7. Виды потерь топлива и изменение их свойств при транспортировке, хранении и использовании

Доставка нефтепродуктов с заводов к месту потребления связана со значительными их потерями. Потери происходят на всем сложном пути, который проходят нефть и нефтепродукты от скважины и до получения нефтепродуктов потребителями. Чем большим перевалкам с одного вида транспорта на другой подвергаются нефть и нефтепродукты, тем больше и потери, которые связанны с утечками, испарением, воздействием метеорологических факторов, несовершенством существующего оборудования и т.д.

В общей сумме потерь нефтепродуктов значительную часть составляют потери от испарения нефтепродуктов с высоким давлением насыщенных паров при их хранении и различных операциях, связанных с приемом и выдачей из емкостей. Испарение топлив связано не только с чисто материальными потерями, но и вызывает загрязнение окружающей атмосферы токсичными углеводородами. Некоторые углеводороды способны вступать в фотохимические реакции, вызывая загрязнение атмосферы стойкими дымообразными туманами, получившими название «смог». Снижение потерь топлив от испарения — весьма важная экономическая и экологическая проблема.

Потери нефтепродуктов от испарения происходят при хранении, сливе, наливе, перевозках, заправках машин и других складских операциях, а также при применении нефтепродуктов непосредственно в двигателях. Если принять, что топлива от НПЗ до непосредственного применения в двигателях проходят довольно длительный путь (их около 10 раз переливают из одной емкости в другую, перевозят различными видами транспорта, 3 месяца хранят в резервуарах), то согласно действующим нормам потери бензинов составляют около 4-5% от всего выработанного количества на НПЗ. Необходимо также еще учесть потери из топливных баков машин и карбюраторов во время движения автомобилей и полета самолетов.

Как показывает зарубежный опыт, решение вопросов сокращения потерь нефти и нефтепродуктов имеет первостепенное значение, так как затраты на их сокращение более чем в два раза ниже затрат на увеличение добычи нефти, необходимой для компенсации потерь.

Организация эффективной борьбы с потерями невозможна без установления фактических потерь нефтепродуктов в реальных условиях хранения и определения количественной зависимости их от физико-химических свойств, климатической зоны, периода года, объема, степени заполнения и способа размещения резервуара и других эксплуатационных факторов.

Большое значение для сокращения потерь может иметь правильное нормирование естественной убыли нефтепродуктов. Действующие в настоящее время нормы необходимо пересмотреть, так как в большинстве случаев они не отражают фактических потерь, что на практике вызывает много недоразумений. Например, нормы естественной убыли всех бензинов установлены одинаковыми, хотя по своему углеводородному составу и способу получения они различны.

Классификация потерь. Потери нефтепродуктов принято делить на два вида:

• эксплуатационные;

• аварийные.

Возникновение эксплуатационных потерь связано с испарением нефтепродуктов, окислением их в процессе хранения, загрязнением, обводнением, смешением с другими сортами, неполным сливом и другими факторами, а также техническим несовершенством средств хранения, транспортировки, приёма и выдачи. К аварийным потерям относятся потери при утрате герметичности резервуаров, трубопроводов, они вызываются некачественным строительством или ремонтом резервуаров и других сооружений, нарушением правил технической эксплуатации и обращения с нефтепродуктами, стихийными бедствиями. В практической деятельности нефтебаз, складов, заправочных станций и при транспортировке эксплуатационные потери нефтепродуктов могут приводить к аварийным потерям. Например, подтекание или испарение топлив создает постоянную угрозу пожара.

Таким образом, потери нефтепродуктов зависят, с одной стороны, от условий их транспортировки, хранения, приема, выдачи и технического состояния сооружений, оборудования, с другой - от специфических свойств нефтепродуктов. Эти свойства оказывают непосредственное влияние на процессы испарения в резервуарах и транспортных средствах, на утечки и переливы, изменение качества нефтепродуктов при хранении и др.

Для успешной борьбы с потерями и дальнейшего совершенствования существующей техники хранения и транспортирования необходимо знать физико-химические свойства нефтепродуктов, влияющие на характер потерь.

Годовые потери от испарения топлива при вместимости резервуаров 200, 400, 1000, 2000 м³ составляют соответственно 5,75; 4,24; 3,25 и 2,75 % от вместимости резервуара.

Потери в резервуарных парках могут возникнуть в результате выхода наружу топлива или его паров при механических повреждениях корпусов резервуаров, крыш или трубопроводов.

