкилзамещенные. В керосине ромашкинской девон­ской нефти обнаружены тетраметилбензолы, в том числе 1,2,4,5- тетраметилбензол (дурол), моноалкилбензолы (главным образом, с боковыми цепями изомерного строения), м- и n -диалкилбензо- лы и триалкилбензолы. В керосине туймазинской девонской неф­ти содержатся моно-, ди- (м- и п-) и тетраметилбензол, и триал­килбензолы. Такого же типа моноциклические ароматические углеводороды содержатся в керосине ромашкинской девонской нефти. Во фракции 200-300 °С миннибаевской (девонской) нефти по спектрам поглощения в ультрафиолетовой области установлено присутствие моноциклических ароматических угле­водородов, м - и n -диалкилбензолов, всех изомеров трехзамещен- ных (1,2,3-, 1,3,5- и 1,2,4-) бензолов. Среди тетраалкилбензолов, преобладали изомеры 1,2,3,4- и 1,2,3,5.

Многие исследования керосиновых фракций, полученных пря­мой перегонкой различных нефтей, подтверждают, что углево­дородный состав этих фракций близок к вышеописанному.

В прямогонных керосино-газойлевых фракциях с повышением температуры кипения общее содержание ароматических углево­дородов возрастает с 18-25 до 40-47%, а в газойле каталити­ческого крекинга снижается с 80-86 до 15-30%. С повышением температуры кипения фракций содержание моноциклических соединений снижается, а бициклических возрастает. Так, в от­гоне 270-300°С керосиновой фракции 200-300°С бавлинской нефти - одной из наиболее перспективных нефтей Татарской АССР - моноциклических ароматических углеводородов содер­жится 6%, а бициклических 72%, в то время как в керосиновой фракции моноциклических ароматических углеводородов содер­жится 32%, а бициклических 37%.

В керосино-газойлевой фракции прямой перегонки, получен­ной из ромашкинской и туймазинской нефтей, общее содержание ароматических углеводородов превышает 30%, а в газойле ка­талитического крекинга достигает 50-70%. Между тем содер­жание ароматических углеводородов в газойле каталитического крекинга может быть намного меньше. Например, в газойле ка­талитического крекинга тюленевской нефти (фракция 200- 350°С) ароматических углеводородов содержится 11%; очевид­но, содержание ароматических углеводородов зависит не только от сырья, но и от режима процесса его переработки.

В большинстве керосино-газойлевых фракций нефтей обнару­жен нафталин и его гомологи: метил-, диметил-, этил-, триметил-, тетраметилнафталины. Содержание бициклических ароматичес­ких углеводородов достигает 11-20% от общего содержания ароматических углеводородов (или 1-5% на углеводородную фракцию). Углеводороды ряда нафталина выделены из кероси­нов нефтей Азербайджана, Северного Кавказа, Дальнего Восто­ка. Они найдены во фракциях нефтей Грузии, Туркмении, круп­нейших месторождений Татарин и Башкирии. Исключение составляют керосины эмбенских и майкопских нефтей, в которых нафталин и его гомологи практически отсутствуют. В керо­сино-газойлевых фракциях наряду с бициклическими ароматиче­скими углеводородами найдены углеводороды смешанного строе­ния, например тетралин, а также трициклические углеводороды типа аценафтена или бензоиндана.

Ненасыщенные углеводороды керосино-газойлевых фракций исследованы мало. Во фракциях прямой перегонки их количест­во невелико. Например, во фракции 200-350°С ромашкинской нефти ненасыщенных углеводородов 2-3%, во фракции 200- 400 °С туймазинской нефти - 5,3%. В газойле каталитического крекинга ненасыщенных углеводородов содержится в среднем 10-12%. С повышением температуры кипения фракций этого же газойля содержание ненасыщенных углеводородов увеличивается с 1,5 до 25%. С возрастанием требований к качеству топлив даже незначительная примесь ненасыщенных углеводородов будет ока­зывать отрицательное влияние на стабильность и другие харак­теристики топлива. После гидроочистки в прямогонных дистилля­тах остаются небольшие количества ненасыщенных углеводоро­дов. Так, дизельные фракции, выкипающие в пределах 200- 360 °С, поступают на гидроочистку с йодным числом 5-13. После гидроочистки йодное число равно 2. Если принять, что молеку­лярный вес такого топлива равен 200 и считать, что ненасыщен­ные соединения имеют лишь одну двойную связь, то их количество в этом случае достигает 1,5 вес. %, т. е. оно может оказать суще­ственное влияние на стабильность топлива, особенно в термически напряженных условиях эксплуатации, а также при длительном хранении. Весьма важно знать степень отрицательного влияния ненасыщенных углеводородов в зависимости от их строения. Име­ются основания считать, что алкены наиболее стабильны, циклены занимают промежуточное положение, а наименее стабильны, по-видимому, диеноароматические и олефиноароматические угле­водороды.

Газойлевая фракция (кипящая выше 180 °С), полученная на основе калифорнийских нефтей, содержала 30% ненасыщенных углеводородов в продукте термического крекинга, 14% в продук­тах каталитического крекинга и 2% в продуктах прямой перегон­ки.

Во фракции каталитического крекинга (171-221 °С) обнаруже­но около 3% инден-стиролов, причем содержание углеводородов такого строения возрастало с температурой кипения фракций. Присутствие диено- и олефииоароматических углеводородов уда­лось установить косвенным путем-при изучении строения про­дуктов их окисления, извлеченных из крекинг-керосина и реактивных топлив прямой перегонки. Соединения, состоя­щие из бензольного и нафтенового колец с боковыми цепями, содержащими одну и более дзойных связей, присутствуют в топливах прямой перегонки, а также и в крекинг-дистиллятах. Различие заключается лишь в их количестве. При весьма при­близительной оценке в топливах прямой перегонки их содер­жится менее 1%, в крекинг-керосине 3%. Такое количество (1-3%) вполне достаточно для того, чтобы отрицательно по­влиять на стабильность топлив. Пока нет веских оснований предполагать наличие в керосино-газойлевых фракциях прямой перегонки циклодиеновых или алканодиеновых углеводоро­дов, которые также относятся к наименее стабильным со­единениям.

Проблема изучения химической активности, состава, строе­ния ненасыщенных углеводородов топлив, даже в случае их ма­лой концентрации в смеси, весьма актуальна. К сожалению, ей пока не уделяется достаточного внимания.

Из олефииоароматических углеводородов наиболее изучены стирол и его гомологи. В табл. 5 приведена характеристика не­которых углеводородов ряда стирола.

Значительные количества олефино- и диеноароматических углеводородов обнаружены в продуктах пиролиза и высокотем­пературного термического крекинга керосина. Так, при крекинге фракции 150-210°С, содержавшей 10% цикланов, 20% арома­тических углеводородов (температура 680-700°С, избыточное давление 2,8-3,5 ат), во фракции 150-190°С, выход которой составлял 5-8% всей суммы продуктов крекинга, содержание олефииоароматических углеводородов достигало 30-40%. Сре­ди них обнаружены метил-, этил-, диметилстиролы, пропенил-бензолы, инден и метилинден. Углеводороды такого же строения обнаружены во фракции 150-200°С-продукте пиро­лиза керосина. Присутствие ненасыщенных замещенных аро­матических углеводородов было установлено также в керосино-газойлевых фракциях прямой перегонки. Среди ароматических углеводородов этих фракций в составе моноциклических найдено 6,4% ненасыщенных соединений; в составе бициклических 21,1% и в составе трициклических углеводородов 1,6%.

Ненасыщенные замещенные ароматические углеводороды вслед­ствие своей малой стабильности оказывают отрицательное влия­ние на многие эксплуатационные свойства топлив.

