5.2.1.4.Загрязнение топлива и смазочных материалов

Изменение качества нефтепродуктов из-за загрязнения мало зависит от свойств топлива и определяется в основном условиями хранения, транспортировки, заправки и загрязненностью внешней среды. Основные источники и причины загрязнения топлива, масел и рабочих жидкостей: попадание примесей из атмосферы (при наличии не герметичности и открытых люков), наличие продуктов коррозии и нерастворимых продуктов в результате окисления ТСМ, перекачка топлива по загрязненным трубопроводам, накопление загрязнений на дне резервуара, а также неудовлетворительное состояние заправочных средств и рукавов, заправка открытым способом, нарушение уплотнения сборочных единиц и недостаточность очистки масла и др.

К основным причинам загрязнения рабочей жидкости также относятся: попадание загрязнений в резервуар с жидкостью при транспортировке и заправке бака машины, низкое качество фильтрации рабочей жидкости в гидравлической системе, образование продуктов окисления рабочей жидкости гидроагрегатов, образование продуктов износа трущихся деталей, попадание в бак пыли через сапун при дыхании гидросистемы, через зазоры манжет и уплотнений.

Таким образом, загрязнения в нефтепродуктах имеют различные структуру и состав. Поэтому их классифицируют по агрегатному состоянию, химическому составу и другим признакам.

По агрегатному состоянию загрязнения нефтепродуктов подразделяются на твердые, жидкие и газообразные.

К твердым загрязнениям относятся продукты износа, коррозии металлов, уплотнения нестабильных углеводородов, атмосферная, дорожная и иные виды пыли, соли и другие вещества; к жидким загрязнениям – вода, смолы и поверхностно-активные вещества; к газообразным – воздух и различные газы.

По химическому составу загрязнения нефтепродуктов делят на неорганические, к которым относятся минеральные вещества, вода и воздух, и органические, представляющие собой соединения с углеводородным строением.

Микробиологические загрязнения в виде бактерий, грибков, пирогенных веществ также присутствуют в нефтепродуктах. В результате биологической загрязненности ухудшается стабильность, прокачиваемость, испаряемость. Повышается коррозийная активность топлива, масел и технических жидкостей. Микробиологическому загрязнению в большей степени подвергается дизельное топливо. В автомобильных бензинах, содержащих ТЭС, микроорганизмы погибают.

По признаку образования или проникновения в нефтепродукты на пути следования от нефтеперерабатывающего завода до сельскохозяйственной техники загрязнения делятся на три группы.

Производственные загрязнения образуются и проникают в нефтепродукты при их производстве. К ним относятся нефтяные (оксиды металлов и кремния, асфальтосмолистые соединения), технологические (смолы), атмосферные (оксиды металлов и кремния, вода) и контактные (оксиды металлов) загрязнения.

Операционные загрязнения образуются и проникают в нефтепродукты при транспортировании, хранении и заправке. К ним относятся атмосферные (оксиды металлов и кремния, воды), остаточные (оксиды металлов и кремния, вода), контактные (оксиды металлов и частицы прокладочно-уплотнительных материалов), износные (металлы и их сплавы, пластические материалы), высокотемпературные (смолы, асфальтены и другие продукты окисления и полимеризации), низкотемпературные (парафина и церезины), газовые (воздух и другие газы), микробиологические (бактерии, грибки) загрязнения.

Эксплуатационные загрязнения образуются и проникают в нефтепродукты при эксплуатации двигателей, машин и механизмов. К этим загрязнениям относятся углеводородные (смолы, асфальтены, карбены, карбоиды, асфальтеновые и оксикислоты, кокс, сажа и т.п.), остаточные (углеводородные загрязнения, оксиды металлов и кремния, вода), атмосферные (оксиды металлов и кремния, вода), контактные (оксиды металлов, частицы прокладочно-уплотнительных и конструкционных материалов), износные (металлы и их сплавы, пластические материалы) и газовые (воздух, пары нефтепродуктов, выпускные и другие газы).

Использование приведенной классификации помогает решать вопросы повышения чистоты нефтепродуктов – устанавливать причины и источники загрязнения, а также разрабатывать и внедрять мероприятия по предупреждению и снижению загрязненности нефтепродуктов.

Чистота нефтепродуктов должна оцениваться несколькими обобщающими показателями, характеризующими их влияние на работу технических средств. Такими показателями принять считать максимальный размер частиц загрязнений, содержание воды по массе. В инструкциях по эксплуатации машин и механизмов должен быть указан класс частоты рабочей среды в момент ее заправки в систему.

С этой целью у нас введен в действие ГОСТ 17216-71 «Промышленная чистота. Классы чистоты жидкостей», предусматривающий разделение всех жидкостей, применяемых при эксплуатации, изготовлении и ремонте машин, на 19 классов в зависимости от размера частиц загрязнений и их содержания по массе. Определяемые ГОСТом классы чистоты жидкостей должны быть указаны в документах на всем пути следования – при поставке заводами-изготовителями, транспортировании к местам потребления, хранении и заправке в системы. При этом наиболее жесткие требования и, следовательно, более высокие классы чистоты должны быть обеспечены во время заправки. Аналогичная классификация чистоты жидкости применяется за рубежом.

Обобщая ГОСТы, инструкции и результаты научных исследований, сформулированы основные требования к частоте нефтепродуктов (см. табл. 5.13), имеющие рекомендательный характер.

