Практическая работа № 6

ВЛИЯНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ЧЕЛОВЕКА И ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

6.1. Цели и задачи практической работы

Цели практ ческой работы: формирование и закрепление знаний по влиянию нефтепродуктов на человека и окружающую среду.

ствия топлив на людей при непосредственномДконтакте. Загрязнение воздуха городов токсичными веществами, содержащимисяИв отработавших газах двигателей. Пожарная и взрывная опасность топлив.

Двигатели внутреннего сгорания являются основными потребителями углеводородного топлива, при сгорании которого расходуется кислород и выделяется двуокись углерода СО2. В результате концентрация этого вещества в атмосфере Земли постоянно возрастает, что может привести к изменению соотношения между поглощённой и отражённой Землёй энергией Солнца и вызвать глобальные изменения климата и катастрофы.

Попадание нефтепродуктов на почву вызывает изменение её структуры, химического и микробиологического состава, что приводит к гибели растений. Восстановление производительной способности загрязнённой

43

почвы проходит очень медленно, например, урожайность и качество сельскохозяйственных земель восстанавливаются через 10 лет.

При попадании нефтепродуктов в воду они растекаются, образуя плёнку. Небольшие количества нефтепродуктов покрывают громадные площади воды, например, 1 т нефти покрывает плёнкой 10 км2 водной поверхности. Эта плёнка нарушает условия теплообмена водного бассейна с атмосферой, что влияет на климат планеты, вызывает загрязнение и гибель водной растительности и живых организмов.

Больш нство нефтепродуктов легко проникает в организм даже через неповреждённую кожу, вызывая нарушение обменных процессов.

Основное токс чное воздействие оказывают пары топлив, поэтому

Альдегиды и другие продукты неполного окисления топлива образуются при нарушении процессов сгорания смеси, связанных с прекращением реакции горения на этапе образования промежуточных продуктов. Это может происходить в зонах камеры сгорания с обеднённой или обогащённой рабочей смесью, на режимах запуска или прогрева двигателя.

Сажа является продуктом пиролиза и крекинга топлива. Этот процесс происходит в результате высокотемпературного нагрева топлива при недостатке кислорода.

Образование оксидов азота NOx непосредственно не связано с реакциями горения топлива и обусловлено процессами диссоциации и цепных реакций кислорода и азота в условиях высоких температур и давлений, при которых молекулы азота и кислорода разлагаются на атомы.

44

Оксиды серы SO2 и SO3 появляются в отработавших газах из-за применения топлив, недостаточно очищенных от соединений серы, которые содержались в нефти. Оксиды серы оказывают вредное влияние на живые организмы, замедляют и даже прекращают рост растительности, увеличивают заболеваемость и сокращают продолжительность жизни человека. Оксиды серы при соединении с влагой образуют серную и сернистую кислоты, вызывающие повышение кислотности атмосферы и водоёмов, интенсивную коррозию металлических конструкций.

В среднем современный автомобиль в течение года эксплуатации выделяет в окружающую среду до 1000 кг окислов углерода, более 100 кг

взрывоопасностью. Пожарная опасность характеризуется следующими

без Пожарная опасностьАтоплива определяется его огнеопасностью и

показателями качества: температурой вспышки, температурой воспламенения и самовоспламенения, предельной концентрацией смеси паров топлива с воздухом, в пределах которой смесь взрывоопасна (верхний и нижний пределы).

мени (например, огня спички). ОнаДзависит от фракционного состава топлива. Эта температура тем ниже, чем больше в топливе низкокипящих углеводородов и выше давление насыщенных паров. В табл. 6.1 представлены температуры вспышек различных эксплуатационных материалов. Следует отметить, что любой вид жидкого топлива способен гореть, если он превращен из жидкой фазы в газообразную фазу (путем нагрева) и перемешан с воздухом (кислородом).

Температура вспышки нефтепродукта – это минимальная температура, при нагревании до которой над поверхностью образуются смесь его паров и воздуха, способная вспыхивать при поднесении открытого пла-

И

Температура воспламенения (горения) – это минимальная темпера-

тура топлива, при которой горючая смесь топлива с воздухом вспыхивает от постороннего источника пламени и продолжает гореть вследствие испарения топлива. Температура воспламенения больше температуры вспышки на 5 – 10 оС.

45

Температура самовоспламенения – это температура, при которой пары нагретого топлива, смешанные с воздухом, воспламеняются самостоятельно без постороннего источника пламени. Примерно можно считать, что температура самовоспламенения для дизельных топлив, бензинов и газов соответственно 250 – 300; 400 – 500; 600 – 700 оС.

