CC BY
334
УДК 681.2:003.13.001.24
Е.А. Абрамова, Г.В. Шувалов, О.А. Ясырова
СГГА, ФГУП «СНИИМ», Новосибирск
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОЦЕНКИ СТАБИЛЬНОСТИ И СОВМЕСТИМОСТИ СУДОВЫХ ТОПЛИВ
В статье рассмотрены вопросы создания метода оценки стабильности и совместимости судовых топлив на борту речных судов.
E.A. Abramova, G.V. Shuvalov, O.A. Jasyrova
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA), Siberian Scientific Research Institute of Metrology (FGUP SNIIM)
10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation pr. Dimitrova 4, Novosibirsk 630004, Russian Federation
WORKING OUT OF THE METHOD OF THE ESTIMATION OF STABILITY AND COMPATIBILITY SHIP MINERAL OIL
In article questions of creation of a method of an estimation of stability and compatibility ship mineral oil топлив onboard river crafts are considered.
С расширением применения смесевых и альтернативных топлив на судах речного флота повышаются требования к свойствам компонентов топлив и их качеству. Комплекс требований, предъявляемых к параметрам топливо -смазочных материалов (ТСМ) изложен в ряде государственных стандартов, в частности, ГОСТ 2084-77, ГОСТ 305-82, ГОСТ Р 51105-97, ГОСТ 8226-82. В них нормируются эксплуатационные и физико-химические характеристики дизельного топлива и моторных масел, применяемых на судах.
При эксплуатации судовых энергетических установок часто возникают необходимость смешивания топлив различных видов. К таким случаям необходимо отнести: прием в не полностью опорожненные цистерны,
содержавшие топливо с другими характеристиками; перевод двигателей с одного вида топлива на другой после длительной работы на одном из них; улучшение качество высоковязких топлив путем его разбавления маловязким топливом. Использование топливных смесей осуществляется также по экономическим причинам или при отсутствии на борту судна топлива, соответствующего требованиям завода-изготовителя. Кроме того, в большинстве случаев применение топливных смесей дает значительный экономический эффект за счет более низкой стоимости компонентов смеси.
Топливные смеси могут быть приготовлены как на бункеровочных базах, так и непосредственно на борту судна. Второй вариант является предпочтительным, так как часто время жизни топливной смеси ограниченно.
Для приготовления топливных смесей используются струйные и статические смесители, специальные смесительные установки или многократная прокачка топлив по контуру насос-цистерна-насос. Процесс приготовления топливных смесей включает определение требуемой пропорции смешивания, контроль требуемой пропорции в ходе приготовления и проверку стабильности смеси.
Топливная смесь должна иметь мелкодисперсную структуру и быть стабильной. Стабильность характеризует способность судового топлива, не расслаиваясь и не образуя, осадка, сохранять свой состав и основные свойства при хранении, транспортировании и применении. Если топливо прямогонное, то оно стабильно. В то же время стабильное топливо не всегда бывает прямогонным.
Потеря стабильности смеси проявляется в образовании и выпадении осадка. Основной причиной потери стабильности является несовместимость компонентов смеси. Кроме этого, потеря стабильности может наблюдаться при продолжительном хранении смеси.
Поэтому при смешивании топлив возникает необходимость учитывать такое их эксплуатационное качество, как совместимость. Совместимость топлив рассматривается как стабильность их смеси. Несовместимость может наблюдаться в том случае, если смешиваются два топлива из разных источников. Так, при добавлении дистиллятного топлива парафинового типа к остаточному может наблюдаться выпадение из смеси асфальтенов.
Исходные топлива являются несовместимыми, если стабильность смеси хуже, чем стабильность наихудшего из них. Нестабильность смеси приводит к выпадению значительного количества осадков. Основным признаком несовместимости топлив является повышенное отделение шлама при сепарировании. Размер частиц асфальтенов в стабильных смесях составляет 1-5 мкм, смесь не расслаивается при хранении. При хранении нестабильной смеси происходит ее расслоение. Частицы асфальтенов имеют размеры 15-25 мкм и достигают 120-150 мкм, а при наличии карбенов и карбоидов - до 2-3 мм [1].
Для оценки стабильности и совместимости остаточных топлив, получаемых смешением прямогонных компонентов и продуктов глубокой переработки нефти, используют комплекс методов, основанных на искусственном старении топлив, которое вызывает смещение адсорбционного равновесия асфальтенов и их осаждение [2]. Методы ГОСТ Р 50837 (определение ксилольного и толуольного эквивалентов, общий осадок, стабильность и совместимость по пятну) описывают поведение топлива в условиях испытания, которые приводят к осаждению асфальтенов.
