Стабильность бензинов

Стабильность бензинов

Любой нефтепродукт это смесь органических веществ с различными свойствами. В состав бензинов могут входить: алканы, олефины, полиолефины, арены, кислородсодержащие соединения. Свойства входящих в состав смеси веществ могут существенно различаться, но для работы механизмов одно из основных требований к нефтепродуктам – однородность химических и физических свойств в объеме и неизменность этих свойств во времени. В частности данное требование справедливо по отношению к бензинам и характеризуется параметром – стабильность.

Стабильность – это способность бензина сохранять свойства в допустимых пределах для конкретных эксплуатационных условий. При воздействии таких внешних факторов, как кислород воздуха, нестабильная температура, загрязнение влагой и механическими примесями, ухудшаются его фракционный и химический состав. В зависимости от причин изменения свойств различают физическую и химическую стабильность.

Физическая стабильность

Физическая стабильность топлива определяется, как его способность сохранять фракционный состав и однородность в процессе хранения, транспортировки, эксплуатации. Наиболее глубокие изменения свойств бензина возможны в результате двух физических процессов: нарушения однородности бензина вследствие выпадения кристаллов высокоплавких углево­дородов и испарения его легких фракций.

Во втором случае физическую стабильность бензина оценивают по давлению насыщенных паров и наличию легких фракций. Недостаточная физическая стабильность в ряде случаев предопределяется относительно высокой испаряемостью бензина. Конструкция топливных баков должна исключать возможность свободного сообщения их внутреннего объема с атмосферой. Для исключения испарения топливные баки защищают от прямых солнечных лучей элементами конструкции автомобиля или специальными экранами. Это позволяет свести к минимуму их нагрев солнечными лучами и теплом от двигателя. При нарушении условий эксплуатации потери от испарения влияют на начальные точки разгонки бензи­на, его октановое число и особенно сильно на давление насыщен­ных паров, которое при испарении 3...4% бензина может сни­зиться в 2...2,5 раза, что ухудшает пусковые свойства.

Кристаллизация углеводородов в стандартных автомобильных бензинах происходит при очень низких температу­рах (ниже — 60 °С), поэтому при их использовании возможна экс­плуатация автомобилей в суровых зимних условиях без нарушения работы двигателей и систем питания.

Химическая стабильность

Под химической стабильностью топлива понимают его способность сохранять без изменений свой химический состав. В условиях длительного хранения некоторые из соединений (сернистые, кислородные, азотистые и металлорганические) могут вступать в реакции окисления (основная реакция, вызывающая изменение эксплуатационных свойств углеводородных топлив), полимеризации и конденсации.

Химическая стабильность бензинов зависит от состава и строения входящих в них углеводородов. Склонность бензина к окислению повышает присутствие антидетонаторов и продуктов его разложения. Также химическая стабильность бензинов ухудшается с увеличением концентрации воды и механических примесей.

Наличие в топливе сернистых соединений (особенно дисульфидов и меркаптанов) ухудшает его стабильность и способствует смолообразованию, процессу окисления непредельных углеводородов, образующих смолы при длительном хранении бензина. По мере испарения бензина смолы оседают на деталях карбюратора и впускной сис­темы двигателя. В небольших количествах они также проникают и в камеру сгорания, где вместе с несгоревшим топливом и маслом образуют нагар, оказывающий вредное влияние на работу двига­теля.

Считают, что наиболее эффективный и экономически выгодный способ повышения химической стабильности бензиновых фракций – введение специальных многофункциональных антиокислительных присадок. В качестве антиоксидантов используются соединения различных классов: фенолы, нитросоединения, хиноны, соединения серы, азота, фосфора, также применяются антиоксиданты смешанного действия, в которых нередко проявляются синергетические эффекты (возрастание эффективности деятельности в результате интеграции, слияния отдельных частей в единую систему).

Распространенным антиокислителем на рыке является 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол известный под торговой маркой – Агидол-1 (или как его иногда называют – ионол). Продукт представляет собой белые кристаллы, хорошо растворяющиеся в углеводородах, кроме Агидола-1 (ионола) современным требованиям отвечает еще одна антиокислительная присадка – Агидол-12, содержащая смесь экранированных фенолов в виде раствора в толуоле. По эффективности она близка к ионолу, но удобнее в применении.

Способы определения и требования, предъявляемые к бензинам

Физическая стабильность может быть охарактеризована такими показателями как испаряемость, фракционный состав, давление насыщенных паров. Соответствие бензина ГОСТу и соответствие условий транспортировки и эксплуатации даёт представление о стабильности в заявленных в ГОСТе условиях.

Испаряемость бензина оценивается показателями фракционного состава и летучести. С испаряемостью бензина связаны такие характеристики двигателя, как пуск при низких температурах, вероятность образования паровых пробок в системе питания в летний период, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, а также износ цилиндро-поршневой группы и расход топлива.

Фракционный состав бензинов характеризуется температурами начала перегонки и выкипания: 10, 50, 90% объема бензина, конца кипения; объемом остатка в колбе и потери (%).В последнее время чаще стали пользоваться объемами (%) испарившегося бензина при температуре 70, 100, 180 °С. Характеристику бензина по холодному запуску принято связывать с температурой перегонки 10% бензина или объемной долей (%) бензина, перегоняемого при 70 °С.

Давление насыщенных паров дает дополнительное представление об испаряемости бензина, а также о возможности образования газовых пробок в системе питания двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем выше его испаряемость. Бензины, предназначенные для применения в летних условиях, имеют более низкое давление паров. Чтобы обеспечить необходимые пусковые свойства товарного бензина, в его состав включают, как правило, до 30% (об.) легких компонентов, например бутана. В летних бензинах обычно содержится 2- 3% (об.) бутана, в зимних - до 5-8% (об.). Определяется показатель в лабораторной бомбе Рейда, которая состоит из двух камер, соединённых трубкой. Верхняя камера, которая по объёму в 4 раза больше нижней, снабжена манометром для измерения давления. Нижнюю камеру заполняют бензином (в верхней находится воздух), затем бомбу помещают в нагретую водяную баню. По манометру замеряют давление пара бензина в бомбе. Давление паров сильно изменяется в зависимости от температуры, поэтому опыт ведут при стандартной температуре 38 °С.

О химической стабильности судят по склонности топлив к окислению и смолообразованию при их длительном хранении, характеризуется индукционным периодом — временем (выраженным в минутах), в течение которого испытуе­мый бензин в среде чистого кислорода под давлением 0,7 МПа и при температуре 100 °С практически не подвергается окислению. Чем больше индукционный период, тем стабильнее бензин и тем дольше его можно хранить (от 6 мес. до 6 лет в зависимости от климатических условий и тары, в которой он хранится). Индук­ционный период обычных бензинов составляет 600...900 мин, а бензинов со знаком качества — 1200 мин.

Степень осмоления бензинов определяется содержанием в них фактических смол, т.е. всех смолообразующих продуктов, оста­ющихся в стеклянном стакане после полного испарения из него в струе воздуха 25 мл испытуемого бензина. ГОСТом нормируется содержание в бензине фактических смол и на месте его производства, и на месте потребления.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского»

Химический факультет

Кафедра аналитической химии

РЕФЕРАТ

по предмету методы анализа нефтепродуктов

Стабильность бензинов

Выполнил:

ст.гр. ХХБ-501-О

Ткач Д.П.

Проверила:

Ст. преп.

Реутова О.А.

Омск 2018