Причинами таких повреждений чаще всего являются:

- повышенное давление при несоответствии интенсивности закачки топлива и пропускной способности дыхательной арматуры;

- закачка топлива с увеличенным содержанием растворенных газов или нагретого выше установленной температуры; примерзание в холодное время года тарелок дыхательных клапанов; обледенение насадки огневого предохранителя.

Механические повреждения возможны также в результате переполнения резервуара, сильной коррозии металла или снижения его прочности под воздействием чрезмерно низкой или высокой температур. Окраска резервуаров является наиболее простым и доступным способом борьбы с потерями топлив из-за «малых дыханий», не требующим капитальных затрат и применяемым в любых условиях, так как цвет в значительной степени влияет на нагревание стенок резервуара солнечными лучами, а следовательно, и на испарение нефтепродуктов. Например, находящийся в одинаковых условиях хранения бензин нагревается в зависимости от цвета окраски резервуара следующим образом: до 11,5 ⁰С — при алюминиевой окраске; до 14,6 ⁰С — при серой; до 16,6 ⁰С — при сурике; 22 ⁰С — при зеленой; 30 ⁰С — при черной. Подсчитано, что при хранении в резервуаре вместимостью 100 м³ при температуре 11 ⁰С в год испаряется 850 кг бензина, при 21 ⁰С — 3 800 кг, а при 27 ⁰С — 6500 кг.

Одним из самых эффективных способов является хранение легко испаряющихся топлив в заглубленных и подземных резервуарах, имеющих относительно постоянный температурный режим. При хранении таким образом почти полностью исключаются потери от «малых дыханий» топлива, так как будучи засыпанными грунтом резервуары не подвергаются солнечному облучению и, следовательно, в них почти отсутствуют суточные изменения температуры газового пространства. По сравнению с наземным хранением потери от «малых дыханий» топлива в заглубленных резервуарах сокращаются в 8... 10 раз, а также несколько снижаются потери от «больших дыханий» (при отсутствии газоуравнительных трубопроводов).

Для хранения топлива наряду с металлическими резервуарами находят применение железобетонные. Отмечено, что при хранении в заглубленных железобетонных резервуарах по сравнению с хранением в металлических наземных резервуарах потери топлива в весенне-летний период в южной климатической зоне сокращаются в 9 раз, в средней — в 7,5 раз, в северной — в 6 раз, а в осенне-зимний период в любой зоне — в 4,5 раза.

В 50-х годах XX века в США, Канаде, Скандинавских странах, СССР, а позднее и в западноевропейских странах начали строить подземные хранилища для природного газа, сырой нефти и нефтепродуктов. Такие хранилища создавались в устойчивых горных породах: гранитах, известняке и др., а также в отложениях каменной соли, глинах, суглинках, отработанных шахтах для добычи руды и вечномерзлых влагонасыщенных породах.

Ледогрунтовые хранилища имеют меньший объем, чем шахтные в устойчивых горных породах (обычно от несколько сотен до 15...30 тыс. м³).

Главной особенностью эксплуатации ледогрунтовых хранилищ является необходимость их заполнения продуктом, охлажденным до отрицательной или минимально допустимой в каждом конкретном случае положительной температуры, т.е. хранилища необходимо оборудовать специальными охлаждающими устройствами, что значительно повышает стоимость строительства и эксплуатации комплекса.

В ледогрунтовых хранилищах принципиально невозможно хранение продуктов, имеющих высокую температуру застывания (летнего дизельного топлива, газойля, котельного топлива и т. п.).

Источниками потерь на нефтебазах могут служить любые объекты, связанные с проведением операций по приему, хранению, подогреву, перекачке и выдаче нефтепродуктов.

В последнее время на нефтебазах проводилась значительная модернизация и техническое усовершенствование конструкций сливоналивных железнодорожных эстакад резервуарных парков, причальных сооружений, автомобильных эстакад, технологических трубопроводов, устройств по затариванию нефтепродуктов, сооружений по очистке сточных вод и другие работы, направленные на сокращение потерь нефтепродуктов и сохранность их качества. Однако все это не в полной мере отвечает современным требованиям по сохранности количества и качества нефтепродуктов. При разработке и внедрении новых видов оборудования, устройств и аппаратуры особое внимание следует уделять вопросам их герметизации и автоматизации основных технологических процессов.

