CC BY
57
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. ТОПЛИВО CHEMICAL TECHNOLOGY. FUEL
УДК 662.7
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ БЕНЗИНОВ С АЗС РЕСПУБЛИКИ ТЫВА
Куликова М.П., Багай-оол А.Р.
Тувинский государственный университет, г. Кызыл
THE ASSESSMENT OF QUALITY AND SAFETY OFPETROLFROMFILLING STATION
OF ^VA
Kulikova M., Bagajool A.
Tuvan State University, Kyzyl
Приведены требования к качеству моторных топлив за рубежом и в России. Действующие нормативные документы ограничивают содержание ароматических, непредельных углеводородов и ряда присадок, но не регламентируется компонентный состав. Учитывая расширяющийся ассортимент присадок и добавок к автомобильным бензинам необходимо контролировать физико-химические показатели бензинов, характеризующие их эксплуатационные свойства и экологическую чистоту. Для оценки качества моторных топлив, в частности автомобильных бензинов марки АИ-92, поступающих в Республику Тыва, исследованы фракционный состав бензинов, испаряемость, определены содержание серы, водорастворимых кислот и щелочей, смолистых веществ, механических примесей и воды.
Ключевые слова: бензин, октановое число, качество, АЗС, Тува
The requirements to the quality of motor fuels abroad and in Russia are given. Current regulatory documents limit the content of aromatic, unsaturated hydrocarbons and a number of additives, but does not regulate the component composition. Given the expanding range of additives and additives to motor gasoline, it is necessary to monitor the physicochemical parameters of gasolines, characterizing their operational properties and ecological purity. To assess the quality of motor fuels, in particular, petrol of AI-92 brand entering the Republic of Tuva, fractional gasoline composition, volatility, the sulfur content, water-soluble acids and alkalis, resinous substances, mechanical impurities and water were determined.
Keywords: petrol, quality, octane number, filling station, Tuva.
1. Требования к качеству моторных топлив
Качество работы двигателя автомобиля и безопасность моторного топлива напрямую зависит от качества используемого топлива. По физико-химическим и эксплуатационным характеристикам автомобильные бензины должны соответствовать определенным качественным показателям, таким как фракционный состав, содержание серы, содержание водорастворимых кислот и щелочей и другие. Качественное топливо позволит значительно увеличить срок службы двигателя, при использовании бензина не соответствующего требованиям страдают свечи, двигатель и топливная система автомобиля. Для оценки качества моторных топлив, в частности автомобильного бензина, за рубежом применяют методы испытаний, предусмотренные международными спецификациями ASTMD 4814, EN 228 и ISO. В России используют ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания.
Неэтилированный бензин. Технические условия» и ГОСТ Р 51866-02 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия», нормирующие показатели качества автомобильных бензинов в соответствии с требованиями БИ 228 и наиболее полно учитывающие требования других международных спецификаций.[1]
Действующие нормативные документы ограничивают содержание ароматических, непредельных углеводородов и ряда присадок (МТБЭ - метил-трет-бутиловый эфир, присадки на основе ароматических аминов, марганца, ферроценов), но не регламентируется компонентный состав. Ассортимент антидетонационных присадок и добавок огромен, поэтому компонентный состав вырабатываемых бензинов по одному и тому же ГОСТ или Ту значительно отличается друг от друга.
Основные технико-экономические требования к бензинам сводятся к следующему:
— бензин должен обеспечивать безотказную работу автомобильного двигателя на всех режимах и во всех практически встречающихся условиях эксплуатации;
— двигатель должен развивать предусмотренную для него мощность при минимальном расходе бензина;
— бензин должен обеспечивать минимальные износы двигателя, трудовые и материальные затраты на ремонт и техническое обслуживание двигателя;
— качество бензина не должно ухудшаться при транспортировании, хранении и использовании;
— обращение с бензином не должно вызывать повышенной опасности для персонала, занимающегося эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом автомобилей.
В базовой основе бензинов используются, в основном, низкооктановые компоненты. Для повышения октанового числа бензинов в них вводят различные высокооктановые компоненты, что приводит к несбалансированности, а то и несовместимости присадок и добавок в топливе. Это отражается в показателях бензина (детонационная стойкость (октановое число), фракционный состав, давление насыщенных паров, плотность и д.р.), в хроматограммах исследуемого топлива. Фракционный состав бензина, давление насыщенных паров, детонационная стойкость, содержание механических примесей и воды в бензине определяют способность образовывать бензино-воздушную смесь нужного состава при различных условиях работы двигателя. От данных показателей зависит быстрота и полнота сгорания бензино-воздушной смеси в цилиндрах двигателя, возможность работы двигателя на наиболее экономичных режимах и количество расходуемого при этом бензина.
