• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

КОРОЗІЙНІСТЬ І СТАБІЛЬНІСТЬ БЕНЗИНІВ

Корозію металів (резервуарів, цистерн, двигунів автомобілів, паливної і випускної системи, баків) може спричинювати бензин як в рідкому, так і в газоподібному стані, якщо в його складі є корозійні сполуки, а також деякі сполуки відпрацьованих газів. Вуглеводні, які е основною складовою палив, корозії не викликають. Корозійні властивості бензинів залежать від вмісту в них водорозчинних (неорганічних) кислот та лугів, органічних кислот та сірчаних сполук.

Водорозчинні кислоти та луги спричинюють сильну корозію практично всіх металів, тому вміст їх в паливах недопустимий. Вони можуть залишитись у паливі внаслідок недоброякісного технологічного процесу очистки та нейтралізації.

Органічні кислоти завжди є у складі бензинів. Вони мають меншу корозійність порівняно з корозійністю неорганічних кислот. Найбільшу небезпеку вони становлять для кольорових металів, передусім, для свинцю, міді, цинку та їх сплавів. Агресивність органічних кислот залежить від молекулярної маси органічних кислот, температури, наявності вологи та деяких інших факторів. Із зменшенням молекулярної маси органічних кислот, підвищенням температури корозія збільшується. При зберіганні вміст органічних кислот збільшується за рахунок окислення бензину.

Сірчані сполуки, що можуть бути в нафтопродуктах, умовно розподіляються на активні та неактивні. Активні сірчані сполуки (елементарна сірка, сірководень, меркаптани) спричинюють корозію будь-яких металів у різних умовах, тому вміст їх у паливах недопустимий. Сірководень і меркаптани є токсичними речовинами, мають різкий неприємний запах.

Найбільш корозійно-агресивним з активних сірчаних сполук е сірководень. Він активно реагує з цинком, міддю, латунню та залізом з утворенням сульфідів.

Меркаптани взаємодіють майже з усіма металами з утворенням меркаптидів і руйнують їх. З вуглеводнів меркаптани найбільш енергійно реагують з ненасиченими, при цьому відбувається конденсація з утворенням смол. Достатньо незначної кількості меркаптанів у паливах, щоб різко підвищити смолоутворення і корозійне зношування двигуна.

Елементарна сірка реагує з міддю, сріблом навіть при звичайних температурах. На залізо вона діє при підвищених температурах. При температурах 150-160 °С елементарна сірка реагує з парафіновими та нафтеновими вуглеводнями.

Неактивні сірчані сполуки (сульфіди, дисульфіди, тіофени та ін.) самі не кородують метали, корозію спричинюють продукти їх згоряння. При згорянні сірчаних сполук, незалежно віх їх складу, утворюються сірчаний і сірчистий ангідриди. При температурах, коли можлива конденсація водяних парів, що утворюються при згорянні палива, відбувається електролітична корозія. Під час пуску та прогрівання двигуна ангідриди утворюють з вологою кислоти:

S0₃ + Н₂0 - H₂S0₄; S0₂ + Н₂О -> H₂SO₃

Відбувається так звана рідинна корозія металів сірчаними сполуками. Оксиди сірки (ангідриди) у відпрацьованих газах при розчиненні у воді, що конденсується, спричинюють корозію випускної системи. Корозія відбувається також при дії оксидів азоту, що утворюються при згорянні паливо-повітряної суміші. Особливо корозійні процеси помітні при роботі двигунів на змінних і низькотемпературних режимах, у зимовий період під час пуску і прогрівання двигуна, при високій вологості повітря. Відпрацьовані гази з оксидами, що прориваються в оливний картер, при наявності вологи утворюють кислоти, які спричинюють корозію металів, погіршують антикорозійні властивості оливи.

При роботі прогрітого двигуна під впливом сірчаного ангідриду відбувається газова корозія циліндрів, поршня, випускних клапанів.

Корозійна дія сірчаними сполуками залежить від їх загального вмісту в паливах, кількості утворених оксидів сірки та температури. При загальному вмісті сірки в паливі в кількості 0, 07% на долю SO₂ в продуктах згоряння припадає 0, 004%; при вмісті сірки в кількості 0, 38% вміст SO₂ в продуктах згоряння складає 0, 019%.

Від загального вмісту сірки і температури залежить інтенсивність газової корозії. При меншому вмісті сірки в паливі необхідні більш високі температури для початку газової корозії. Так, при вмісті сірки в паливі в кількості 0, 01% температура початку газової корозії складає 1040 °С; при 0, 07% сірки - 1015 °С; при 0, 15% - температура знижується до 960 °С.