Хорошая герметизация оборудования и сооружений позволяет одновременно решить три важнейшие задачи:

- сократить потери нефтепродуктов от испарения и проливов, сохраняя их качество и количество;

- снизить пожароопасность на территории нефтебазы; предотвратить загрязнение окружающей среды.

При транспортировании, хранении и заправке происходят потери в результате растекания и разбрызгивания масла по наружным поверхностям используемых бочек, ведер и кружек при наливе; подтекания и остатка его на шлангах, рукавах и раздаточных кранах, в резервуарах, бочках и кружках, а также из-за нарушения правил при периодическом сливе отстоя из резервуаров и при удалении остатков масел во время зачистки резервуаров.

Количество потерь зависит от технического состояния нефтебаз, квалификации обслуживающего персонала и технологии заправки, а также от вязкости масла и совершенства применяемого оборудования. Так, при заправке техники при помощи мерной кружки или ведра потери моторного масла достигают 4,56 % а при заправке с помощью механизированного заправочного агрегата или маслораздаточной колонки — 0,20 %.

Фактическое распределение потерь нефтепродуктов складывается следующим образом, % :

• хранение на складах ТСМ - 37,2

• перевозка железнодорожным и автомобильным транспортом - 6,2

• водные перевозки - 27,2

• магистральные нефтепроводы - 29,4

Главнейшими причинами потерь являются:

• потери нефти и нефтепродуктов при хранении и транспортировке;

• потери от утечки и разлива;

• потери вследствие аварий на магистральных продуктопроводах (нефтепроводах) и внутрибазовых трубопроводах;

• потери в процессе нефтепереработки;

• потери со сточными водами предприятий;

• потери от смешения (пересортица) и др.

Основная доля потерь нефтепродуктов приходится на складское хранение, при этом около 40% составляют потери от испарения бензинов.

При испарении нефтепродуктов имеют место следующие виды потерь:

• потери от «малых дыханий» при хранении нефтепродуктов в резервуарах. Вызываются периодическими колебаниями температуры и концентрации паров в газовом пространстве резервуара, связанными с ежесуточными колебаниями интенсивности солнечного излучения и температуры внешнего воздуха;

• потери от «больших дыханий», происходящие при операциях по приему и выдаче из резервуаров, транспортных емкостей (железнодорожных цистерн, автоцистерн и тары);

• потери от «вентиляции» газового пространства, причиной которых является истечение паров или выдувание их ветром через отверстие или неплотности в крышах резервуаров. Эти потери возникают при плохом техническом состоянии резервуаров и в зависимости от размеров неплотностей в крышах могут достигать очень больших величин. Единственным средством борьбы с потерями от «вентиляции» является своевременный качественный ремонт и содержание в исправном состоянии резервуаров и резервуарного оборудования.

К числу мероприятий, позволяющих сократить потери нефтепродуктов от испарения можно отнести следующие мероприятия: технические и организационные.

К техническим мероприятиям относится внедрение нового современного оборудования для улавливания паров, вытесняемых из резервуара при его заполнении, резервуары специальной конструкции, рассчитанные на высокое давление, применение плавающих понтонов и т.д. Основным недостатком этих мероприятий является дороговизна внедрения оборудования, усложнение технологического оборудования, которое требует дополнительного внимания со стороны обслуживающего персонала.

С помощью организационных мероприятий можно не менее эффективно сохранять как качество, так и количество нефтепродукта, за счет выработки оптимального графика движения нефтепродукта на всем пути. Мероприятия этой группы не требуют больших материальных затрат.

Изменение свойств топлив при транспортировке и хранении. Долговечная и надежная работа автомобильных двигателей возможна только при использовании высококачественных топлив, соответствующих требованиям стандартов. Качество топлив определяется сложным комплексом параметров, контролируемых стандартными методами. Они должны быть точными, простыми и быстродействующими.

После получения на нефтеперерабатывающем заводе качество топлив в процессе хранения, транспортировки и перекачки непрерывно ухудшается. Бензины при неправильном хранении постепенно теряют низкокипящие фракции, в результате чего снижается их испаряемость в двигателях. При хранении и транспортировании в результате контакта с влажным воздухом в топливах накапливается влага, которая ухудшает эксплуатационные свойства топлив. Топлива постепенно загрязняются пылью из атмосферы, продуктами коррозии, нерастворимыми веществами, образующимися в результате процессов окисления.

Экономический ущерб от применения некондиционных топлив трудно поддается точному учету, но достаточно велик. Основной ущерб, наносимый применением некачественных топлив, заключается в снижении долговечности работы двигателей (см. табл. 2).