Фракционный состав устанавливает зависимость между количеством топлива (в % по объему) и температурой, при которой он перегоняется. Для характеристики фракционного состава в стандарте указывается температура, при которой перегоняется 10, 50 и 90 % бензина, а также температура конца его перегонки. Давление насыщенных паров характеризует испаряемость головных фракций бензинов, и в первую очередь их пусковые качества. Чем выше давление
насыщенных паров бензина, тем легче он испаряется и тем быстрее происходит пуск и нагрев двигателя [2].
Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина, являющуюся важнейшим его эксплуатационным качеством. Октановое число бензина повышается путем добавления к бензину высокооктановых компонентов или присадок-антидетонаторов. Бензины с более легким фракционным составом имеют более высокое октановое число. Октановое число бензина повышается путем добавления к бензину высокооктановых компонентов или присадок-антидетонаторов.
Механические примеси в бензине не допускаются. Наличие воды в бензине также исключено. Она опасна, прежде всего, при температуре ниже 0 0С, так как, замерзая, образует кристаллы, которые могут преградить доступ бензина в цилиндры двигателя; вода способствует осмолению бензина, вызывает коррозию топливных баков и резервуаров.
Водорастворимые кислоты и щелочи коррозируют металлы, вызывают интенсивный износ деталей двигателя. Стандартами на автомобильные бензины не допускается содержание в них хотя бы следов водорастворимых кислот и щелочей.
Присутствие активной серы в бензине не допускается. Так, содержание серы стандартом ограничено до 0,05 %. Наличие в бензине сернистых соединений и смолистых веществ понижает его октановое число, поэтому содержание их в бензине строго контролируется.
Не соответствие характеристик бензина нормативным показателям отрицательно влияет на возможность пуска двигателя при низких температурах, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, расход горючего и др. [2].
2. Исследование качества бензинов, реализуемых на АЗС г. Кызыл
География поступления автомобильных бензинов в Республику Тыва достаточно широка. Отсутствие инфраструктуры в регионе, контролирующей качество моторных топлив, не позволяет гарантировать качество и безопасность бензина на рынке нефтепродуктов. Для изучения качества автомобильных бензинов, реализуемых на АЗС г. Кызыл, были отобраны пробы бензинов АИ-92 в сентябре и декабре 2017 г. на 6 АЗС: 1 - «Ачинский», 2 - «Юпитер», 3 - «Саяны», 4 - «ТТК», 5 -<^2», 6 - «Сибнефть». В г. Кызыле - 27 АЗС, на рис.1 представлена схема расположения АЗС.
Рис.1. Схема расположения АЗС в г. Кызыл
Пробы бензина А-92 - бесцветные или бледно-желтого цвета, прозрачные. Проведены исследования фракционного состава проб бензинов, испаряемости, определены содержание в бензинах водорастворимых кислот и щелочей, смолистых веществ, механических примесей и воды.
Фракционный состав является важнейшим показателем при определении качества топлива.Существующие стандарты по фракционному составу бензина предусматривают определение температуры начала кипения, температуры кипения 10, 50, 90 % топлива и конца кипения. Основные фракции бензина: пусковая, рабочая и концевая. Пусковую фракцию бензина составляют легкокипящие углеводороды, характеризующие пусковые свойства двигателя и время его прогрева. Рабочая фракция бензина характеризует приемистость двигателя (плавный переход с одного режима работы на другой, способность обеспечить наиболее быстрый выход на режим максимальной мощности). Конечная фракция характеризует возможность образования отложений на деталях двигателя. Фракционный состав бензина характеризуется кривой перегонки бензина. В таблице 1 представлены данные фракционного состава бензина АИ-92 (летний, зимний).
