ВЛИЯНИЕ АКТИВНЫХ СЕРНИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА КАЧЕСТВО ТОПЛИВА

АННОТАЦИЯ

В данной работе рассматриваются два вида нефтяного продукта, анализируемых на наличие активных сернистых соединений. Известно, что активная сера как в свободном виде, так и в составе соединений отрицательно влияет на качество топлива, подвергая деталей двигателей коррозии и снижая детонационную стойкость топлива. Наиболее эффективным методом анализа светлых нефтепродуктов считается метод, основанный на реакции медной пластинки на сернистые соединения, так как они более чувствительны к воздействию активных сернистых соединений.

ABSTRACT

In this paper, we consider two types of petroleum product that are analyzed for the presence of active sulfur compounds. It is known that active sulfur, both in its free form and in the composition of compounds, negatively affects the quality of fuel, exposing engine parts to corrosion and reducing the detonation resistance of fuel. The most effective method for analyzing light oil products is considered to be the method based on the reaction of a copper plate to sulfur compounds, since they are more sensitive to the effects of active sulfur compounds.

Ключевые слова: Активные сернистые соединения, бензин марки АИ-80 и АИ-92, прямогонный бензин и керосин, медная пластинка, детали двигателей, коррозия, детонационная стойкость топлива.

Keywords: Active sulfur compounds, AI-80 and AI-92 gasoline, straight-run gasoline and kerosene, copper plate, engine parts, corrosion, detonation resistance of fuel.

Сернистые соединения во фракциях нефти, употребляемых как топливо сгорания, играют немалую роль, ибо большое содержание их приводит к уменьшению мощности мотора либо к истощению двигателей. Например, часто встречаются следующие случаи:

• На автомобиль с мотором, оснащенным впрыском мочевины в выпускной коллектор, например, внедорожник, высокое содержание серы в составе топлива стало причиной нарушения работы системы токсичности отработавших газов.
• Ухудшение детонационной стойкости приводит к ненормальному сгоранию топлива с высоким содержанием серы. Низкое октановое число, что можно определить датчиками детонации, при бурном природном сгорании топлива, менее качественного типа, по команде датчика детонации, значительно замедляет момент зажигания. При этом увеличивается расход топлива.
• Содержание активных сернистых соединений (АСС) выше нормы приводит к износу цилиндров и возрастанию поршневых колец:

с 0,05 до 0,1 %, в 1,5-2 раза

с 0,1 до 0,2 %, в 1,5-2 раза

с 0,2 до 0,3 % в 1,3-1,7 раза

Но также нужно учесть, что полное отсутствие или умеренно-малое содержание серы приводит к потере вязкости топлива, что может поспособствовать выходу из строя автомобиля. Существуют процентные нормы содержания сернистых соединений для стабильной работы средств передвижения, например, содержание сероводорода не должно превышать 0,0003%, а свободная сера - не более 0,0015% от всей массы топлива. Так как жизнь сегодня нельзя представить без автомобилей, актуальность данной задачи высока.

В целях осуществления исследования были использованы следующие компоненты. Товарный бензин марки АИ-80 и АИ-92. Используемый и доступный в бензоколонках города Ташкент. Прямогонный бензин и керосин. Смесь прямогонного бензина и керосина, полученная в лабораторных условиях. Медная пластинка. Пластинки шириной 5-7 мм, длиной 50-60 мм, толщиной 2 мм. Пластинки должны быть заранее очищенные шлифовальным материалом. В случае отсутствия проявления точечной коррозии, могут быть использованы повторно. Пробирка. Пробирки стандартного типа для лабораторного использования. Шлифовальный материал. В данном эксперименте в качестве шлифовального материала была использована наждачная бумага. Водяная баня. Жидкостные бани устанавливают и придерживают нужную температуру исследуемого вещества. Баня должна быть глубиной не менее уровня анализируемой жидкости в пробирке, ибо пластинка в жидкости должна быть полностью погружена в воду. Термометры. Термометр для измерения и регулирования  температуры жидкости, которой наполнена баня. Цена деления составляет ±1℃. Штативы, в составе жидкостной бани, для удержания пробирок в жидкости.  Эталон определения степени коррозии. С помощью эталона определяется степень коррозии, подвергшей пластинку, а проявление коррозии можно отметить изменением цвета пластинки по сравнению с контрольной пластинкой.

Для точного выявления содержания активных сернистых соединений в составе топлива необходимо, чтобы поверхности пластинок были хорошо отполированы, в целях убеждения отсутствия посторонних, не рассматриваемых примесей, что можно осуществить с помощью наждачной бумаги. Растворитель должен быть без содержания серы. Обработка осуществляется при помощи нержавеющих щипцов и фильтровальной бумаги во избежание соприкасания пластинки с рукой.