В стандартах качество нефтепродуктов регламентировано рядом физико-химических свойств, среди которых находятся и характеризующие загрязненность. Так, в ГОСТах на автомобильные бензины дано допустимое содержание серы, водо-растворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды. В ГОСТах на дизельное топливо к этим показателям добавляется содержание меркаптановой серы, сероводород, фактических смол и коэффициент фильтруемости. В ГОСТах на моторные и трансмиссионные масла, рабочие жидкости для гидросистем регламентируется содержание водорастворимых кислот и щелочей, серы, фенола, механических примесей и воды.

Таблица 5.13

Требования к чистоте нефтепродуктов

Показатель	Автомо-бильные бензины	Дизельное топливо	Масла
			для карбюрат. двигателей	для дизелей	индустри-альные
Максимальный размер загрязнений, мкм, не более	10	5	15		10
Содержание по массе, %:
загрязнений, не более	0,0005	0,0005	0,01		0,005
воды	-	<0,003	следы		-
механических примесей	-	-	до 0,02	до 0,007	-
Зольность, %	не норми-руется	0,01	0,0005	0,0030,04	0,005
Содержание фактических смол, в мгм в 100мл	715	3040	не нормируется

По мере продвижения нефтепродуктов от места производства до мест потребления, в следствие различных факторов загрязненность и размеры частиц существенно изменяются (см. рис. 5.2). В качестве примера в табл. 5.14 приводятся данные К.В. Рыбакова и Т.П. Каперкина для средней климатической зоны.

Следует заметить, что характер загрязнений в летнее и зимнее время одинаков, но в зимнее время загрязненность на 20% меньше, что вполне объясняется меньшей запыленностью воздуха.

В общем случае причины и источники загрязнений можно разделить на 3 этапа:

1. С нефтеперерабатывающих заводов топливо попадает с продуктами коррозии оборудования, мылами нафтеновых кислот, атмосферной пылью и продуктами, переходящими из нефти.

2. В железнодорожных цистернах топливо загрязняется атмосферной пылью при сливно-наливных операциях, продуктами коррозии.

Рис. 5.2. Баланс загрязненности автомобильных бензинов

3. На нефтебазах и АЗС – остаточными загрязнениями, продуктами износа перекачивающих средств, пылью, и продуктами коррозии оборудования.

Зольность загрязнений по мере поступления нефтепродуктов от НПЗ до заправочной емкости постепенно увеличивается. Это происходит за счет продуктов коррозии (Fe, Zn), атмосферной пыли (Si, Ca, Mg, Al), а также нафтеновых кислот (Na).

Масла и технические жидкости обычно имеют более высокий уровень загрязненности, чем топлива, в первую очередь из-за их большей вязкости.

Таблица 5.14

Загрязненность автомобильных бензинов летом в средней климатической зоне (Московская область)

Показатель	Место отбора проб
	железнодорож- ная станция	раздаточный агрегат нефтебазы	автомобиль- ная цистерна
Содержание загрязнений, %	0,0026	0,0009	0,00078
Число частиц в 1мл размером , мкм:
1...10	23400	10310	44850
10...20	1650	2137	3940
20...30	347	333	300
30...40	158	250	148
40 50	94	148	68
Более 50	28	38	21

Таблица 5.15

Характеристика загрязнений автомобильных бензинов в резервуарах

Показатель	АЗС	Нефтесклад
Зольность, %	56,40	78,96
Элементный состав, %
Fe	24,2	48,87
Si	4,01	5,38
Mg	0,06	0,61
Na	0,05	0,92
Ca	0,61	0,97
Al	0,42	0,59
Pb	0,61	5,62
Zn	1,20	0,43

Таблица 5.16

Загрязненность дизельного топлива в условиях транспортирования, хранения и заправки в средней

климатической зоне летом

Показатель	Нефтебаза		Автоцистерна				АЗС и нефтесклад
	Железнодо- рожная цистерна	Резер-вуар	Разда-точный агрегат	После налива	После транспор-тирования	Из слив-ного уст- ройства	Резер-вуар	Топливо раздаточная колонка
								с фильтром	без ф-ра
Содержание загрязнений, %	0,0020	0,0030	0,0019	0,0041	0,0049	0,0056	0,0126	0,0025	0,0093
Число частиц в 1мл размером, мкм 1...10	4800	6840	4660	9280	12300	12640	15600	5160	10060
10...20	1560	1540	1590	2420	3080	3670	5090	1760	4090
20...30	700	628	616	830	670	1000	1600	850	1460
30...40	110	100	88	188	262	938	528	110	412
40...50	Отс.	2	Отс.	8	20	84	296	Отс.	154
Более 50	-	Отс.	-	Отс.	Отс.	10	68	-	18

Таблица 5.17

Характеристика загрязнений дизельного топлива при транспортировании, хранении и заправке

Место отбора пробы	Зольность, %	Содержание элементов, %
		более 3	30,3	0,30,03	менее 0,03
Железнодорожная цистерна	47,28	Fe	Si, Ca, Al, Mg, Na	-	Zn, Pb
Нефтебаза резервуар	54,09	Fe, Si	Ca, Al, Mg, Na	-	Zn, Pb
раздаточный агрегат	53,28	Fe, Si	Ca, Al, Mg, Na	Zn	Pb
Автомобильная цистерна	58,28	Fe, Si, Сa	Al, Mg, Na	Zn, Pb	-
АЗС и нефтесклад резервуар	58,38	Fe, Si, Сa	Al, Mg, Na	Zn, Pb	-
ТРК с фильтром	63,88	Fe, Si, Сa	Al, Mg, Na, Za	Pb	-
ТРК без фильтра	68,74	Fe, Si, Сa	Al, Mg, Na, Za	Pb	-