Углеводородные топлива представляют собой смесь углеводородов.
Схема установки для определения фракционного состава топлива. Углеводородное топливо представляет собой жидкость сложного состава, состоящую из большого количества индивидуальных углеводородов. Такая жидкость не имеет определенной температуры кипения, процесс кипения происходит в некотором интервале температур. Характерными точками фракционного состава обычно считают температуру начала кипения, температуру выкипания 10, 50, 90 % объема топлива и температуру конца кипения.
Углеводородные топлива обладают свойством поглощать воду из воздуха и растворять ее. Растворимость воды в топливе невелика и зависит при прочих равных условиях от температуры и химического состава топлива. Наиболвеегигроскопичными являются ароматические углеводороды и особенно бензол. Поэтому топлива, богатые ароматическими углеводородами, обладают повышенной гигроскопичностью.
Углеводородное топливо, поступающее при 260 С, подвергается крекингу при 500 С в псевдоожиженном слое; применяется технологическая схема реактор - регенератор.
Углеводородные топлива характеризуются высокой теплотой сгорания. Продуктами их полного сгорания являются, главным образом, двуокись углерода и вода. Лишь водород, бериллий и бор имеют большие теплоты сгорания, чем углеводороды. Однако При их использовании в качестве топлив возникают весьма сложные проблемы, которые здесь не рассматриваются. По эксплуатационным свойствам углеводороды как топлива отличаются значительными преимуществами.
Углеводородные топлива отличаются высокой скоростью и пол-нотой сгорания. Благодаря этому двигатель получает для своей работы тепловой заряд большой плотности в весьма короткий отрезок времени. При хорошо организованном процессе полнота сгорания углеводородных топлив достигает 98 % и более.
Углеводородные топлива мало различаются по количеству воздуха, теоретически необходимого для полного его сгорания - в пределах от 13 9 до 15 0 кг / кг топлива. Причем чем выше массовая теплота сгорания топлива (выше соотношение водорода к углероду), тем больше воздуха необходимо для его сгорания.
Углеводородные топлива обладают свойством поглощать воду из воздуха и растворять ее. Растворимость воды в топливе невелика и зависит при прочих равных условиях от температуры и химического состава топлива. Наиболее гигроскопичными являются ароматические углеводороды, и особенно, бензол. Поэтому топлива, богатые ароматическими углеводородами, обладают повышенной гигроскопичностью.
Углеводородное топливо, которое находится в газообразном состоянии при температуре от 15 С и атмосферном давлении.
Углеводородные топлива без добавок неуглеводородных соединений обладают высокой физической стабильностью.
Гигроскопичность углеводородов. Углеводородные топлива обладают свойством поглощать воду из воздуха и растворять ее.
Легкое углеводородное топливо, перевозимое в жидком виде, а используемое в газообразном, называют сжиженным газом. Он получает широкое применение в качестве топлива в городах и сельских районах.

Углеводородные топлива типа керосина и широкой бензино-лигроино-керосиновой фракции имеют близкие пределы устойчивого горения в двигателе.
Для углеводородных топлив отношение СР / НР определяется с учетом относительного содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива.
Для углеводородных топлив это сближение в первом приближении (за исключением области, близкой к области максимальной концентрации инертного газа) происходит прямо пропорционально изменению концентрации инертного газа и в основном вследствие смещения верхнего предела.
Дымность продуктов сгорания Д топлива ТС-1 на выходе из камеры сгорания ГТД в зависимости от давления в камере Я (по данным К. Н. Ерастова.| Расход углеводородов и топлива GT, сжигаемых без дымления, в зависимости от давления Р [ 140 ]. Склонность углеводородных топлив к дымлению характеризуется высотой некоптящего пламени, люминометрическим числом и определяется непосредственно при квалификационных испытаниях топлив на модельной камере сгорания.
Сравнение эффективности различных способов получения водорода. Для углеводородных топлив единственным ограничением является минимум производительности, при которой еще оправдывается сравнительная сложность конструкции установок. При этом первостепенный интерес представляют установки на жидких нефтепродуктах как наиболее универсальные.
Среди углеводородных топлив худшую фильтруемость при одинаковых условиях имеют дизельные топлива, наилучшую - бензины. На установке, моделирующей топливную систему летательных аппаратов, была исследована фильтруемость различных топлив.
Теплопроводность углеводородных топлив зависит от химического состава и температуры.
Теплопроводность углеводородных топлив зависит от их химического состава и при 0 С и атмосферном давлении лежит в пределах 0 115 - 0 125 Вт / (м - К), С повышением температуры теплопроводность топлив уменьшается; давление влияет незначительно. Наибольшую теплоемкость имеют алканы нормального строения. По мере увеличения разветвленности и роста отношения С: Н теплоемкость углеводородов падает. Высокую теплоемкость имеют спирты. При увеличении давления теплоемкость немного уменьшается.
Для углеводородных топлив (без присадки антидетонатора) замечено, что скорость сгорания изменяется пропорционально октановому числу.
Теплоемкость углеводородных топлив при 20 С и атмосферном давлении составляет 1 6 - 2 0 кДж / кг К.
Теплопроводность углеводородных топлив при 0 С и атмосферном давлении изменяется в пределах 0 115 - 0 125 Вт / м К.
Теплотворность углеводородных топлив колеблется в довольно узких пределах.
Фракции, получаемые при перегонке сырой нефти.
Источниками углеводородного топлива являются сырая нефть и природный газ. Месторождения нефти и газа обычно находятся рядом и имеются во многих странах мира.
Эра дешевого углеводородного топлива, обеспечившего небывалые темпы экономического роста промышленно развитых государств, ушла в прошлое безвозвратно.
В углеводородных топливах, при их хранении, происходят химические изменения в основном за счет окисления и дальнейших превращений наиболее нестойких углеводородов. При этом образуются продукты окисления смолистого характера и топлива становятся непригодными к применению на двигателях.
Высшая теплота сгорания некоторых элементов. Теплота сгорания углеводородных топлив зависит от химического состава и строения индивидуальных углеводородов, входящих в состав топлива, и для углеводородов различных групп находится в пределах 9500 - 10 500 ккал / кг. В табл. 4 приведены значения теплоты сгорания на единицу массы и объема для элементов, обладающих наибольшей теплотой сгорания по сравнению с остальными элементами периодической системы.
Основы горения углеводородных топлив, Издат.
Теплота сгорания углеводородных топлив может быть рассчитана по различным эмпирическим формулам.
Основы горения углеводородных топлив (перевод с английского), Изд-во иностр.
Основы горения углеводородных топлив, Издатинлит, 1960, стр.
Зависимость пределов устойчивости горения от химического состава углеводородов. При сгорании углеводородных топлив наблюдается выделение дисперсных частиц углистых веществ, близких по составу к углероду. Образующиеся при горении твердые частицы уносятся с продуктами сгорания и при большой концентрации могут быть заметны в виде дыма. Часть твердых выделений отлагается на поверхностях камеры сгорания в виде нагара. Образование нагара в двигателе зависит от следующих свойств топлива: фракционного и химического состава, плотности, содержания смолистых веществ, серы и других примесей. Кроме того, нагарообразование зависит от конструкции камеры сгорания и от полноты процесса сгорания.
Один пожарник спасает другого, попавшего в ядовитый дым, при пожаре в закрытом складе. При сжигании углеводородного топлива при низких температурах могут образовываться легкие углеводороды, альдегиды (такие как формальдегид) и органические кислоты. Значительные количества окиси азота образуются при высоких температурах - как следствие окисления азота, содержащегося в атмосфере, и при низких температурах горения топлива, в котором содержится много азота. Если топливо содержит хлор, образуется хлористый водород. Полимерные пластические материалы представляют особую опасность.
Молекулярную массу углеводородных топлив определяют главным образом криоскопическим методом и в редких случаях используют метод измерения плотности паров.
Сернистые соединения углеводородных топлив, в том числе и дизельного, в процессе конверсии паром переходят в основном в сероводород. Термодинамические расчеты, выполненные для некоторых реакций сероводорода с твердыми реагентами с целью определения степени превращения сероводорода в условиях больших концентраций водяного пара, показали, что для улавливания сероводорода из влажного газа наиболее благоприятным реагентом является окись цинка. Степень поглощения сероводорода окисью цинка даже в условиях высоких концентраций водяного пара (около 50 %) при температуре 800 - 900 С остается значительной (52 %), а окись кальция в этих же условиях не хемосор-бирует сероводорода.

