Реактивное топливо

Реактивные топлива, предназначены, как видно из названия, для реактивных моторов самолетов, вертолетов или ракет. Во всем мире производится примерно 5 % реактивного топлива от общего объема перерабатываемой нефти (около 2 % - на территории Европы и развивающихся стран и 3 % - на территории Северной Америки). Вес топлива достигает от 30 до 60 % взлетной массы самолета. Таким образом, роль топлива нельзя недооценивать.

Свойства реактивного топлива

К основным качествам реактивного типлива можно отнести:

• хороший уровень испаряемости для гарантии полного сгорания
• высокий уровень полноты и теплоты сгорания, которые определяют дальность полета самолета
• хорошая прокачиваемость, а также низкотемпературные параметры, чтобы гарантировать бесперебойную подачу топлива в камеру сгорания
• низкая подверженность к образованию отложений, которая характеризуется высоким уровнем химической и термоокислительной стабильности
• отлично совмещается с другими материалами вследствие низких противокоррозионных свойств в отношении металлов. Кроме этого, не взаимодействует с резиновыми техническими изделиями
• высокие противоизносные показатели, которые обусловливают незначительное изнашивание деталей топливной аппаратуры
• антистатические параметры, которые минимизируют накопление зарядов статического электричества, вследствие чего гарантируется пожаробезопасность при заправке летательных аппаратов.

Главным образом электризация происходит на фильтрах, в особенности на фильтрах тонкой очистки. Процесс электризации топлива во время фильтрации иногда увеличивается в 200 раз. По этой причине с повышением требований к чистоте топлива, т.е. с повышением тонкости фильтрации существенно возрастает вероятность воспламенения топливо-воздушных смесей от разрядов статического электричества. Разработаны разные технические методы защиты от статического электричества:

• нейтрализаторы 
• азотирование воздушных подушек над топливом
• антиэлектризующие фильтры. 

Но они помогают справиться с проблемой лишь локально. На сегодняшний день только добавление антистатических присадок помогает гарантировать безопасность прокачки топлив и заправки авиатехники и танкеров.

Виды реактивных топлив

Реактивное топливо выпускают разных марок и состава. Реактивные топлива создают для самолетов дозвуковой авиации по ГОСТ 10227-86 и для сверхзвуковой авиации по ГОСТ 12308-89. Первый документ предусматривает изготовление пяти марок топлива: ТС-1, Т-1, Т-1С, Т-2 и РТ. По второму документу создают две марки топлива: Т-6 иТ-8В.
Наиболее часто сегодня применяются лишь две марки реактивного топлива:

• ТС-1 (высшего и первого сортов)
• РТ (высшей категории качества).

Главным сырьем для создания реактивных топлив является среднедистиллятная фракция нефти, процесс выкипания которой происходит при температуре от 140 до 280°C.
Рассмотрим более подробно все марки реактивных топлив:

• ТС-1. Принимая во внимание количество меркаптанов и общей серы в дистиллятах, такое топливо производят методом прямой перегонки или в смеси с гидроочищенным или демеркаптанизированным компонентом, с получением смесевого топлива. Доля гидроочищенного продукта в смеси должна быть менее 70%, чтобы избежать существенного уменьшения противоизносных качеств. Метод гидроочистки допустимо использовать в том случае, если в керосиновых дистиллятах нефти объем общей и меркаптановой серы не соответствует стандартным нормативам, а метод демеркаптанизации используют, если стандарту не соответствует лишь объем меркаптановой серы
• Т-1 получают вследствие прямой перегонки малосернистых видов нефти нафтенового основания, пределы выкипания которых составляют от 130 до 280 °С. В такой топливе находится много нафтеновых кислот. Оно отличается высоким уровнем кислотности, из-за чего оно проходит процедуру защелачивания с дальнейшей водной промывкой, чтобы удалить натриевые мыла нафтеновых кислот. Наличие значительного количества гетероатомных соединений, в основном кислородсодержащих, обусловливает, с одной стороны, относительно хорошие противоизносные свойства и достаточно приемлемую химическую стабильность топлива, с другой - низкую термоокислительную стабильность. В результате многолетнего опыта использования топлива Т-1 в авиации стало ясно, что из-за низкой термоокислительной стабильности такое топливо для реактивных двигателей отличается повышенными смолистыми отложениями в моторе НК-8, которым оборудовано большинство самолетов гражданской авиации (ТУ-154, ИЛ-62, ИЛ-76). Эта характеристика практически в 2 раза снижает период эксплуатации мотора. Использование такого топлива ограниченно 
• Т-2 (первая категория качества). Этот вид топлива является результатом прямой перегонки широкого фракционного состава. Температура выкипания составляет от 60 до 280 °С. В нем содержится до 40 % бензиновой фракции, в результате чего оно характеризуется высоким давлением насыщенных паров и низкой вязкостью и плотностью. Используется не часто и является резервным по отношению к топливам ТС-1 и РТ
• топливо РТ создают методом гидроочистки прямогонных дистиллятов с пределами выкипания 135-280 °С. Сырьем для гидроочистки берутся дистилляты. Таким образом, вследствие очень высокого количества общей и меркаптановой серы, невозможно добиться получения топлива ТС-1. В процессе гидроочистки из нефтяного дистиллята убирают агрессивные и нестабильные компоненты, в которых содержится сера, азот и кислород. В результате таких действий существенно возрастает уровень термической стабильности, а также уменьшается коррозионная агрессивность топлива. Такое топливо в полной мере соответствует нормативам, которые предъявляются к реактивным топливам высшего класса

Требования к реактивным топливам

К высококачественным реактивным топливам предъявляются следующие нормативные требования:

• гарантия требуемого уровня испаряемости топлива
• низкая температура начала кристаллизации (ниже -600С)
• высокий показатель теплоты сгорания топлива (самая низкая теплота сгорания не должна быть меньше 43120 кДж/кг)
• низкая склонность к формированию отложений (нагар, определяющийся объемом ароматических углеводородов и длительностью окислительного процесса). Количество ароматических углеводородов для дозвуковой авиации не должны превышать 22%, для сверхзвуковой – менее 10%, для марки Т-6 и для Т-8В – менее 22%
• термоокислительная устойчивость. На протяжении 4-5 часов при температуре 1500С, определяют объем осадка, он должен быть меньше 8 мг/100см3
• низкий уровень коррозионной активности (агрессивности), определяют количеством общей серы. Недопустимо присутствие кислот, щелочей и механических примесей
• йодным числом определяется объем непредельных углеводородов, которые образуются во время ректификации. Их количество должно быть менее 1 грамма на 100 грамм продукта.

Требования, которые предъявляют к качеству котельных и тяжелых моторных топлив, определяются следующими характеристиками:

• вязкость 
• содержание серы
• теплота сгорания
• температура застывания и вспышки
• объем воды
• механические примеси и зольность.

Показатель вязкости помогает определиться с методами и продолжительностью сливно-наливных операций, условиями транспортировки и перекачки, гидравлическим сопротивлением при транспортировке по трубопроводам, а также выяснить эффективность работы форсунок. От вязкости зависит способность отстаивания от воды. С повышением уровня вязкости, сложнее отделяется вода. По химическому составу во всех темных топливах присутствуют твердые парафины, асфальто-смолистые компоненты.
Количество серы определяется показателями нефти, из которой получают мазут. Легкие дистилляты темных видов топлива могут содержать серу в форме разных соединений.
Показатель теплоты сгорания отвечает за расход топлива, измеряется в кДж/кг, т.е. представляет собой выделение тепла на единицу топлива. ГОСТ определяет низшую теплоту сгорания, как теплоту сгорания, без учета расхода тепла на конденсацию паров воды. Тогда как высшая теплота сгорания представляет собой показатель, учитывающий расходы тепла на конденсацию воды. Теплота сгорания находится в зависимости от химического состава, а также от соотношения углерод-водород.
На сегодняшний день наиболее широко используют топлива двух марок:

• ТС-1 (высшего и первого сортов)
• РТ (высшего класса).

Главным сырьем для создания вышеперечисленных видов топлива является среднедистиллятная фракция нефти, которая выкипает при температуре от 140 до 280°С.