Повне видалення сірки з палив є недоцільним економічно (бо це - дорогий процес) і практично (підвищується зношування двигуна). Обмеженою кількістю сірки в бензині вважається 0, 01%. Таким чином, чим більший вміст сірчаних сполук у паливі, тим більше корозійне зношування двигуна і випускної системи. Корозійне зношування двигуна залежить також від його технічного стану, якості оливи та конкретних умов експлуатації.

Бензин від моменту виготовлення до його згоряння у двигунах проходить складний шлях транспортування, перекачування, зберігання і піддається впливу різних факторів, які спричинюють зміну його якості. Можуть змінитися (іноді в значній мірі) колір і запах бензину, його випаровування, антидетонаційні властивості, здатність до нагаро-, лакоутворення тощо. Все це впливає на роботу і моторесурс двигуна, витрати ПММ, склад відпрацьованих газів.

Під час перекачування, при інших видах транспортування та зберігання бензину втрачаються легкі фракції за рахунок випаровування, втрати бензину відбуваються з баків автомобілів. У табл. 22 наведені дані про втрати бензину з резервуара протягом одного місяця.

Таблиця 22. Втрати бензину за один місяць із резервуара (середня кліматична зона)

Щоб зменшити втрати бензину, треба заповнювати резервуари повністю, зменшувати температуру зберігання та амплітуду її коливання, використовувати резервуари з "плаваючими" покрівлями, понтонами, поверхневим шаром з пластмасових мікрокульок або спеціальної піни тощо, обладнувати резервуари спеціальними системами для вловлювання парів бензину (газова обв'язка).

Втрати бензину, отже, забруднення оточуючого середовища, залежать також від кількості зливо-наливних операцій: чим їх більше, тим більші збитки (табл. 23).

При наливанні бензину в цистерну з кожним 1 м³ повітря, що витискається із цистерни, втрачається 2-3 кг бензину.

Таблиця 23. Втрати бензину за рік за рахунок зливо-наливних операцій

Примітка:чисельник - втрати бензину для середньої кліматичної зони; знаменник -для південної кліматичної зони.

При втраті легких фракцій фракційний склад палива стає важчим, погіршуються пускові властивості, дещо зменшується октанове число, збільшується імовірність нагароутворення. Практично ці погіршення якості спостерігаються при втратах бензину більше 2%. Здатність бензину зберігати однорідність і фракційний склад називають фізичною стабільністю.

В бензині може з'явитися тверда фаза у вигляді кристаликів льоду або вуглеводнів. У даному разі не розглядаються випадки попадання води ззовні. Вода з'являється в бензині в результаті поглинання її з повітря.

Розчинність води в бензинах залежить від їх хімічного складу, зокрема, вмісту ароматичних вуглеводнів: чим більший їх вміст у бензині при однаковому фракційному складі, тим більша розчинність води. Розчинність води в деяких вуглеводнях становить:

н. пентан - при температурі 25 °С - 0,011%;

н. гептан - при температурі 25 °С - 0,015%;

бензол - при температурі 22 °С - 0,066%;

толуол - при температурі 22 °С - 0,052%;

ксилол - при температурі 22 °С - 0,038%.

При зниженні температури розчинність води в бензині змен­шується, вона виділяється з палива. Бензини з великим вмістом ароматичних вуглеводнів спроможні поглинати більше вологи порівняно з низькооктановими бензинами, що містять у своєму складі незначну кількість ароматичних вуглеводнів. З підвищенням температур кипіння палив та зменшенням вмісту ароматичних вуглеводнів в їх складі розчинність води в них зменшується (табл. 24).

Таблиця 24. Розчинність води у паливах залежно від вмісту ароматичних вуглеводнів

Тверді вуглеводні можуть випадати при зниженні температури навколишнього середовища (це насамперед стосується бензолу та деяких інших вуглеводнів при певній їх концентрації в паливі); може мати місце розшарування палива при використанні бензино-спиртових та деяких інших паливних сумішей. Тому в умовах зберігання та експлуатації слід систематично контролювати фазову однорідність палива.

Перед експлуатацією паливо зберігається протягом різного терміну і в різних умовах: у підземних і наземних резервуарах; рухомих ємкостях, великій і малій тарі, баках автомобіля. При зберіганні воно піддається якісним змінам. Здатність палива не змінювати свого первісного хімічного складу при зберіганні називається хімічною стабільністю. Бензин при зберіганні окислюється, внаслідок чого змінюється його склад. При окисленні відбуваються конденсація і полімерізація вуглеводнів з утворенням смол. Окислення бензину і його ступінь залежать від хімічного складу бензину та умов зберігання. Чим більше в бензині міститься ненасичених вуглеводнів, тим швидше він окислюється.