Катализ окисления углеводородных топлив ионами металлов заключается в генерировании радикалов, обусловливающих развитие окислительных цепей и требующих дополнительного расхода антиокислителя на вывод из сферы реакции вновь образующихся пероксидных радикалов.
Для получения углеводородных топлив с повышенной термической стабильностью предложены способы , которые применяют обработку нефтяных дистиллятов серной кислотой и молекулярными ситами. Молекулярные сита избирательно выделяют полярные соединения, ухудшающие его термостабильность.
При контакте углеводородных топлив с металлами, особенно при повьппенной температуре, на поверхности последних образуются отложения.
Условия применения углеводородных топлив в ракетных двигателях и в сверхзвуковых самолетах существенно различаются. Из бака под наддувом газифицированного азота горючее поступает в центробежный насос, откуда через главный клапан - в зарубашечное пространство двигателя. Часть топлива после главного клапана горючего отбирается в систему автоматического управления рабочим процессом, где имеются узлы с зазорами трущихся пар 17 - 20 мк.
Схема термовоздушного газификатора бензина. Паровая конверсия углеводородного топлива в конструктивном оформлении более сложная. Это обусловлено необходимостью иметь дополнительную емкость для воды, систему ее подачи и дозирования.
Энергетические характеристики топлив для ВРД. Энергетические характеристики углеводородных топлив для ВРД могут быть повышены при помощи их радиоактивного облучения. При радиоактивном облучении молекулярный вес топлива увеличивается.
Энергетические характеристики углеводородных топлив для ВРД ограничены тем, что в их составе наряду с водородом, обладающим самой высокой теплотой сгорания 28 700 ккал / кг, содержится углерод, теплота сгорания которого невысока - 7800 ккал / кг. Путем замены углерода на более высококалорийные элементы, например бериллий (14 970 ккал / кг) и бор (14 170 ккал / кг), открываются широкие возможности получения перспективных высокоэнергетических топлив для ВРД.
Кислотное число углеводородных топлив и масел очень мало. Кислоты, а особенно оксикислоты, накапливающиеся в топливах и маслах при эксплуатации, являются крайне нежелательной примесью.
При выборе углеводородного топлива необходимо рассмотреть некоторые свойства углеводородов. К ним относятся количество теплоты, выделяемое на каждый грамм сожженного топлива; преимущество высокой энтальпии сгорания может быть утрачено, если из-за большой молекулярной массы требуется мною топлива.
Теплотворная способность углеводородных топлив зависит от элементарного состава, который в свою очередь связан с групповым составом.
При сгорании углеводородных топлив наблюдается выделение дисперсных частиц углистых веществ, близких по составу к углероду. Образующиеся при горении твердые частицы, по-видимому, в результате пиролиза топлива до кокса уносятся с продуктами сгорания и при большой концентрации могут быть заметны в виде дыма. Часть коксовых выделений отлагается на поверхностях камеры сгорания, лопатках турбины и прочих частях в виде нагара. Образование нагара в первую очередь зависит от условий сгорания топлива и его химического состава, в частности, от содержания углерода и водорода.

Ученые ищут способы удалять избыточный углекислый газ (СО2) из атмосферы, поэтому множество экспериментов направлено на использование этого газа в создании топлива. И водород, и метанол использовали в экспериментах, но процессы были многоступенчатыми и требовали применения разнообразных методик. Теперь исследователи Техасского Университета (Арлингтон, ЮТА) продемонстрировали прямое, простое и недорогое преобразование СО2 и воды в жидкое топливо с помощью высокого давления, интенсивного излучения и сконцентрированного подогрева.

По словам исследователей из Техаса, это прорыв – получение технологии стабильного топлива с применением углекислого газа из атмосферы и преимуществом в виде производства кислорода как побочного продукта, что окажет еще более положительное воздействие на окружающую среду.

«Мы первые, кто использовал и свет, и тепло, чтобы синтезировать жидкие углеводороды в одноступенчатом процессе из СО2 и воды, - сказал Брайан Деннис, профессор UTA и научный coруководитель проекта. - Сосредоточенный свет стимулирует фотохимическую реакцию, которая генерирует высокоэнергетические промежуточные звенья и тепло, чтобы стимулировать термохимические реакции углеродного цепного формирования, таким образом производя углеводороды в одноступенчатом процессе».

Для инициации процесса фото- и термохимической реакции используется фотокатализатор из диоксида титана, который очень эффективен в UV-спектре, но неэффективен в видимом. Для повышения эффективности исследователи собираются создать фотохимический катализатор, лучше соответствующий солнечному спектру. Согласно исследованиям, команда предполагает, что кобальт, рутений или даже железо можно рассмотреть как хороших кандидатов на новый катализатор.

«У нашего процесса также есть важное преимущество перед альтернативными технологиями для транспортных средств, поскольку многие продукты углеводорода у нашей реакции те же, что используются в автомобилях, грузовиках и самолетах, таким образом, не будет необходимости менять существующую систему распределения топлива», - сказал Фредерик Макдоннелл, временный декан факультета химии и биохимии UTA и научный coруководитель проекта.

В будущем исследователи предполагают, что параболические зеркала могли также использоваться, чтобы сконцентрировать солнечный свет на катализаторе в реакторе, таким образом обеспечивая и необходимое нагревание, и фотоинициацию реакции без других источников внешнего питания. Команда также полагает, что любой избыток тепла, создаваемый в процессе, может быть также использован в других аспекты солнечного топливного средства, например, отделении и очистке воды.

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Технология металла»

РЕФЕРАТ

Топливо

Выполнил студент Хомич Д.А.

(подпись, дата)

Факультет ______________ группа ___________

Отчёт принял

Лукина Л.Г

(подпись, дата)

Великие Луки

Ведение………………………………………………………………………….…..3

История развития…………………………………………………...…………4

Характеристики топлива…………………………………………………..6

Виды топлива

1. твердые ……………....…………………………………………………………7

   жидкие………………………………………………………………………….10

   Газообразные……………………………………………………………….13

   Нетипичные топлива…………………………………………………..18

Перспективы развития. Биотопливо……………………………….20

Использование спиртов в качестве топлива. …………………22

Заключение……………………………………………………………………...24

Введение

История развития человечества теснейшим образом связана с получением и использованием энергии. Уже в древнем мире люди использовали

тепловую энергию для обогрева жилища, приготовления еды, изготовления из меди, бронзы, железа и других металлов предметов быта, инструментов и т.д.

С древнейших времен известны уголь и нефть - вещества, дающие при сжигании большое количество теплоты. Сейчас формулировка "топливо"

включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество

теплоты, широко распространенные в природе и (или) добываются промышленным способом. К топливу относятся нефть и нефтепродукты (керосин, бензин, мазут, дизельное топливо), уголь, природный горючий газ,

древесина и растительные отходы (солома, лузга и т.п.), торф, горючие сланцы, а в настоящее время и вещества, используемые в ядерных реакторах на АЭС и ракетных двигателях.