Метод определения толуольного эквивалента (ГОСТ Р 50837.3) позволяет судить о прямогонности (стабильности) остаточных топлив. Толуольный эквивалент - средняя объемная доля толуола в двух растворах, первый из которых дает на фильтре пятно с кольцевым рисунком, а второй - с более высокой концентрацией толуола, где наблюдается отсутствие кольца. При толуольном эквиваленте не более 30 топливо считается прямогонным (стабильным).
Метод определения ксилольного эквивалента (ГОСТ Р 50837.4) позволяет оценить устойчивость против осадкообразования, особенно при смешении мазутов из разных нефтей. Ксилольный эквивалент определяется дробью, в числителе которой минимальная концентрация ксилола в «н-гептане, при которой появляется кольцо внутри пятна, а в знаменателе - минимальная концентрация ксилола в н-гептане, при которой кольцо внутри пятна исчезает. Топлива с ксилольным эквивалентом не более 25-30 относятся к прямогонным (стабильным). Толуольный и ксилольный эквиваленты - критерии стабильности дисперсной структуры, показывающие степень ароматичности топлива, которая необходима для сохранения асфальтенов в диспергированном состоянии.
Общий осадок (ГОСТ Р 50837.6) и его нормирование в отечественных и зарубежных стандартах обусловлено образованием осадка и отложений. Метод определения общего осадка в остаточных топливах состоит из двух частей: горячее фильтрование и использование стандартных процедур старения. Для
Л
топлив с вязкостью при 100°С < 55 мм /с и для смесей, содержащих остаточные компоненты, общий осадок оценивается после горячего фильтрования. В соответствии с ГОСТ Р 50837.6 разность массовых долей общего осадка с предварительным старением и без него не более 0,03 % является одним из критериев прямогонности (стабильности) остаточных топлив. Данный критерий определяют в том случае, если один из результатов, полученных при определении ксилольного и толуольного эквивалентов, более 30.
Метод определения стабильности и совместимости по пятну (ГОСТ Р 50837.7) является визуальным методом оценки агрегативного состояния асфальтенов в топливе. Метод предназначен для определения стабильности остаточных топлив и совместимости их с базовыми компонентами смешения. Эти показатели характеризуют остаточные или смесевые топлива, испытывающие высокие нагрузки центрифугирования, сжатия и образующие осадки при хранении и транспортировании.
Стабильность остаточных топлив характеризуется отсутствием в них взвешенных твердых частиц в условиях испытания. Совместимость -отсутствием взвешенных твердых частиц в смеси, состоящей из равных объемов котельного топлива и компонента смешения (керосин, дизельное топливо и их смеси). Сущность метода - визуальная оценка ядра и окраски пятна на бумажном фильтре, образованных каплей пробы в условиях испытания, и сравнение пятна со стандартными пятнами.
Остаточное топливо, дающее пятно, оцененное как № 3 и выше, считается нестабильным. Смесь остаточного топлива с компонентом смешения считается несовместимой, если результат испытания оценен как № 3 и выше. Пятно № 3 при определении совместимости является одним из критериев прямогонности (стабильности) остаточных топлив.
Стандартные методы определения стабильности и совместимости по условиям применения не всегда удовлетворяют требованиям практики, так как являются практически качественными и не позволяют оценить возможность изготовления смесевого топлива еще до его приготовления по характеристикам компонентов. Вместе с тем зачастую возникает необходимость оперативного
определения стабильности и совместимости нефтепродуктов в местах их хранения и использования, особенно в полевых условиях. Это обусловливает необходимость создания современных экспресс-методов определения стабильности и совместимости нефтепродуктов.
При создании экспресс-методов определения стабильности и совместимости нефтепродуктов предполагается использовать следующие физико-химические методы:
- Диэлькометрический;
- Оптический;
- Определение магнитной восприимчивости.
Предварительные эксперименты показывают принципиальную возможность применения данных методов для оценки стабильности и совместимости нефтепродуктов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гаврилов, С.В. Технология использования воды, топлива, смазки [Текст] / С.В.Гаврилов // - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2003. - 203 с.
2. Митусова, Т.Н., Непомнящая Е.В.Судовые топлива. Основные эксплуатационные характеристики [Текст] / Митусова Т.Н., Непомнящая Е.В.// Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. - 2009.- № 9-10.-С.58 - 62.
© Е.А. Абрамова, Г.В. Шувалов, О.А. Ясырова, 2011