Таблица 2

Снижение долговечности работы двигателей при

использовании некачественных топлив

Под воздействием внешних факторов в топливах протекают физические и химические процессы.

Основными физическими процессами являются: испарение, загрязнение механическими примесями и водой, выпадение высокоплавких компонентов при охлаждении, а также случайное смешение в резервуарах топлив различного сорта. Большая часть этих процессов приводит к необратимому изменению качества топлив.

Основные химические процессы следующие: окисление, разложение, конденсация, коррозия.

Испарение топлив. При перекачке, хранении, сливе, наливе, транспортировании и применении топлив происходят процессы испарения, которые приводят к количественным потерям и изменению их качества. Установлено, что со времени производства до непосредственного применения в двигателях топлива в среднем перекачивают из емкости в емкость 10 раз, перевозят различными видами транспорта, хранят на складах и базах. Необходимо также учесть потери из топливной системы автомобилей. Общее количество потерь топлив от испарения достигает 10%. Это составляет миллионы тонн и наносит большой экономический ущерб народному хозяйству. Потери легких фракций приводят к ухудшению качества топлива.

В бензинах вследствие потерь легких фракций понижается октановое число, давление насыщенных паров, повышаются температура начала кипения и температуры выкипания 10, 50 и 90%. В результате испарения лёгких фракций затрудняется запуск холодного двигателя, ухудшается приемистость двигателя, увеличиваются износ и образование нагара. Таким образом, влияние процессов испарения на изменение качества топлив обусловлено при прочих равных условиях давлением насыщенных паров и фракционным составом топлив, а также условиями хранения и транспортирования. Под влиянием испарения наиболее сильно изменяется качество бензина.

При правильном хранении испарение даже наиболее легких бензинов можно свести к минимуму. Довольно быстрое испарение и связанное с этим ухудшение качества топлив наблюдается при хранении и транспортировании в резервуарах, имеющих неплотности. Налив в авто- и железнодорожные цистерны, заправка открытой струей приводят к значительному испарению легких фракций топлив. Эффективным средством уменьшения испарения является выполнение специальных технических мероприятий — хранение в резервуарах с повышенным давлением и в заглубленных резервуарах. Эффективно также применение газовой обвязки, отражательно-тепловой изоляции и специальной окраски резервуаров (в белый и серебристый цвет).

Загрязнение. Изменение качества из-за загрязнения мало зависит от свойств топлив и определяется в основном условиями хранения и транспортирования, а также загрязненностью внешней среды. При хранении, транспортировании и перекачке топлива контактируют с внешней средой: воздухом, влагой, техническими средствами (резервуарами, насосами, трубопроводами и др.), что приводит к неизбежному загрязнению. Основным источником и причинами загрязнения топлив являются: попадание примесей из атмосферы; образование нерастворимых продуктов в результате коррозии металлов и разрушения неметаллических материалов; образование нерастворимых продуктов в результате окисления самих топлив; налив в плохо защищенные емкости и перекачка по грязным трубопроводам; накопление загрязняющих веществ в отстойниках и на дне резервуаров.

Загрязнение топлив начинается уже на нефтеперерабатывающих заводах и продолжается при хранении на нефтебазах. Так, количество загрязняющих веществ здесь в автомобильных бензинах может достигать 0,04—0,06, дизельных топлив 0,15, а иногда и 0,6 кг/т. Таким образом, топлива в системы питания автомобилей попадают уже загрязненными, и этот процесс продолжается в дальнейшем при эксплуатации. В баках, автомобилей загрязняющие вещества накапливаются из атмосферы, за счет коррозии, окисления. Процессы коррозии и окисления являются одной из главных причин образования твердых загрязнений при прохождении топлива по системе питания. Возможности удаления загрязняющих веществ ограничиваются лишь фильтрацией и отстоем.

Проблема чистоты топлив для автомобилей является в настоящее время одной из самых актуальных, потому что от этого зависят долговечность и надежность работы автомобильных двигателей.

Обводнение топлив. При хранении, транспортировании, перекачке, заправке и применении топлива соприкасаются с воздухом, который всегда содержит влагу. Поэтому происходит обводнение топлив, в результате которого их качество значительно ухудшается.