Таким образом, классификацию топлива можно провести, например, по

его агрегатному состоянию: твердое (уголь, торф, древесина, сланцы),

жидкое (нефть и нефтепродукты) и газообразное (природный газ). Также

можно разделить виды топлива и по его происхождению: растительное,

минеральное и продукты промышленной переработки.

История развития

Еще наши далекие предки обогревались у костров. Пламя служило также для освещения и для приготовления пищи. Огонь поддерживали дровами, и именно они, эти куски дерева, долгое время были основным видом топлива для человечества. При помощи дров жители Земли решали многие проблемы: обогревались, готовили пищу, даже начали плавить металлы (Правда, для этого дрова сначала превращали в древесный уголь). Дерево играло столь решающую роль в жизни общества, что в истории остались упоминанию о «блуждающих» городах. Например, столица Эфиопии – Аддис-Абеба – в прошлые времена постоянно кочевала с места на место по мере того, как жители вырубали окрестные леса.

Но проходили столетия, людей на планете становилось все больше, а лесов – все меньше. И в XIX веке Англию – самую передовую промышленную страну того времени – постиг топливный кризис. Дров на острове перестало хватать для нужд населения и промышленности. Нужно было срочно искать им замену. Поиски, впрочем, были недолгими. О том, что прекрасно могут гореть также уголь и нефть, люди знали издавна. Правда, одно дело знать, а другое – использовать эти знания на практике. Ведь уголь и нефть надо искать, добывать. Да и топить ими тоже надо уметь. Скажем, уголь просто от спички как хворост не загорится. А обычные печи для нефти так и вообще не годятся.

Но нужда всему научит. В той же Англии, а затем и в других странах мира со временем научились топить углем еще лучше, чем дровами. Конечно, это вовсе не значило, что о дровах тотчас забыли. Они ведь нужны даже для того, что бы разжечь уголь. А в тех местах, где лесов было в достатке, дрова по-прежнему широко использовались. Так, в России начала 20 века дрова давали более половины всей энергии, одну четвертую часть уголь, шестую - нефть.

В те времена светильный газ получали переработкой каменного угля. Но уже в начале 20 века поняли, что тот газ, который выходит из недр Земли, горит ни чуть не хуже. Лишнее тому доказательство – газовые плиты, стоящие во многих домах и по сей день.

В 1910 году, как свидетельствует статистика, большую часть топлива в мире составлял уже уголь – 65%. За ним шли дрова, и на последнем месте стояла нефть. Ее доля в мировом топливном балансе составляла всего 3%, а природный газ вообще не использовался.

Еще через четверть века доля каменного угля снизилась до половины, в то время как доля нефти в топливном балансе возросла до 15%. Во многих странах мира начали использовать и природный газ.

Еще более существенные перемены произошли в России. Уже в годы первых пятилеток страна начала стремительно наращивать темпы угледобычи. «Хлебом промышленности» назвал уголь В.И.Ленин, и страна не хотела держать на голодном пайке свою развивающуюся индустрию. Ежегодно угольная промышленность давала прирост более 100%. С 1930 по 1940 год добыча угля возросла в три раза: с 70 до 220 миллионов тонн в год. Подобные темпы сохранились и в первые послевоенные годы. За пятилетку с 1950 по 1955 годы был достигнут прирост в 170 миллионов тонн.

И все же, невзирая на столь бурный рост угольной промышленности, она постепенно теряла лидирующее положение.

В 70-е годы первое место в топливном балансе уверенно заняла нефть – около 35%. Доля каменного угля снизилась до 30%. На третьем месте оказался природный газ – около 20%. Затем шли дрова – 10%. Прочие источники энергии, в том числе электростанции на воде и на атомной энергии, давали всего 5% энергии.

В наши дни первые места занимают нефть и газ – они обеспечивают более две трети топливного баланса.

Почему так получилось? Ведь угля и сегодня предостаточно: его разведанные запасы составляют 1075 миллиардов тонн – 87,5% всех топливных запасов планеты. А все дело в том, что нефть и газ более удобны в эксплуатации. Вот только один пример: уголь в топку бросали лопатами чумазые кочегары; жидкое же и газообразное топлива легко подавать при помощи насосов по трубам, а жечь – форсунками и горелками. Эти удобства особенно видны на транспорте. На сегодняшний день практически вся потребность в топливе судов и тепловозов, самолетов и автомобилей, тракторов и мотоциклов обеспечивается за счет нефти и газа. И такая тенденция, по всей вероятности, сохранится еще долго. Потому что нефть с газом горят лучше любого другого топлива. Так при сгорании 1 кг нефти выделяется 46 тыс. кДж, при сгорании 1м 3 газа – около 38 тыс. кДж, в то время как 1 кг угля дает в лучшем случае только 29 тыс. кДж. Говоря другими словами, теплота сгорания нефти примерно в 1,5 раза выше, чем у угля, и в два с лишним раза превышает теплоту сгорания дров. И с этим тоже приходится считаться.

Характеристики топлива

Свойства топлива зависят главным образом от его химического состава. Основным элементом любого топлива природного происхождения является углерод (его содержание составляет от 30 до 85% массы). В

состав топлива также входят H, O, N, S, зола, вода.

Практическая ценность топлива определяется количеством теплоты,

выделяющейся при его полном сгорании. Так, при сжигании 1 кг древесины выделяется теплота, равная 10,2 МДж, каменного угля - 22 МДж,

бензина - 44 МДж. Эта величина прямо зависит от содержания в топливе

углерода и водорода и обратно - от содержания кислорода и азота.

Другая важнейшая характеристика топлива - его жаропроизводительность, оцениваемая значением максимальной температуры, какую теоретически можно получить при полном сгорании топлива в воздухе. При

сгорании дров, например, максимальная температура не превышает 1600 градусов, каменного угля - 2050, бензина - 2100.

Виды топлива

1.Твердые

Твёрдое топливо - горючие вещества, основной составной частью которых является углерод. К твердому топливу относят каменный уголь и бурые угли, горючие сланцы, торф и древесину. Свойства топлива в значительной степени определяются его химическим составом - содержанием углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Твердое ракетное топливо - твёрдое вещество или смесь отдельных веществ, способных гореть без доступа воздуха, создавая при этом, реактивную тягу двигателя. В зависимости от способа обработки твердое топливо можно разделить на две группы: природное и очищенное. К природному твердому топливу относятся уголь, бурый уголь, торф, древесина и солома. Уголь и торф являются осадком, образующимся в результате распада и разложения растений в древние времена под воздействием высокого давления и недостатка кислорода.

Древесина

Древесина состоит преимущественно из органических веществ (99% общей массы). Элементный химический состав древесины разных пород практически одинаков. Абсолютно сухая древесина в среднем содержит 49% углерода, 44% кислорода, 6% водорода, 0,1-0,3% азота. При сжигании древесины остаётся её неорганическая часть - зола. В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний и другие элементы. Перечисленные химические элементы образуют основные органические вещества: целлюлозу, лигнин и гемицеллюлозы.

Горючий сланец

http://allfuel.ru/c887.html Горючие сланцы, полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы (близкой по составу к нефти). Горючие сланцы состоят из преобладающей минеральной (кальциты, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц, пирит и др.) и органических частей (кероген), последняя составляет 10-30% от массы породы и только в сланцах самого высокого качества достигает 50-70%. Органическая часть является био- и геохимически преобразованным веществом простейших водорослей, сохранившим клеточное строение (талломоальгинит) или потерявшим его (коллоальгинит); в виде примеси в органической части присутствуют измененные остатки высших растений (витринит, фюзенит, липоидинит). В зависимости от соотношений водорослевых и гумусовых компонентов Горючие сланцы разделяются на сапропелитовые и гумитосапропелитовые. Первая группа горючих сланцев отличается от второй повышенным содержанием водорода (8-10%) и низким - гуминовых кислот (0,5%) в органической массе. Сапропелитовые горючие сланцы обладают повышенным выходом смол до 20-30% и теплотой сгорания до 14,6-16,7 Мдж/кг (3500-4000 ккал/кг). Эти показатели у гумито-сапропелитовых Г. с. ниже при равном содержании минеральной примеси. В мировой практике добычи и использования Г. с. диапазон важнейших показателей очень широк.