Таблица 1
Данные фракционного состава бензинов АИ-92_
Номер пробы Температура, 0С
начало кипения 10% 50% 90% конец разгонки
ГОСТ (летний бензин) 35 70 115 190 215
1.«Ачинский» 30 51 103 168 180
2.«Юпитер» 30 50 98 178 178
3.«Саяны» 32 58 97 172 184
4.«ТТК» 30 51 101 186 186
5.«С2» 30 40 102 190 194
ГОСТ 35 55 100 170 205
(зимний бензин)
1.«Ачинский» 32 50 112 160 160
2.«Юпитер» 32 53 87 151 151
3.«Саяны» 31 48 99 172 172
4.«ТТК» 30 46 102 172 172
5.«С2» 30 44 78 165 196
6. «Сибнефть» 28 48 88 151 180
На рис. 2,3 представлены кривые разгонки летнего и зимнего бензинов.
Кривая разгонки зимнего бензина
250
о
^ 200 £ 150
ЁТ100
(Я
& 50
к 0 § 0 &
Н
Начало кипения
10%
50%
90%
Конец кипения
Объем фракции
ГОСТ Проба 1 Проба 2 Проба 3 Проба 4 Проба 5 Проба 6
Рис.2.Кривая разгонки бензина АИ-92 (зимний)
250
Кривая разгонки летнего бензина
ГОСТ Проба 1 Проба 2 Проба 3 Проба 4 Проба 5
10% 50% 90%
Объем фракции
Конец кипения
Рис.З.Кривая разгонки бензина АИ-92 (летний) По ГОСТ температура начала кипения бензина АИ-92 должна быть не ниже 350С; температура перегонки 10 % (пусковая фракция) не выше 70 0С для летнего бензина и
не выше 550С для зимнего бензина. Пусковые свойства двигателя и время его прогрева не соответствуют для проб бензина 1-5 (летний); соответствуют этим показателям пробы 1,2 зимнего бензина. Приемистости двигателя и способности обеспечить наиболее быстрый выход на режим максимальной мощности соответствуют пробы летнего бензина 1,4-5 и зимнего бензина (пробы 3,4). Рабочая фракция перегонки бензина должна быть не выше 1000С для зимнего бензина, проба 1 не соответствует качеству бензина. Конечная фракция перегонки бензина характеризует возможность образования отложений на деталях двигателя. По температуре конца перегонки могут соответствовать качеству пробы 4,5 бензина АИ-92 (летний) и пробы 5,6 бензина АИ -92 (зимний). После выкипания бензин АИ-92 с АЗС «Юпитер» образовывал темно-коричневые отложения на дне колбы, т.е., он характеризуется возможностью образования отложений на деталях двигателя.
На основе проведенных исследований было установлено, что все образцы бензина АИ-92 не содержат в своем составе воду. Уровень щелочи соответствует стандарту. В пробах бензина 2,3 обнаружено содержание смол, что не соответствует стандарту. Во всех пробах исследуемого бензина АИ-92 при визуальном осмотре не обнаружено наличие взвешенных или осевших на дно твердых частиц. Кислотность бензинов не превышает 3 мг/100 см3, массовая доля серы не более 0,05 %.
Учитывая расширяющийся ассортимент присадок и добавок к автомобильным бензинам необходимо контролировать физико-химические показатели бензинов, характеризующие их эксплуатационные свойства и экологическую чистоту. Не соответствие их нормативным показателям отрицательно влияет на возможность пуска двигателя при низких температурах, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, расход горючего и др.
Библиографический список
1. ГОСТ Р 51866-2002. Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2002. 27 с.
2. Прокопов С.П., А.Ю. Головин Топливо и смазочные материалы. Омск: Изд - во Омский ГАУ, 2015. 77 с.
Bibliograficheskiy spisok
1. GOST R 51866-2002. Topliva motornye. Benzin neehtilirovannyj. Tekhnicheskie usloviya. M.: Izd-vo standartov, 2002. 27 s.
2. Prokopov S.P., A.YU. Golovin Toplivo i smazochnye materialy. Omsk: Izd - vo Omskij GAU, 2015. 77 s.
Куликова Марина Петровна - кандидат химических наук, доцент кафедры химии Тувинского государственного университета, г. Кызыл, E-mail: [email protected]
Багай-оол Анастасия Руслановна - магистрант Тувинского государственного университета, г. Кызыл, E-mail:[email protected]
Kulikova Marina - PhD of Chemistry, Lecturerin the Department of Chemistry, Tuvan State University, Kyzyl, E-mail: [email protected]
Bagajool Anastasia - graduate student, Tuvan State University, Kyzyl, E-mail:[email protected]