Растворимость воды в топливах невелика и зависит от химического состава и внешних условий. Больше всего растворяется вода в бензинах. Она может присутствовать в топливах в виде эмульсий, в растворенном и свободном состоянии. Свободная вода обычно находится на дне резервуара и является источником образования эмульсий. Она обусловливает также полное насыщение топлив растворимой водой.

Наиболее радикальным путем предотвращения обводнения топлив является полная их изоляция от внешней среды. Однако на практике изолировать топлива при хранении и применении очень трудно.

Кроме предотвращения обводнения топлив путем устранения контакта с влажным воздухом известны методы улучшения низкотемпературных и антиобледенительных свойств введением присадок.

Окисление. Существенно ухудшается качество топлив вследствие процессов окисления. Принципиально эти процессы можно устранить, если из жидкой и газовой среды топлив удалить кислород. Однако при хранении десятков, тысяч тонн топлив это трудновыполнимо. Практически в настоящее время хранение и транспортирование топлива осуществляются в среде воздуха.

В результате процессов окисления в топливах образуются смолы и осадки, ухудшающие эксплуатационные свойства. К сожалению, специальными техническими мероприятиями, применяемыми в настоящее время (уменьшением газовой фазы, понижением температур и т. д.), можно лишь замедлить процессы окисления — полностью их устранить пока не удается. Трудно поддаются ограничению и процессы коррозии конструкционных материалов при контакте с топливами. Присутствие в них сероорганических соединений (особенно меркаптанов, сероводорода), кислот и воды ускоряет процессы коррозии. Продукты коррозии загрязняют топлива и ухудшают их качество.

Внешние условия. Среди внешних условий наибольшее влияние на изменение качества топлив оказывают температура и ее колебания, время хранения, степень заполнения резервуаров, интенсивность перекачек, запыленность и влажность окружающей атмосферы, контакт с металлами и др.

Хранение при пониженной температуре наиболее благоприятно для сохранения качества топлив. При пониженной температуре испаряемость топлив относительно мала, процессы окисления и коррозии резервуаров протекают с меньшей скоростью. Поэтому хранение топлив в подземных резервуарах наиболее целесообразно. Наоборот, хранение в наземных резервуарах, особенно в районах с резкими суточными колебаниями, приводит к значительному ухудшению качества и количества топлив. Резкое изменение температуры вызывает более интенсивное и глубокое «дыхание» резервуаров, в результате теряются легкие фракции топлив, а в резервуары поступает воздух, что приводит при большой его запыленности и влажности к интенсивному загрязнению и обводнению топлив.

Перекачки топлив в автоцистерны и резервуары и выдача из них занимают относительно небольшое время, однако в дальнейшем это отрицательно сказывается на качестве топлив при хранении и применении. Например, индукционный период малостабильных бензинов в результате одной перекачки может уменьшаться на 20-25%. Неблагоприятно отражается на качестве топлив и их хранение при большом соотношении паровой и жидкой фаз. Увеличение объема паровой фазы значительно ускоряет процессы окисления, потери топлив возрастают, и качество их быстро ухудшается.

При хранении и транспортировании топлив наиболее сильно ухудшаются такие показатели качества, как фракционный состав, содержание фактических смол, кислотность у бензинов, содержание смол у дизельных топлив.

Гарантийные сроки хранения топлив установлены соответствующими ГОСТами или ТУ. Однако на автомобильные бензины не установлены гарантийные сроки хранения, поэтому на основании многолетнего опыта хранения рекомендованы оптимальные сроки хранения бензинов в различных климатических зонах.

Для бензинов, содержащих непредельные углеводороды, установлены минимальные сроки хранения. Бензины, стабилизированные антиокислителем, а также полученные прямой перегонкой и, следовательно, не содержащие непредельных углеводородов, можно хранить в течение более длительного периода (2—4 года в наземных резервуарах). Сроки хранения бензинов в полузаглубленных резервуарах в средней и северной климатических зонах также увеличены (3,5—5 лет), что объясняется более низкими средними температурами хранения. С уменьшением вместимости резервуаров сроки хранения бензинов уменьшаются. Например, в канистрах автомобильный бензин АИ-80 в южной зоне можно хранить лишь полгода.

При дальнейшем хранении происходит значительное ухудшение их качества.