Сапропель

http://allfuel.ru/c888.html Сапропель - вещество биологического происхождения, образуется под пресной водой при бактериальных процессах при малом доступе кислорода. В зависимости от состава органической и минеральной частей сапропели подразделяют на несколько видов. Помимо кальция, железа, фосфора, сапропель содержит биологически активные вещества - витамины, стимуляторы роста, гормоны, антибиотики и другие.

Торф

http://allfuel.ru/c889.html Торф - горючее полезное ископаемое; образовано скоплением остатков растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, (если меньше, то это заболоченные земли). Содержит 50-60 % углерода. Теплота сгорания (максимальная) 24 МДж/кг. Используется комплексно как топливо, удобрение, теплоизоляционный материал и др.

Уголь

http://allfuel.ru/c890.html Различают: бурые угли, каменные угли, антрациты и графиты. Интересно, что в западных странах имеет место несколько иная классификация: соответственно, лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты (не используется в теплоэнергетике). 1.Бурые угли. Содержат много воды (43 %), и поэтому имеют низкую теплоту сгорания. Кроме того, содержат большое кол-во летучих веществ (до 50 %). Образуются из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и под действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 километра. 2.Каменные угли. Содержат до 12 % влаги (3-4 % внутренней), поэтому имеют более высокую теплоту сгорания. Содержат до 32 % летучих веществ, за счёт чего неплохо воспламеняются. Образуются из бурого угля на глубинах порядка 3 километров. 3.Антрациты. Почти целиком (96 %) состоят из углерода. Имеют наибольшую теплоту сгорания, но плохо воспламеняются. Образуются из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров. Используются в основном в химической промышленности.

Битуминозные пески

http://allfuel.ru/c891.html Битуминозные пески - горючее полезное ископаемое, орг. часть которого представляет собой природный битум. По содержанию битума делятся на богатые, или интенсивные (более 10% по массе битума), средние (5-10%) и тощие (до 5%). Битумы подразделяют на несколько типов: мальты, асфальты, твердые легкоплавкие вещества, асфальтиты, кериты. Содержание смолисто-асфальтеновых веществ в битумах этих типов составляет соответственно 35-60, 60-75, 75-90 и более 90 %. В битумах обнаружено свыше 25 химических элементов.

Порох

http://allfuel.ru/c892.html ПОРОХА - твердые смеси органических и /или неорганических соединений, способные устойчиво (без перехода во взрыв или детонацию) гореть в широком интервале внеш. давлений (0,1-1000 МПа). Пороха-источники энергии используют для сообщения снарядам, ракетам необходимой скорости полета к цели. Пороха характеризуют теплотой сгорания при постоянном объеме, объемом газообразных продуктов u0 и работоспособностью. Для ствольных систем работоспособность выражают работой, которую производят газообразные продукты взрыва 1 кг пороха, так называемой силой пороха.

2.Жидкие

Жидкое топливо представляет собой сложные химические соединения горючих и негорючих веществ. Основными химическими элементами, входящими в состав любого жидкого топлива, являются углерод С, водород Н, кислород О, азот N и сера S. Помимо указанных элементов в составе жидкого топлива имеются влага и негорючие минеральные вещества, образующие при сжигании золу. К жидкому топливу относятся: нефтепродукты, производящиеся путем перегонки сырой нефти; креозот, являющийся продуктом низкотемпературного коксования и возгонки угля; синтетические масла, образующиеся в результате сжижения угля; прочие виды жидкого топлива, например, производящиеся из растений.

Масла

http://allfuel.ru/c913.html Масла - жидкости (кремнийорганические жидкости, эфиры фосфорной, адипиновой и др. кислот, полиалкиленгликоли и др.), применяемые главным образом в качестве смазочных материалов, теплоносителей, компонентов пластичных смазок. В зависимости от того, что составляет основу масел их можно разделить на три вида: минеральные (mineral), синтетические (synthetic, full synthetic) и полусинтетические (teil synthetic, semi-synthetic). Основой минеральных моторных масел являются очищенные масляные фракции нефти. Далее к базовому маслу добавляют минимум 5-6 различных присадок (10-15% и более от всего объема), придающих ему необходимые новые свойства или значительно улучшающих его природные качества.

Спирты

http://allfuel.ru/c914.html Спирты – органическое соединение, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп ОН у насыщенных атомов углерода. По количеству этих групп различают одно- (иногда термин "алкоголи" относят только к одноатомным спиртам), двух- (гликоли), трех- (глицерины) и многоатомные спирты. Спирты, содержащие две группы ОН у одного атома углерода, как правило, неустойчивы. Некоторые из этих соединений, например, стабилизированные внутримолекулярными водородными связями, стабильны. Спирты могут содержать СНО и СО, СООН, CN.

Жидкое ракетное топливо

http://allfuel.ru/c915.html Ракетное Топливо - вещество, подвергающееся химическим, ядерным или термоэлектрическим реакциям. Жидкое ракетное топливо состоит из таких видов горючего, как КЕРОСИН, жидкий ВОДОРОД или ГИДРАЗИН (N 2 H 4), который вступает в реакцию с окислителем, например, с жидким КИСЛОРОДОМ. Твердое ракетное топливо содержит горючее и окислитель в виде порошков. В состав ядерного ракетного топлива входят УРАН и ПЛУТОНИЙ. Разновидности ионного ракетного топлива включают металл ЦЕЗИЙ, который, кипя, выделяет ионы в электрическое поле, которое разгоняет их до больших скоростей.

Эфиры

Эфирные масла - смесь жидких пахучих летучих веществ, выделенных из растительных материалов (дистилляцией, экстракцией, прессованием). Большинство эфирных масел хорошо растворимы в бензине, эфире, липидах и жирных маслах, восках и других липофильных веществах, и очень плохо растворимы в воде. Растворимость эфирных масел в спирте сильно зависит от его крепости (она заметно уменьшается в присутствии воды). Простые эфиры - органические вещества, имеющие формулу R-O-R1, где R и R1 - углеводородные радикалы. Следует, однако, учитывать, что такая группа может входить в состав других функциональных групп соединений, не являющихся простыми эфирами. Сложные эфиры - органические соединения, производные карбоновых или минеральных кислот, в которых гидроксильная группа -OH кислотной функции заменена на спиртовой остаток.

Эмульсии

http://allfuel.ru/c917.html Эмульсиями называются дисперсные системы, в которых дисперсионная среда и дисперсная фаза находятся в жидком состоянии. Эмульсии являются обычно грубодисперсными системами. Эмульсии - это микрогетерогенные системы, состоящие из двух практически взаимно-нерастворимых жидкостей, которые очень сильно отличаются друг от друга по характеру молекул.

Синтетические топлива

http://allfuel.ru/c918.html Синтетическое жидкое топливо - горючие жидкости, получаемые синтетическим путём и применяемые в двигателях внутреннего сгорания. Синтетическое жидкое топливо синтезируют из смеси CO и СО 2 , вырабатываемой из природных газов и угля; процесс проводят при повышенных температуре и давлении и в присутствии катализаторов - Ni, Со, Fe и др. (метод Фишера и Тропша). В зависимости от условий процесса получаемое С. ж. т. содержит различные количества парафиновых и олефиновых углеводородов в основном нормального строения.

