5.2.1.2.Обводнение

Все нефтепродукты непосредственно после получения на заводах содержат очень незначительное количество воды. Причины обводнения многообразны: поглощение влаги из атмосферного воздуха, при хранении, сливо-наливочных операциях, нарушение герметичности систем охлаждения, конденсация паров, смешение нефтепродуктов с подтоварной водой и т.д. Особенно велика возможность обводнения на технологических операциях с применением пара и воды, например, при разогреве мазута острым паром.

Многочисленными исследованиями ряда отечественных ученых установлено, что концентрация воды в углеводородах зависит от парциального давления и давления насыщенных паров воды и прямо пропорционально относительной влажности воздуха. Так например, увеличение относительной влажности воздуха с 20% до 80% приводит к увеличению содержания воды в керосине при температуре 18°С с 0,0015% до 0,005%, а при температуре 34°С с 0,003% до 0,011.

Растворимость воды в нефтепродуктах при прочих равных условиях зависит от химического состава, причем максимальная растворимость наблюдается в бензинах. Например, в авиационных бензинах при температуре –10 – +30°С может быть растворено от 0,007 до 0,03% веса воды. В реактивных топливах растворимость воды меньше, еще меньше растворяется вода в дизельных топливах (примерно в 3 раза меньше чем у бензинов и 1,5 раза чем в реактивных топливах). В маслах растворимость воды невелика и составляет около 0,001% вес.

Скорость обводнения существенно зависит от толщины слоя нефтепродукта. При прочих равных условиях скорость насыщения водой уменьшается с увеличением высоты взлива нефтепродуктов. Это объясняется увеличением времени, необходимого для диффузии воды в глубине слоя.

Вода существенно ухудшает качество нефтепродуктов за счет того, что ухудшаются низкотемпературные свойства, повышается вязкость, снижается прокачиваемость и фильтруемость, повышается температура кристаллизации, ухудшаются процессы горения, снижается теплота сгорания и КПД, усиливаются процессы коррозии, увеличивается склонность нефтепродукта к накоплению загрязнений, ухудшаются диэлектрические свойства.

Обводнение масла М-10В₂ с 0 до 3% увеличивает скорость изнашивания пары «кольцо-втулка» в 2 раза. Износ поршневых колец с применением моторного масла М-20Г с присутствием воды может увеличиться в 4 раза, а износ вкладышей двигателя увеличивается на 80%. Эти данные более чем убедительно свидетельствуют о необходимости разработки средств и мероприятий по предотвращению обводнения нефтепродуктов на объектах хранения и транспорта.

5.2.1.3.Образование смол

Образование смолистых веществ и осадков лежит процесс, зависящий от химического состава нефтепродукта, примесей воды и механических примесей, а также от внешних условий, температуры, времени хранения, контакта с металлом и т.д.

Наиболее интенсивно протекают процессы образования смол в топливах, содержащих значительное количество непредельных углеводородов. Более быстрое образование смол в наземных резервуарах (по отношению к полуназемному хранению) объясняют действием солнечной радиации и более интенсивным дыханием резервуаров. Смолообразование ускоряет при увеличении поверхности соприкосновения топлива с воздухом и объема газовой фазы, т.е. степень заполнения резервуара.

По данным Г.Ф. Большакова изменения качества, которые происходят при хранении бензина на складах за длительное время, в заправочных баках машин происходят за несколько месяцев и даже недель. Даже в северной зоне через 34 месяца хранения бензина в баке содержание смол увеличивается в десятки раз. Ускоренному окислению топлива способствует каталитическое действие металла бака (медь, свинец, припой), недостаточная герметичность, резкие колебания температуры. Помутнение нефтепродуктов и образование на дне резервуара белых и желтых осадков связывают обычно с разложением ТЭС и окислением мало стабильных компонентов.

В результате процессов окисления в топливах образуются смолы и осадки, ухудшающие эксплуатационные свойства. Смолистые вещества, содержащиеся в топливе, при работе двигателя накапливаются в виде отложений на клапанном механизме, поршневых пальцах, распылителях форсунок и других деталях топливной системы двигателя. Это снижает мощность и экономичность двигателя, приводит к повышенному расходу (угару) масла, преждевременному износу двигателя машины. Например, увеличение смол в бензине в количестве со 100г до 200г на 1 м³ уменьшает возможный пробег автомобиля до появления неисправности вдвое, а увеличение смол до 500г сокращает безремонтный пробег в 6 раз.

При окислении снижается качества и ухудшаются эксплуатационные свойства масел. Присутствие смол снижает устойчивость масел к окислению, повышает вязкость и ухудшает низкотемпературные свойства.