Изменение свойств автомобильных бензинов. Интенсивность смоло- и нагарообразования зависит от качества используемого топлива и моторного масла. Чем тяжелее фракционный состав бензина, выше его плотность, больше содержание непредельных и ароматических углеводородов, тем выше склонность к смолообразованию. Основной показатель качества, характеризующий склонность бензина к образованию отложений в двигателях, - содержание в нем смолистых веществ. Смолы — это темно-коричневые жидкие или полужидкие вещества с плотностью около 1000 кг/м³, молекулярной массой 350...900, обладают сильной красящей способностью, легко растворимы во всех нефтепродуктах и органических растворителях (кроме ацетона и спирта). Смолистые и смолообразующие вещества всегда содержатся в бензине. Их количество зависит от технологии получения, способа очистки, длительности и условий хранения топлива.

Химическая стабильность характеризует способность бензина сохранять свой первоначальный химический состав без изменения при длительном хранении, перекачках и транспортировании. Химическая стабильность бензинов определяется главным образом их углеводородным составом. К окислению наиболее склонны бензины, полученные термическим и каталитическим крекингами, коксованием, пиролизом и содержащие много олефиновых и диолефиновых углеводородов. Более химически стабильны бензины, полученные каталитическим риформингом и прямой перегонкой, а также алкилбензин.

На пути следования от завода-изготовителя до бака автомобиля происходит автоокисление бензина, т.е. окисление его нестабильных соединений кислородом окружающего воздуха с образованием продуктов сложного состава. Чем дольше хранится бензин, длиннее путь транспортирования и больше перевалочных пунктов, тем больше возможность образования продуктов окисления - смолистых веществ и различных кислых соединений (органических кислот, оксикислот и т.п.). Большая часть образующихся продуктов окисления находится в бензине в растворенном состоянии, а меньшая - выпадает в осадок. Окисление бензина ускоряется различными отстоями и осадками, накапливающимися в резервуарах, а также за счет каталитического воздействия металлов (например, меди). Чем больше в бензине содержится непредельных углеводородов, тем быстрее он окисляется. При окислении изменяется цвет бензина. Например, неэтилированный бензин приобретает окраску от светло-желтой до интенсивно-желтой. Появляется резкий запах, на дне резервуара образуется масляный слой, слаборастворимый в бензине, повышается кислотность бензина, т.е. увеличивается его коррозионность.

При работе двигателя наблюдаются отложения во впускном трубопроводе, на деталях системы питания и стенках камеры сгорания. Количество отложений во впускном трубопроводе находится в прямолинейной зависимости от количества смол в бензине. Основным источником образования отложений являются смолистые вещества, образующиеся при окислении бензина.

Отложения в системе питания, образующиеся при низких температурах, представляют собой липкие мазеобразные продукты коричневого цвета. Смолы откладываются на стенках топливных баков, фильтров, насосов, закупоривают топливопроводы, покрывают тонким слоем детали карбюратора — распылители, дроссельные заслонки. Повышенное содержание смолистых продуктов в используемом бензине вызывает различные нарушения в системе питания двигателя. Отложения на деталях карбюратора могут вызвать нарушения подачи топлива и процесса карбюрации, а отложения на фильтрующих элементах — прекращение подачи бензина.

Во время работы двигателя неиспарившиеся высококипящие фракции бензина вместе с находящимися в них смолистыми веществами в виде пленки движутся по впускному трубопроводу к цилиндрам. Стенки трубопровода обычно подогреваются для лучшего испарения бензина, поэтому происходит интенсивное окисление углеводородов бензина и оседание смолистых соединений на горячих стенках трубопровода. Выпавшие вещества еще больше полимеризуются и превращаются в твердые смолистые и углистые отложения, уменьшающие полезное сечение трубопровода и увеличивающие сопротивление потоку горючей смеси. В связи с этим ухудшается наполнение цилиндров и снижается мощность двигателя. Смолистые вещества, выпавшие на впускных клапанах, образуют твердые углистые отложения, которые нарушают правильность посадки клапанов и вызывают их зависание.

Содержание фактических смол, находящихся в бензине в момент исследования, оценивают в миллиграммах на 100 см³ топлива. Для автомобильных бензинов их содержание на месте производства допускается до 5 мг в 100 см³ топлива. При большей концентрации смол резко снижается время до появления неисправностей двигателя в результате усиленного нагарообразования.

Фактические (промытые) смолы - это нерастворимая в гептане часть остатка, полученного при выпаривании автомобильного бензина. Непромытые смолы — это остаток от выпаривания автомобильного бензина, состоящий из фактических смол и трудноиспаряющихся компонентов присадки.