Нефтяные топлива

http://allfuel.ru/c1859.html Нефть - горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом, распространённая в осадочной оболочке Земли, являющаяся важнейшим полезным ископаемым. Образуется вместе с газообразными углеводородами обычно на глубинах более 1,2-2 км. Вблизи земной поверхности нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и др. Нефть состоит из различных углеводородов (алканов, циклоалканов, аренов - ароматических углеводородов - и их гибридов) и соединений, содержащих, помимо углерода и водорода, гетероатомы - кислород, серу и азот. Нефть сильно варьируется по цвету (от светло-коричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти чёрной) и по плотности - от весьма лёгкой (0,65-0,70 г/см3) до весьма тяжёлой (0,98-1,05 г/см3). Пластовая Нефть, находящаяся в залежах на значительной глубине, в различной степени насыщена газообразными углеводородами. По химическому составу Нефть также разнообразна. Поэтому говорить о среднем составе Нефть или "средней" Нефть можно только условно. Менее всего колеблется элементный состав: 82,5-87% С; 11,5-14,5% Н.; 0,05-0,35, редко до 0,7% О; 0,001-5,3% S; 0,001-1,8% N. Преобладают малосернистые Нефть (менее 0,5% S), но около 1/3 всей добываемой в мире Нефть содержит свыше 1% S.

Газообразные.

Газообразное топливо делится на природное и искусственное и представляет собой смесь горючих и негорючих газов, содержащую некоторое количество водяных паров, а иногда пыли и смолы. Количество газообразного топлива выражают в кубических метрах при нормальных условиях, а состав - в процентах по объему. Под составом топлива понимают состав его сухой газообразной части. Наиболее распространенное газообразное топливо - это природный газ, обладающий высокой теплотой сгорания. Основой природных газов является метан, содержание которого в газе 76,7-98%. Другие газообразные соединения углеводородов входят в состав газа от 0,1 до 4,5%.В состав горючих газов входят: водород Н 2 , метан СН 4 , другие углеводородные соединения CmHn, сероводород H 2 S и негорючие газы, двуокись углерода СО 2 , кислород О 2 , азот N 2 и незначительное количество водяных паров Н 2 О. Индексы m и n при С и H характеризуют соединения различных углеводородов, например для метана СН 4 m = 1 и n = 4, для этана С 2 Н 6 m = 2 и n = 6 и т. д.

Пропан

Пропан - это сжиженный нефтяной газ (транспортируется под давлением 10-15 атмосфер). Метан - это природный газ (в машине под давлением 200-250 атмосфер). Из-за такой разницы давления этим двум топливам требуются разные баллоны. Для пропана достаточно металлического баллона с толщиной стенок 4-5 мм, а для метана баллоны нужны гораздо толще. Это накладывает ограничение на использование метана в легковых автомобилях. Для метана требуются прочные баллоны способные выдержать такое давление. Чтобы облегчить массу баллонов их делают металлопластиковыми.

Бутан

http://allfuel.ru/c894.html Бутан или водородистый бутил, С 4 Н 10 - простейший предельный углеводород, начиная с которого современные теории допускают возможным появление изомерии, т. е. существование двух или более химических видоизменений, процентный состав и величина частицы которых одинаковы, распределение же элементарных атомов, составляющих частицу, различно. Для формулы C 4 H 10 является возможным существование двух изомеров: нормального бутана или диэтила, СН 3 СН 2 . СН 2 СНз, и изобутана или триметилметана СН(СНз)з. Образуется при действии сухого металлического цинка на йодистый этил C 2 H 5 J; это газ, легко сгущающийся при сильном охлаждении в жидкость, кипящую при 1°; он медленно реагирует с хлором. Присутствие его указано в американской нефти. Изобутан получен при действии цинка на йодистый третичный бутил JC(СНз)з в присутствии воды, причем йод заменяется водородом; газ, трудно сгущаемый в жидкость, кипящую при - 17°, очень легко реагирует с хлором, образуя с ним хлористый третичный бутил СlС (СНз)з.

Метан

http://allfuel.ru/c895.html Метан CH4 – газ без цвета и запаха, почти в два раза легче воздуха. Он образуется в природе в результате разложения без доступа воздуха остатков растительных и животных организмов. Поэтому он может быть обнаружен, например, в заболоченных водоемах, в каменноугольных шахтах. В значительных количествах метан содержится в природном газе, который широко используется сейчас в качестве топлива в быту и на производстве.

Природный газ

Природный газ - смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ. Относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природные газы состоят из метана, этана, пропана и бутана, иногда содержат примеси легкокипящих жидких углеводородов - пентана, гексана и др.; в них присутствуют также углекислый газ, азот, сероводород и инертные газы.

Метан угольных пластов

http://allfuel.ru/c897.html Метан угольных пластов содержится в угленосных отложениях. Метан угольных пластов формируется в результате биохимических и физических процессов в ходе преобразования растительного материала в уголь. Является причиной взрывов в угольных шахтах. Метан угольных пластов - экологически более чистое, чем уголь, и эффективное топливо. Может добываться как самостоятельное ископаемое, и как попутный продукт, получаемый в процессе дегазации шахт перед добычей угля. В процессе дегазации шахты себестоимость добычи метана играет вторичную роль. Средствами дегазации, применяемыми на шахтах России, извлекается от 20 до 30 % общего объема выделяющегося метана.

Рудничный газ

http://allfuel.ru/c898.html Рудничный газ - горючий газ, выделяющийся в каменноугольных шахтах, реже в соляных, металлорудных и серных рудниках. Р. г. бесцветен, легче воздуха, так как состоит в основном из метана, содержит также азот, неон, аргон, водород, углекислый газ, следы этана, пропана, этилена и других углеводородов. Возникает в месторождениях полезных ископаемых в результате разложения органических веществ под воздействием микроорганизмов, тепла, давления, иногда радиации.

Болотный газ

http://allfuel.ru/c899.html Болотный газ - бесцветный газ с очень слабым запахом, простейший углеводород, образующийся в стоячей воде от гниения растительных остатков. Образуется при брожении клетчатки и других растительных остатков в болотном иле без доступа воздуха под влиянием бактерий. Содержит метан CH4 и небольшие количества N2 и СО2.

Биогаз

http://allfuel.ru/c900.html Биогаз - это газ, который получается метановым брожением биомассы. Разложение биомассы на компоненты происходит под воздействием 3-х видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид - бактерии гидролизные, второй кислотообразующие, третий - метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида. Биогаз - смесь газов, в которой преобладают метан (55-65%) и диоксид углерода (35-45%). Биогаз образуется в процессе анаэробного разложения навоза, соломы и других органических отходов. Как источник энергии Биогаз получается в специальных установках (метантенках), в которых сбраживается биомасса остатков продуктов растениеводства, животноводства, навоз, фекалии и т. д.

Лэндфилл-газ

http://allfuel.ru/c901.html Лэндфилл-газ - газ, образующийся в результате анаэробного разложения органических муниципальных отходов. Гниение мусора происходит под воздействием бактерий, принадлежащих к двум большим семействам: асидогенов и метаногенов. Асидогены производят первичное разложение мусора на летучие жирные кислоты, метаногены перерабатывают летучие жирные кислоты в метан CH4 и диоксид углерода CO2. В результате лэндфилл-газ состоит из примерно 50% метана CH4, 50% CO2, включая небольшие примеси H3S и органических веществ.

Гидрат метана

http://allfuel.ru/c902.html Гидрат метана – это кристаллическая клатратная структура из воды и метана. Актуальность всестороннего изучения Гидрата метана связана с тем, что он широко распространен в природе и рассматривается как перспективный источник топлива. По некоторым оценкам мировые запасы Гидрата метана могут дать вдвое больше энергии, чем можно получить из ископаемых видов топлива.