При окисленні незафарбований бензин набуває кольору від світло-жовтого до коричневого відтінку, з'являється різкий запах, на дні ємкості утворюється смолистий шар, слабко розчинений у бензині, підвищується кислотність, дещо зменшується октанове число. В табл. 25 наведена зміна показників якості крекінг-бензину при зберіганні протягом 6-ти місяців.

Таблиця 25. Зміна показників якості крекінг-бєнзину при зберіганні

Смоли складаються, в основному, з вуглецю, кисню та водню: вуглець - 70-72%, водень - 6-4%, кисень - 20-21 %. До складу смол входить сірка.

Смоли, що утворюються при зберіганні бензину і осідають на дно резервуара як "смолистий" шар, у своєму складі містять залізні солі органічних кислот.

При великому вмісті смол у бензині його не можна використовувати, тому що робота двигуна на такому паливі порушується. Під час утворення горючої суміші важкі сполуки не випаровуються, а залишаються у вигляді конденсату і відкладаються на всмоктувальних трубопроводах і клапанах. Значне накопичення смол зменшує площу перерізу трубопроводів, що знижує подачу палива, потужність і економічність двигуна. На штоках клапанів смоли під впливом високих температур поступово перетворюються в густі, важкорозчинні високомолекулярні сполуки, які зумовлюють зависання і прогоряння клапанів, відбувається їх "закоксування".

Пригорання, зависання, прогар впускних клапанів пов'язані з великим вмістом смол у паливі, його низькою стабільністю, невідповідністю з компонентним складом або з технічним станом і умовами роботи двигуна. Для очистки клапанів пропонуються спеціальні добавки до палив, для цього вони повинні мати велику розчинну здатність. Добавки розчиняють смолисті речовини на клапанах, але не спроможні розчинити тверді частки (кокс, метал тощо), які у твердому стані як механічні домішки можуть попасти в зазори поршневих кілець, на поверхню циліндро-поршневої групи, далі - в моторну оливу, підвищуючи механічне зношування двигуна.

У разі необхідності паливну апаратуру, як показав досвід, доцільніше промивати, від'єднуючи її від двигуна і паливного бака.

Для запобігання утворення вуглистих відкладень на цилиндpax і поршнях, зменшення їх зношування пропонуються спеціальні добавки до палив. Основне призначення більшості з них полягає у змащуванні верхньої частини циліндрів двигуна і клапанів. Для виконання ролі мастильного матеріалу добавкою в складі бензину необхідно підвищувати температуру википання і в'язкість речовин, які входять до складу добавки. Використання значної кількості речовин, що підвищують розчинну здатність палива і сприяють покращенню мастильних властивостей, може спричинити негативні явища, пов'язані з неповним згорянням палива.

Смоли, попадаючи в циліндри двигуна, утворюють нагари. Це спричинює підвищення ступеня стиснення, і може виникнути детонація. Для бездетонаційного згоряння при цьому потрібен бензин з вищим октановим числом.

Нагари, що утворюються із смол у камері згоряння, часто є причиною розжарювального запалювання. Процес згоряння при розжарювальному запалюванні відбувається з нормальною швидкістю, часто без детонації. Розжарювальне запалювання можна визначити, вимкнувши систему запалювання. Двигун продовжує працювати при вимкненій системі запалювання внаслідок сильного перегрівання. При розжарювальному запалюванні спалах робочої суміші відбувається не від електричної іскри, а від перегрітого нагару і перегрітих ділянок камери згоряння. Розжарювальне запалювання може відбуватися самостійно, а може супроводжуватись детонацією (внаслідок зменшення об'єму камери згоряння).

Здебільшого розжарювальне запалювання відбувається у високофорсованих бензинових двигунах, що працюють на бензинах з металевими антидетонаторами, на бензинах з великим вмістом ароматичних вуглеводнів, при використанні не відповідній даному двигуну оливі (дизельній чи авіаційний). Розжарювальне запалювання робить процес згоряння робочої суміші некерованим, що веде до зниження потужності та економічності двигуна, інтенсивного його зношування (прогоряння і механічне руйнування поршнів, залягання поршневих кілець, обгоряння кромок поршнів і клапанів, руйнування підшипників, поломка шатунів, обрив колінчастих валів тощо).