Лабораторные стаканы промывают растворителем и тщательно прополаскивают. Затем сушат в термостате при 150 °С не менее 1 ч, охлаждают и взвешивают с погрешностью до 0,1 мг. При испытании автомобильного бензина испаряющим агентом служит воздух, температура бани составляет 160...165 °С, а гнезд бани - 150... 160 °С. В стакан наливают 50 или 25 см³ бензина, помещают его в баню для выпаривания и устанавливают на место конический держатель, который центрируют над поверхностью жидкости. Длительность испытания (испарения бензина) 30 мин. Регулируют поток воздуха так, чтобы получить из одного выпускного отверстия скорость потока 600 см³/с.

По окончании нагревания стаканы вынимают из бани, охлаждают и взвешивают. Подсчитывают содержание непромытых смол. Затем добавляют в стакан 25 см³ гептана, встряхивают в течение 30 с и выдерживают 10 мин. Сливают раствор гептана, помещают стакан в баню для выпаривания на 5 мин (температура бани должна быть 160...165 °С). Вынимают стакан из бани, охлаждают не менее 2 ч и взвешивают, определяя содержание фактических смол.

Химическую стабильность бензина оценивают стандартным методом по ГОСТ 4039—88 на специальном приборе путем ускоренного окисления при определенной температуре и давлении кислорода. В результате определяют индукционный период - время от начала испытания до начала процесса окисления бензина. Индукционные периоды бензинов, произведенных по разным технологическим процессам, очень различаются. Так, для бензинов термического крекинга индукционный период составляет 50...250 мин, каталитического крекинга - 240...1000, прямой перегонки - более 1200, каталитического риформинга - более 1500 мин.

Бензины, имеющие индукционный период не менее 900 мин, могут сохранять свои свойства в течение 5 лет.

Установка для определения длительности индукционного периода в условиях ускоренного окисления состоит из стальной бомбы, кислородного баллона с редуктором, кислородного манометра и водяной бани. На установке определяют время, в течение которого испытуемый бензин в среде кислорода под давлением 0,7 МПа и при температуре 100 °С практически не окисляется. Бомба для окисления бензина выполнена из нержавеющей стали.

Бомбу опускают в бак с водой, имеющей температуру 15...20 °С, и проверяют ее герметичность. Снижают давление внутри бомбы до 0,7 МПа. Бомбу погружают в кипящую баню до верхнего края крышки. Момент погружения бомбы в баню считают за начало окисления бензина и отмечают время и начальное давление. Затем давление в бомбе записывают через каждые 5 мин. В связи с нагреванием кислорода и бензина в начальный период давление возрастает, а затем, достигнув максимального значения, некоторое время держится постоянным и после этого начинает непрерывно снижаться. За конец индукционного периода принимают начало непрерывного падения давления.

Нагарообразование в камерах сгорания влияет на мощностные и экономические показатели двигателей. Коэффициент полезного действия двигателя снижается из-за ухудшения наполнения цилиндра. Нагар также вызывает детонационное сгорание или калильное зажигание. Часть смол вместе с тяжелыми фракциями топлива стекает по стенкам цилиндра, попадая в канавки поршневых колец.

Под действием высоких температур смолы превращаются в углистые лакоподобные вещества, которые как бы припаивают компрессионные кольца к поршню. В результате этого кольца перестают выполнять свои функции, что ведет к прорыву газов в картер, падению мощности двигателя, перерасходу масла. Пригорание колец может вызвать заклинивание поршня в цилиндре вследствие его сильного разогрева и температурного расширения. В образовании нагаров и лаков могут принимать участие механические примеси, проникающие с воздухом и топливом, оксиды металлов, выделяющиеся из антидетонаторов и присадок, вводимых в масло, и образующие нерастворимые осадки.

Образование отложений в топливной системе существенно зависит от конструктивных особенностей двигателя. При принудительной системе вентиляции картера резко увеличилось образование отложений в карбюраторе за счет содержания в картерных газах капель масла и продуктов неполного сгорания бензина. В двигателях с непосредственным впрыскиванием бензина наблюдается повышенное образование отложений на впускных клапанах.

На интенсивность загрязнения существенно влияют количество и чистота воздуха, поступающего для сгорания бензина. В смоло- и нагарообразовании также участвуют выделяющиеся при неполном сгорании топлива тонкодисперсные углеродистые продукты (сажа), которые оседают на горячих деталях двигателя. В составе высокотемпературных отложений, накапливающихся на клапанах и в камере сгорания, содержатся также оксиды свинца, входящего в состав антидетонаторов.