Водород

http://allfuel.ru/c903.html Водород - бесцветный газ, без вкуса и запаха, по виду не отличающийся от воздуха. Впервые замечен он был Парацельсом в первой половине XVI века; но только Лемери, в конце XVII века, отличил Водород от обыкновенного воздуха, показав его горючесть. Более подробно изучил это вещество Кавендиш в прошлом столетии. Это самый легкий газ: один литр Водород, при 0°и 760 мм. давления, весит 0,089538 гр. для широты 45° и при уровне моря. Плотность относительно воздуха - 0,06949, т. е. Водород почти в 141/2 раз легче воздуха; благодаря этому он удерживается на некоторое время в сосуде, обращенном открытым горлом книзу, и очень быстро улетает при приведении сосуда в нормальное положение.

Сжатый природный газ (CNG)

Сжатый природный газ CNG - это практически чистый метан. Он транспортируется по магистральным газопроводам и используется для тепло- и электростанций, промышленных предприятий, а также для бытовых целей. По газопроводу метан идет под давлением 50–70 АТ. А в квартиры подается под низким давлением, чуть превышающим атмосферное.

Продукты газификации твёрдого топлива

http://allfuel.ru/c905.html Газификация топлив, превращение твёрдого или жидкого топлива в горючие газы путём неполного окисления воздухом (кислородом, водяным паром) при высокой температуре. При Газификация топливо получают главным образом горючие продукты (окись углерода и водород).Газифицировать можно любое топливо: ископаемые угли, торф, мазут, кокс, древесину и др. Газификация топливо проводят в газогенераторах; получаемые газы называются генераторными. Их применяют как топливо в металлургических, керамических, стекловаренных печах, в бытовых газовых приборах, двигателях внутреннего сгорания и др. Кроме того, они служат сырьём для производства водорода, аммиака, метанола, искусственного жидкого топлива и др.

Смеси

Газообразное топливо представляет собой смесь горючих и негорючих газов. Горючая часть состоит из предельных (?СnH3n+2) и непредельных (?СnH3n) углеводородов, водорода Н2, окиси углерода СО, и сернистого водорода (Н2S). В состав негорючих элементов входит азот (N2), углекислый газ (СO2)и кислород (О2). Составы природного и искусственного газообразных топлив различны. Природный газ характеризуется высоким содержанием метана (СH4), а также небольшого количества других углеводородов: этана (С2H6), пропана (С3H8), бутана (С4H20), этилена (С2H4), и пропилена (С3H6). В искусственных газах содержание горючих составляющих (водорода и окиси углерода) достигает 25-45%, в балласте преобладают азот и углекислота – 55-75%.

1. Нетипичные топлива

Ракетное топливо - вещество или совокупность веществ, представляющих собой источник энергии и рабочего тела для ракетного двигателя. Ракетное топливо должно удовлетворять следующим основным требованиям: иметь высокий удельный импульс, высокую плотность, требуемое агрегатное состояние компонентов в условиях эксплуатации, должно быть стабильным, безопасным в обращении, нетоксичным, совместимым с конструкционными материалами, иметь сырьевые ресурсы и др. Ядерное топливо, которое используется в ядерных реакторах для осуществления ядерной цепной реакции деления. Существует только одно природное ядерное топливо - урановое, которое содержит делящиеся ядра 235U, обеспечивающие поддержание цепной реакции (ядерное горючее), и т. н. "сырьевые" ядра 238U, способные, захватывая нейтроны, превращаться в новые делящиеся ядра 239U, не существующие в природе вторичное горючее.

Ядерное топливо

http://allfuel.ru/c919.html Ядерное топливо - различные химические и физические формы УРАНА и ПЛУТОНА, используемые в ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРАХ. Жидкие виды топлива применяются в гомогенных реакторах; в гетерогенных реакторах используются различные формы топлива - чистые металлы и сплавы, а также оксиды и карбиды. Ядерное топливо обязательно должно иметь высокую теплопроводность, быть устойчивым к радиационному повреждению и доступным для производства. Служит для получения энергии в ядерном реакторе. Обычно представляет собой смесь веществ (материалов), содержащих делящиеся ядра (например, 239Pu, 235U). Иногда ядерное топливо называют также ядерным горючим.

Термоядерное топливо

Термоядерное топливо - относящийся к ядерным реакциям при сверхвысоких температурах. Термоядерная установка. Термоядерное оружие. Термоядерное топливо. Термоядерная реакция (реакция слияния атомных ядер лёгких элементов, протекающая при сверхвысоких температурах и сопровождающаяся огромным выделением энергии. Термоядерная реакция реакция слияния (синтеза) легких атомных ядер в более тяжелые, происходящая при сверхвысоких температурах и сопровождающаяся выделением огромного количества энергии.

Ракетное топливо

http://allfuel.ru/c921.html Ракетное топливо - вещество, комбинация, или смесь веществ используемое в двигателях ракет самых разнообразных конструкций и принципа действия для получения реактивной тяги и ускорения ракеты. Понятие ракетного топлива в настоящее время имеет очень широкое толкование, так как с развитием ракетной техники и разработкой ракетных двигателей основаных на различных принципах, появились новые способы ускорения рабочих тел. Так например ядерный ракетный двигатель, ионный и т. д. Поэтому понятие ракетного топлива как некой горючей жидкости и окислителя не будет отражать весь возможный диапазон ракетных топлив, от химических одно- и двухкомпонентных, до ядерных и термоядерных, а также использования антивещества. Ракетное топливо подразделяется на разнообразные группы, типы и виды, и такое же подразделение имеет место при рассмотрении отдельных видов ракетных топлив.

5.Перспективы развития. Биотоплива.

В мире все больше говорят о необходимости замены нефти, угля и газа на биотоплива. Отголоски уже доходят и до России, где, впрочем, пока немногие понимают, что же это такое на самом деле. В прессе иногда можно встретить рассказы о чудесных веществах, совершенно не загрязняющих окружающую среду и более эффективных, чем бензин, керосин и дизельное топливо.

В действительности ничего принципиально нового в биотопливах нет. Биотоплива использовались тысячелетиями и для многих остаются единственным источником тепла и средством приготовления пищи. Главным биотопливом были и остаются дрова, причем их экологичность совсем не очевидна - достаточно лишь вспомнить о неконтролируемой вырубке лесов. Впрочем, теперь под словом "биотоплива" редко подразумевают дрова. Речь, как правило, идёт о более высокотехнологичных продуктах, получаемых из сельскохозяйственных культур или отходов переработки растительного и животного сырья. С возобновляемостью у них все в порядке, чуть сложнее обстоит дело с вредными выбросами. Сторонники говорят, что биотоплива меньше загрязняют атмосферу, а противники возражают, что при сгорании биотоплив выделяются те же продукты, что и при сжигании ископаемых топлив.

Истина же, как водится, лежит посередине. Действительно, в процессе сгорания и тех, и других топлив образуются, главным образом, углекислый газ, вода и несколько примесей, многие из которых являются вредными: моноксид углерода, оксиды азота, углеводороды и т.п. Наибольшее внимание обычно уделяется вредным компонентам выхлопа и одному из виновников парникового эффекта - углекислому газу.

Одним из главных преимуществ биотоплив называют сокращение выбросов парниковых газов. Это, однако, не означает, что при сгорании биотоплив образуется меньше диоксида углерода (хотя и такое возможно). При сгорании биотоплива в атмосферу возвращается углерод, который ранее поглотили растения, поэтому углеродный баланс планеты остаётся неизменным. Ископаемые топлива - совсем другое дело: углерод в их составе миллионы лет оставался "законсервированным" в земных недрах. Когда он попадает в атмосферу, концентрация углекислого газа повышается.