Наливаем исследуемую жидкость объемом, измеренным в градуированной мензурке, и помещаем медные пластинки в пробирки. При этом оставляем одну контрольную пластинку для проверки изменения цвета пластинок по окончанию процесса. Для выявления эффекта испытания бензин отправляют в водяную баню при температуре 50-52 ℃, на протяжении  1,5 часов. Используются стандартные времени параметры (Так как есть метод испытания за короткий промежуток времени – 18 мин. , при температуре 100±1℃). Смесь прямогонных видов топлива держится также 1,5 часа, наряду с содержанием керосина, но при температуре 55-57 ℃.  В процессе каждые 15 минут проверяем цвет пластинок. Если изменение цвета не наблюдается, то считается, что топливо выдержало испытание, а при наличии изменения цвета можно понять, что топливо не выдержало испытание и в нем содержатся больше допустимой нормы активных сернистых соединений. По истечении 90 минут вынимаем медные пластинки и сравниваем цвет пластинки по эталону коррозии по ГОСТу 6321.

При исследовании поведения медной пластинки, на действие изменения ее степени коррозии, средой смеси прямогонного бензина и керосина, показанного на рисунке 1, пронаблюдалось изменение цвета до 1б степени по эталону коррозии  ГОСТа 6321, что характерно незначительному потускнению. Содержание АСС не нормированы.

По окончанию испытания товарного бензина марок АИ-80 и АИ-92 на наличие активных сернистых соединений было определено отсутствие изменений цвета (Рисунок 2), по эталону коррозии нет совпадений с показателями степени коррозии. Содержание АСС нормированы. Заметим, что для стандартов топлива сера представлена в следующих нормах: Евро-5 – 10 мг/кг; Евро-4 – 50 мг/кг; Евро-3 – 350 мг/кг (ДТ) и 150 мг/кг (бензин)).

Рисунок 1. Поведение медной пластинки в среде смеси прямогонного керосина и бензина

Рисунок 2. Поведение медной пластинки в среде товарного бензина

Получив опытные данные, строим график зависимости изменения цвета от времени, представленный на рисунке 3.

Рисунок 3. Влияние времени на изменение цвета медной пластинки в двух испытуемых средах. К-категория цвета по эталону коррозии ГОСТ 6321, 1а,1б,2а,2б…, 𝜏-время нахождения пробирок в водяной бане при 50 ℃, мин.

В заключении делаем вывод, что пластинка в среде товарного бензина не меняет свой цвет и соответствует нулевой категории по шкале определения степени коррозии ГОСТа 6321 с помощью медной пластинки, потому что в приготовлении товарного бензина были соблюдены нормы процентного содержания сернистых соединений. А в среде смеси прямогонного бензина и керосина ярко замечается изменение цвета медной пластинки, а именно до категории 1б по эталону коррозии ГОСТа 6321, что свидетельствует о превышении нормы количества активных сернистых соединений.

Список литературы:

1. ГОСТ 6320 – 92 (ИСО 2160 – 85), Межгосударственный стандарт, Топливо для двигателей, метод испытания на медной пластине, издание официальное, ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ, Москва.
2. А.Ф.Аксенов Авиационные топлива, смазочные материалы и специальные жидкости, издание второе, переработанное и дополненное, ИЗДАТЕЛЬСТВО «ТРАНСПОРТ» Москва 1970, с.42.
3. Вильям А.Грузе, Дональд Р.Стивенс, Технология переработки нефти (теоретические основы), перевод с англ. под редакцией инж. И.Я.Фингрута, ИЗДАТЕЛЬСТВО «Химия», Ленинградское отделение, Ленинград, 1964, с.31.
4. С.В.Богословский, Физические свойства газов и жидкостей, учебное пособие, Санк-Петербург 2001.
5. СПРАВОЧНИК ХИМИКА, второе издание переработанное и дополненное, том первый, Общие сведения. Строение вещества. Свойства важнейших веществ. Лабораторная техника, Государственное научно-техническое издательство, Химической литературы, Ленинград 1963.
6. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. М.: Химия, 1972. 360 с
7. Вадецкий Ю.В. Нефтегазовая энциклопедия в 3-х томах. Москва: Московское отделение «Нефть и газ» МАИ, 2004. 308 с.
8. Харлампиди Х.Э. Сераорганические соединения нефти, методы очистки и модификации. Соросовский Образовательный журнал. 2015.