По стандарту в бензине наличие механических примесей не допускается. Однако при транспортировании, хранении, приемоотпускных операциях топливо обычно загрязняется пылью из окружающего воздуха. Определенное количество примесей почти всегда содержится даже в чистом по внешнему виду топливе. Вместе со смолистыми и нагарообразующими веществами примеси увеличивают интенсивность накопления высокотемпературных отложений.

Кроме того, проникающие в двигатель абразивные частицы повышают скорость изнашивания.

Если в топливе содержатся абразивные механические примеси, то резко увеличивается расход бензина, а срок службы топливоподающей аппаратуры в зависимости от загрязненности сокращается в 2...3 раза. Механические примеси проникают в зазоры между поршневыми кольцами и гильзой цилиндра, вызывая их повышенный износ. Зависимость износа цилиндров двигателя автомобиля ЗИЛ-130 от содержания механических примесей в бензине, на котором он работает, показана на рис. 3. Увеличение темпа изнашивания ведет к падению мощности, ухудшению экономичности, преждевременному выходу двигателя из строя.

На окисляемость бензина при хранении влияют химический состав бензина, температура хранения, поверхность соприкосновения с воздухом, наличие света, влаги, старых продуктов окисления и др. G повышением температуры хранения скорость окисления увеличивается. Для уменьшения влияния температуры топлива хранят в подземных резервуарах с минимальными колебаниями температуры. При этом исключается действие света как катализатора, ускоряющего процесс окисления.

При хранении бензина в наземных условиях резервуары окрашивают в светлые тона или ставят под навес. Резервуары, в которых хранится топливо, необходимо заливать полностью. В малой таре бензин окисляется значительно быстрее. Скорость окисления бензина увеличивается в присутствии старых продуктов окисления и воды. На скорость окисления влияют различные металлы, которые являются катализаторами окисления, например свинец, медь и их сплавы. Металлы — катализаторы окисления снижают действие присадок. Для уменьшения скорости окисления бензинов необходимо избегать частых перекачек, переливов и т.п.

Для увеличения индукционного периода и срока хранения к бензинам добавляют, антиокислительные присадки «Агидол-1» и «Агидол-12». Качество производимых бензинов повышают, добавляя в них моющие и многофункциональные присадки «Хай-тек 4449», «Автомаг», «Афен» и др.

Перевозка, хранение и раздача смазочных материалов. Организация хранения и раздачи смазочных материалов требует сохранения их качества, сокращения непроизводительных потерь при складских операциях.

Этим требованиям удовлетворяет централизованный способ доставки, хранения и раздачи смазочных материалов. При этом масла перевозят в автоцистернах, бочках или специальной таре, хранят в цистернах или других резервуарах в специальных помещениях-складах и при раздаче подают их к постам смазки по трубопроводам. Жидкие масла доставляют в автомобилях-цистернах или металлических бочках, а консистентные смазки - в деревянных бочках, металлофанерных барабанах и металлических банках.

Склад масла располагается обычно в подвальных помещениях или в углублениях (приямках) первого этажа, что обеспечивает слив в складские емкости самотеком чистых масел из транспортной тары и отработанных с постов смазки. Для сокращения длины трубопроводов помещение склада располагают по возможности ближе к постам смазки. Для каждого сорта смазочного материала предусматривают отдельную емкость. Жидкие масла хранят в цистернах, а консистентные смазки — в металлических бочках или баках с крышками.

Отработанные масла хранят на складе (в цистерне) для последующей их регенерации в автохозяйстве или на стороне.

Жидкие масла из складских резервуаров подаются на посты смазки к раздаточным устройствам по трубопроводам сжатым воздухом, насосами или комбинированным способом (сжатым воздухом и насосами), а также самотеком. Преимущество следует отдать применению насосных установок. Для этой цели можно использовать ротационно-зубчатые насосы.

На складе смазочных материалов должно быть отведено место для хранения керосина, промывочной жидкости (для системы смазки двигателя), тормозной жидкости и антифриза.

Отработанные масла сливаются самотеком через воронки, расположенные на постах смазки в канавах или на специальных колонках при оборудовании постов подъемниками. Из воронки отработанное масло поступает самотеком в цистерну, откуда перекачивается насосом или подается под давлением сжатого воздуха по трубопроводу на регенерацию или в автомобиль-цистерну для вывоза с территории.

Для каждого сорта регенерируемого масла должна быть отдельная емкость.