В том, что касается вредных выбросов, биотоплива несколько выигрывают у нефтяных. Большинство исследований показывают, что биотоплива обеспечивают снижение выбросов моноксида углерода и углеводородов. Кроме того, биотоплива практически не содержат серы. Вместе с тем, несколько увеличивается выброс оксидов азота, вдобавок, при неполном сгорании многих биотоплив в атмосферу попадают альдегиды. Но, в целом, по уровню вредных выхлопов биотоплива выигрывают у нефтяных.

Видов топлив из биомассы предлагается великое множество. Это и биогаз - метан, получаемый за счет разложения органических остатков (например, навоза) бактериями, и твердые топлива, но больше всего разговоров идет о биотопливах для автомобилей: этаноле и "биодизеле".

Тем более, если брать нынешнюю цену за баррель нефти (около 100$), то открываются невостребованные возможности производства альтернативных видов топлива, которые доселе были попросту нерентабельны ввиду дороговизны. Повышение цены на нефть более чем в два раза за последние три года так или иначе должно было "вывести" в рентабельность ряд проектов, положенных ранее под сукно до лучших времён.

Нефть – не единственное сырьё для получения высокооктановой органики для двигателя нашего автомобиля. Разумеется, ветряк на автомобиль не поставишь, равно как ядерный или термоядерный реактор; аккумуляторы для работы в качестве источника энергии для двигателя автомобиля, значительно усовершенствованные в последнее время в плане ёмкости, всё же пока не дают идеального решения.

Раз уж природа, запасая на будущее ископаемые виды органики, не предусмотрела многочисленности людского племени и его алчности, придётся человечеству обратить свой взор на органику, растущую вокруг и самостоятельно придумывать способы создания горючки из подручных и, по возможности, возобновляемых источников.

Логичный выход на ближайшее время – поиски среди альтернативных способов синтеза высокооктановой органики, без применения истощающихся ископаемых ресурсов. Способов таких множество, один из наиболее популярных ввиду сравнительно низкой себестоимости производства - это получение спирта средствами возобновляемых природных ресурсов, сиречь, из биомассы с грядки. Получаемый таким способом спирт можно заливать в бак в чистом виде, можно для дополнительной экономии смешивать с продуктами перегонки нефти. Всё бы хорошо, да мест с подходящим климатом, где можно выращивать кукурузу да пшеницу для перегонки в спиртовое топливо с достаточной рентабельностью, ограниченное количество.

По сути, водоросли – это та же органика, прекрасно подходящая для получения биодизельного топлива, разве что, обеспечивает отличный выход биомассы на каждый квадратный метр культивируемых площадей - в отличие от "сухопутных" растений; не содержит серы и других токсичных веществ - в отличие от нефти; наконец, отлично разлагается микроорганизмами и, главное, обеспечивает высокий процент выхода готового к использованию топлива: для некоторых типов водорослей - до 50% от исходной массы!

6.Использование Спиртов в качестве топлива.

Использование спиртов в качестве топлива для автомобильных двигателей - давно не новость. Разработчики первых двигателей внутреннего сгорания уделяли спиртовым моторам не меньше внимания, чем бензиновым. Спирты имеют высокие октановые числа - более 100 единиц, но меньшую по сравнению с нефтяными топливами теплоту сгорания (при сгорании топлива выделяется меньше энергии, мощность падает, а расход топлива увеличивается).

Начало крупномасштабной добычи нефти сделало применение спирта в качестве моторного топлива невыгодным. Спиртовые топлива стали нишевым продуктом: например, на метиловом спирте работают двигатели мотоциклов для спидвея и многих спортивных картов. Спиртовое автомобильное горючее пользуется определённой популярностью в Бразилии, где нет больших запасов нефти, но зато есть идеальные условия для выращивания сахарного тростника и производства из него дешевого спирта.

Помимо этанола и метанола, в качестве моторных топлив предлагается использовать и другие спирты. Компании BP и Du Pont делают ставку на бутанол.

Наибольшее внимание сейчас уделяется именно этиловому спирту. В лентах научно-технических и экономических новостей сообщения о планах по строительству новых заводов появляются чуть ли не каждый день. В США сахарный тростник не растет, поэтому главным источником биоэтанола должна стать кукуруза. "Царицей полей" дело, впрочем, не ограничивается: в ход планируется пустить все - от картофеля и пшеницы до различных органических отходов. Ряд стран планируют наладить экспорт биоэтанола в США и другие государства, заинтересованные в переходе на спиртовое горючее. Бразилия планирует к 2025 г. заменить тростниковым спиртом до 10% потребляемого в мире бензина.

Бензиновые двигатели, в общем случае, не годятся для использования спиртового топлива, хотя конструктивные изменения для перевода их на спирт минимальны. Часто удается ограничиться использованием стойких к спиртам материалов и установкой элементов для отделения водяного конденсата. В настоящее время многие ведущие автопроизводители выпускают универсальные двигатели, способные работать на бензине, спирте или их смесях. При использовании смесей бензина с небольшим количеством спирта (до 10%) топливо, как правило, подходит и для обычных бензиновых двигателей.

Именно смесевыми топливами сейчас наиболее увлечены в мире. Смеси бензина с этанолом обычно обозначают буквой E (от слова этанол) и числом, показывающим содержание спирта в процентах. Наиболее распространено топливо E10 или газохол, содержащее 10% этанола. Оно широко используется в Дании, Таиланде и других странах. В США топливо E10 набирает популярность из-за вступивших в силу ограничений на применение в бензине эфиров.

Заключение.

Несмотря на огромное разнообразие видов топлива, основными источниками энергии остаются нефть, природный газ, и уголь. Положение дел 100 лет назад было освещено Менделеевым. Первые два ископаемых топлива закончатся в ближайшем будущем. Нефтяные топлива обладают особой ценностью для транспортных средств (основных потребителей энергии), в силу удобства перевозки, поэтому в настоящий момент ведутся исследования по использованию угля для выработки жидких топлив, в том числе и моторных. Также огромны запасы ядерного топлива, однако его использование накладывает высокие требования к безопасности, высокие затраты на подготовку, эксплуатацию и утилизацию топлива и попутных материалов.

Мировое потребление ископаемых топлив составляет около 12 млрд т. у.т. в год. По данным BP Statistical review of World Energy потребление ископаемого топлива составило:

В Европейском союзе (EU-15) - 1396 млн тонн нефтяного эквивалента (2,1 млрд т. у.т.)

• 45 % - нефть, 25 % - газ (природный), 16 % - уголь, 14 % - ядерное топливо

В США - 2235 млн тонн нефтяного эквивалента (3,4 млрд т. у.т.)

• 40 % - нефть, 27 % - газ (природный), 26 % - уголь, 8 % - ядерное топливо

Доля возобновимых источников энергии в энергобалансах

Европы - 5 %

По приблизительным оценкам энергопотребление России составляет 1,3 млрд т. у.т. в год.

6 % - ядерное топливо

4 % - возобновимые источники

За последние 20 лет мировое энергопотребление возросло на 30 % (и этот рост, по-видимому, продолжится в связи ростом потребности бурно развивающихся стран азиатского региона). В развитых странах за тот же период сильно изменилась структура потребления - произошло замещение части угля более экологичным газом (Европа и прежде всего Россия, где доля газа в потреблении составила до 40 %), а также возросла с 4 % до 10 % доля атомной энергии.

Характеристика и виды риска». Выполнила студентка: Шалабина А.А. ... результате перерасхода материалов, сырья, топлива , энергии, а так же за... низкая дисциплина поставок, перебои с топливом и электроэнергией; физический и моральный...

Топливо в структуре энергетических ресурсов

Курсовая работа >> Физика

И бурый угли являются наиболее распространенными видами топлива , обеспечивающими надежное развитие энергетики. 2. ... содержания кислорода и азота. Другая важнейшая характеристика топлива - его жаропроизводительность, оцениваемая значением максимальной...