ВстандартахбАтемпературу вспышки нормируют для ограничения в нефтепродуктах количества фракций с более высоким давлением насыщенных паров. Этот показатель служит в основном для оценки пожарной опасности и потерь на испарение, что весьма важно для правильной орга-

низации применения и хранения нефтепродуктов.

Верхний и нижний пределы воспламененияДгазов, паров топлива в воздухе – значения граничных концентраций в области воспламенения. Значения этих пределов используют при расчёте предельно допустимой взрывоопасной концентрации паров топлива и газов в воздухе при работе

сприменением огня или искрообразующего инструмента.

Втабл. 6.2 приведены показатели пожарнойИи взрывной опасности бензина, дизельного топлива и моторного масла и сжиженного газового топлива.

Бензин – наиболее опасное жидкое топливо в плане пожарной

опасности. Его пары могут вспыхнуть от пламени даже при температуре минус 50 оС. По этой причине температура вспышки бензина не регламентируется ГОСТом.

Втабл. 6.3 приведены физико-химические свойства газообразных топлив [2], влияющих на взрывную и пожарную опасность (параметры бензина Аи-80 даны для сравнения).

По относительной плотности газовой фазы по воздуху можно су-

дить о местах скопления газов при их утечках и взрывоопасности. Из ана-

46

лиза табл. 6.3 следует, что при утечке метана он будет уходить вверх, так как он легче воздуха, а этан, пропан и бутан будут скапливаться внизу.

Критическая температура представляет собой температуру, при которой плотности жидкости и ее насыщенных паров становятся равными и граница раздела между ними исчезает.

Давление насыщенных паров при критической температуре называет-

ся критическим.

При температуре выше критической вещество может находиться только в газообразном состоянии независимо от внешнего давления.

По температуре самовоспламенения судят о возможности воспла-

менения смеси топлива с воздухом в камере сгорания двигателя. При температуре самовоспламенения топлива более 500 оС его целесообразно применять в двигателях с воспламенением горючей смеси от электрической искры. В газодизельном варианте смесь газа с воздухом можно воспламенить запальной порцией дизельного топлива (15 20 мм за цикл).

Пределы воспламенения газов характеризуют граничные значения содержания газа (в процентах по объему) в воздухе, при которых еще возможно воспламенение горючей смеси. На воспламеняемость газовой смеси оказывают влияние температура, давление и турбулентность. Обедненные и обогащенные газовые смеси не воспламеняются.

47

Нижний предел воспламенения сжатого природного газа в смеси с воздухом составляет 5% от объёма. У пропана он составляет 2,1%, у бутана 1,9%. Таким образом, сжатый природный газ менее взрывоопасен. Для того чтобы он спровоцировал взрыв, его должно накопиться в 2,5 раза больше, чем сжиженного нефтяного газа.

Знание этих пределов важно для организации рабочего процесса и регулирования подачи топлива в двигателях, а также для определения взрывной и пожарной опасности концентраций в местах хранения и технического обслуживания автомобилей.

Температурный предел воспламенения – температура вещества, при которой его насыщенные пары, смешанные с воздухом, образуют концентрации, соответствующие пределам воспламенения.

48

Нижний предел взрываемости – минимальная концентрация газа и паров топлива в воздухе, при которой возможен взрыв.

Верхний предел взрываемости – концентрация газа и паров топлива в воздухе, выше которых взрыва не происходит.

ся тем, что самую н зкую температуру самовоспламенения (300 оС) имеет топл во, затем ензин (450 оС) и далее газ (650 оС). Но при поднесен открытого пламени смесь газа с воздухом наиболее опасна с точки зрен я пожарной опасности, затем пары бензина с воздухом и далее

пары дизельного топлива с воздухом.

3. Температура вспышки нефтепродуктов (табл. 6.1).

4. Показатели пожарной и взрывной опасности нефтепродуктов (табл. 6.2). 5. Температура самовоспламенения и пределы воспламенения газовых топлив

1.В чём заключаются экологические свойства топливных и смазывающих материалов?

2.Какие токсичные вещества входят в состав отработавших газов?

3.Какие вы знаете показатели пожарной и взрывной опасности нефтепродук-

тов?

4.Бензин или дизельное топливо имеет большую температуру самовоспламене-

ния?

5.Что называют температурой вспышки, горения и самовоспламенения?

6.Как воздействуют топливные и смазывающие материалы на окружающую природу и человека?

49