Для запобігання розжарювального запалювання передусім треба використовувати палива, оливи та охолоджувальні рідини, які суворо відповідають даній марці двигуна, тримати двигун на високому технічному рівні, якісно проводити ТО і TР своєчасно робити заміну оливи і охолоджувальної рідини. Нагар, що спричинює розжарювальне запалювання, можна "випалити" при тривалій (6-7 год) роботі на підвищеному тепловому режимі при максимальному навантаженні.

Використання високофорсованих двигунів з підвищеними ступенями стиснення потребує вирішення проблеми боротьби з розжарювальним запалюванням. Одним із методів є введення у бензини і моторні оливи протирозжарювальних присадок. Необхідність використання таких присадок незаперечна, тому що важливість запобігання розжарювальному запалюванню не поступається усуванню детонації, а іноді перевершує її. Руйнівний ефект розжарювального запалювання такий же, як при детонації.

На виникнення нагарів впливають температурний режим двигуна, його конструкційні особливості, технічний стан, умови експлуатації та інші фактори. Паливо, що містить у своєму складі значну кількість смол, у циліндрах двигуна повністю не випаровується. Смоли разом із важкими фракціями палива стікають по стінках циліндра і надходять у канавки поршневих кілець. Під впливом високих температур смоли досить швидко перетворюються у вуглисті лакоподібні речовини, які немов "припаюють" компресійні кільця до поршня. Внаслідок цього кільця перестають виконувати свої функції (пригоряють), що веде до підвищеного прориву газів у картер, спаду потужності двигуна, розрідження і перевитрати оливи (передусім, погіршуються її мастильні властивості, тому її необхідно частіше замінювати). Пригоряння поршневих кілець може спричинити заклинення поршня в циліндрі внаслідок його сильного розігрівання і розширення.

До утворення нагарів можуть призводити механічні домішки, які проникають з повітрям і паливом, а також утворюються внаслідок механічного зношування двигуна, оксиди металів, які виділяються з антидетонаторів і присадок оливи, а також сама олива.

Нагароутворення бензинів залежить від хімічного складу: найбільша нагароутворююча здатність в ароматичних вуглеводнів, найменша - у н. парафінових. Так, нагароутворення вуглеводнів, які мають приблизно однакову температуру кипіння, складає:

• бензол - ароматичний вуглеводень - 2,80 мг/г палива, що згоріло;

• циклогексан - нафтеновий вуглеводень - 0,70 мг/г палива, що згоріло;

• н. гептан - парафіновий вуглеводень - 0,40 мг/г палива, що згоріло.

Нагароутворення залежить від температури кипіння та співвідно­шення за масою вуглецю до водню. В бензолі це співвідношення становить 12,0, у циклогексану - 6,0, у н. гептану - 5,3, тобто чим менше водню в молекулі, тим вище нагароутворення такої сполуки.

Густина палива залежить від його складу та температури кипіння, тому палива з більшою густиною мають більш високі нагароутворюючі властивості.

Стійкість бензину до окислення оцінюється індукційним періодом - часом у хвилинах від початку випробування до початку окислення в стандартних умовах. Чим більший індукційний період, тим стійкіший бензин до окислення. Мале значення індукційного періоду бензину при його виготовленні не знижує інших показників якості. Індукційний період, визначений у лабораторних умовах, відрізняється від індукційного періоду при зберіганні. За індукційним періодом, визначеним у лабораторії, можна приблизно визначити хімічну стабільність та час зберігання бензинів.

Найбільшу здатність до окислення, тобто найменший індукційний період мають бензини з великим вмістом ненасичених вуглеводнів (бензини термічного крекінгу, піролізу). Для підвищення індукційного періоду, зменшення смолоутворення при зберіганні, що позначається на підвищенні нагароутворення у двигунах, збільшення часу зберігання до бензинів додають антиокисні присадки - інгібітори окислення. Дослідження показали, що інгібіторами окислення можуть бути нітрати, похідні фенолів, аміни, деякі пероксиди тощо, наприклад: нафтіламін, параоксидифеніламін, диоксинафталіни та їх ефіри і гомологи, п-бутиламінофенол.

У бензинів із вмістом спиртів індукційний період, тобто термін зберігання, зменшується.

Стійкість бензинів до окислення (індукційний період) визначається при їх виготовленні. Індукційний період основної маси бензинів, що випускається в Європі, складає від 240 до 480 хв. і більше. Бензини з невеликим значенням індукційного періоду придатні до використання. Мале значення індукційного періоду свідчить про те, що даний бензин не підлягає тривалому зберіганню, він окислюється, "осмолюється". Використання окисленого бензину призводить до перевитрат палива і оливи, забруднення навколишнього середовища, підвищеного зношування двигуна.

На термін зберігання бензинів, крім хімічного складу та індукційного періоду, значно впливають умови зберігання. На окислення бензинів діють такі фактори (вони ж впливають на термін зберігання): температура, площа поверхні зіткнення з повітрям, каталітична дія деяких металів (насамперед, міді, свинцю, їх сплавів і оксидів), наявність світла, води, старих продуктів окислення та ін.

При зберіганні палива в ємкостях однакового об'єму (та за інших однакових умов зберігання) у разі заповнення на 50% через п'ять місяців вміст смол може бути в 3,0-3,5 разу більший порівняно із вмістом смол у паливі при його зберіганні в ємкості, яка заповнена повністю.

З підвищенням температури зберігання швидкість окислення бензину збільшується. Так, наприклад, вміст смол у паливі при зберіганні його протягом 5-ти місяців при температурі 15-20 °С становить 9 мг/100 см³, а при температурі 35-38 °С - 53 мг/100 см³. Щоб зменшити вплив температури, паливо треба зберігати в підземних резервуарах з мінімальним коливанням температури. При цьому виключається дія світла як каталізатора, яке прискорює процес окислення. При зберіганні бензину в наземних резервуарах останні фарбують у світлі кольори.

Резервуари, в яких зберігають паливо, треба заповнювати повністю для зменшення площі зіткнення з повітрям. У дрібній тарі паливо окислюється значно швидше. Тому не треба зберігати бензини в каністрах, бо через 1-2 місяці (а деякі бензини мають ще менший термін) вони стають непридатні до використання. Швидкість окислення збільшується в присутності старих продуктів окислення та води приблизно вдвічі (залежно від маси палива).

На швидкість смолоутворення впливають різні метали, які можуть бути каталізаторами окислення палива (табл. 26).

Таблиця 26. Вплив металів на швидкість окислення палива (вміст фактичних смол до зберігання 5 мг/100 см³ палива)

Такі метали значно знижують дію інгібіторів окислення. Автомобільні паливні баки виготовлені із свинцевої сталі, в середині баків є мідні сітки і фільтри, припаяні оловом, латунні пробки паливних фільтрів. Співвідношення поверхні кольорового металу до об'єму палива досить велике. Крім того, об'єм палива в паливних баках автомобілів незначний порівняно з об'ємами резервуарів для зберігання палив, площа зіткнення палива з повітрям велика. Тому термін зберігання бензину в баках автомобіля не повинний перевищувати двох місяців (деяких бензинів менше) залежно від температури.

Щоб зменшити швидкість окислення бензинів, треба уникати частого перекачування.

Здатність бензинів до нагаро-, лакоутворення і його корозійність збільшується, якщо в них є вода і механічні домішки. При виробництві бензину вода і механічні домішки в ньому відсутні. Вони з'являються при зберіганні, транспортуванні і використанні брудної тари. Вода в бензині може бути в гігроскопічному (зв'язаному) І вільному стані. Вільна вода, яка попадає в бензин ззовні, легко відстоюється.

При використанні бензину з наявною в ньому водою і механік ними домішками (піском, пилом, іржею та ін. ) може порушитись його подача у двигун. Вода прискорює розкладання антидетонаторів у бензинах, негативно діє на антиокисні присадки. Механічні домішки погіршують прокачування палива, порушують, калібрування жиклерів, форсунок, збільшуючи витрати палива, спричинюють погіршення приймальності двигуна і появу "провалів" при збільшенні частоти обертання колінчастого вала за рахунок порушення герметичності зворотнього клапана насоса - прискорювача.

Вміст води і механічних домішок у бензині можна визначити візуально в чистій скляній посудині.

Читайте також:

1. Детонаційна стійкість бензинів
2. Економічна нестабільність
3. Економічна нестабільність, її фактори
4. ЕКОНОМІЯ БЕНЗИНІВ ТА ДОБАВКИ ДО НИХ
5. Зміни і стабільність. Типи змін
6. Ліпідні пори: стабільність і проникність мембран
7. Макроекономічна нестабільність та економічні функції держави.
8. МАКРОЕКОНОМІЧНА НЕСТАБІЛЬНІСТЬ: ЕКОНОМІЧНІ ЦИКЛИ, БЕЗРОБІТТЯ, ІНФЛЯЦІЯ
9. Макроекономічна стабільність в умовах ринкової економіки
10. Отже, однією з необхідних передумов для ефективного функціонування банків та їх фінансової стійкості є стабільність і достатність РЕСУРСНОЇ БАЗИ банків.
11. Решта напрямків діяльності компанії: геологорозвідка, НДДКР, реалізація скрапленого та природного газу, бензинів, дизпалива

Переглядів: 7174