Влияние свойств нефтепродуктов на функционирование объектов нефтехозяйства

Физико-химические показатели качества нефтепродуктов и их эксплуатационные свойства оказывают непосредственное влияние не только на эффективность эксплуатации техники, но и на выбор технологий складских, транспортных и заправочных операций, а также на требования к конструкции соответствующих технических средств. Это влияние может быть как положительным, так и отрицательным.

Фракционный состав топлива характеризуется температурой выкипания составных частей (фракций). Для автомобильного бензина определяется температура начала перегонки, выкипания 10, 50 и 90 % объема, а также температура конца кипения, при которой происходит полная перегонка [1, 2]. Для дизельного топлива определяется объем перегоняемого топлива при температурах 250 °С и 350 °С, а также температуру перегонки 95 % объема [3, 4].

Фракционный состав топлива является определяющим для показателя испаряемости, непосредственно влияющей на пусковые свойства и приемистость двигателя. Наличие в бензине легких фракций облегчает запуск двигателя, а низкая температура кипения рабочей фракции обеспечивает высокое качество топливовоздушной смеси и хорошую приемистость двигателя. Однако, высокое содержание легкокипящих фракций в топливе вызывает осложнения при его транспортировании, хранении и заправке техники, а именно:

× увеличение потерь от испарения при транспортных и нефтескладских операциях, особенно при сливе, наливе и заправке машин;

× возникновение паровых пробок во всасывающих коммуникациях насосов, что приводит к нарушению процесса перекачки или заправки;

× загрязнение окружающей среды парами нефтепродуктов при сливно-наливных операциях или при колебаниях температуры окружающего воздуха [5, 6].

При проектировании объектов нефтехозяйства и их эксплуатации необходимо учитывать наличие в топливе легкокипящих фракций.

Давление насыщенных паров топлива также влияет на его испаряемость. Чем выше давление насыщенных паров, тем лучше пусковые свойства топлива. Однако при высоком давлении насыщенных паров топлива должны соблюдаться более высокие требования к прочности складских и транспортных емкостей, соответственно увеличивается их металлоемкость и масса [7].

Температура вспышки и воспламенения нефтепродукта влияет на такие эксплуатационные показатели, как воспламеняемость и горючесть топлива, обусловливающие полноту использования его химической энергии в двигателе. С точки зрения оптимизации рабочего процесса двигателя более низкие температуры вспышки и воспламенения улучшают воспламеняемость топлива, уменьшая количество энергии, которую необходимо подвести извне для инициирования процесса сгорания. Однако при хранении и транспортировании автомобильных топлив, с понижением температуры вспышки и температуры воспламенения этих продуктов, резко возрастает пожарная опасность и увеличивается возможность возникновения взрывов. Это вынуждает принимать дополнительные меры противопожарной зашиты, ужесточить требования к пожаробезопасности при проектировании нефтескладов и других объектов, а в конструкции технических средств предусмотреть специальные устройства, предотвращающие возможность возгорания нефтепродуктов.

Вязкость нефтепродуктов характеризует силу внутреннего трения при взаимном перемещении слоев нефтепродукта. Значение этого показателя важно при применении смазочных масел, так как недостаточная вязкость масла ухудшает его смазывающие свойства, что способствует износу смазываемых сопряженных пар из-за отсутствия на трущихся поверхностях масляной пленки. Аналогично влияние вязкости топлива на его противоизносные свойства, поэтому вязкость нефтепродукта должна быть не ниже определенного значения, выбираемого для конкретных условий эксплуатации. В то же время при перекачке нефтепродукта повышение его вязкости увеличивает потребляемую насосом мощность, что требует принятия соответствующих конструктивных решений при проектировании объектов нефтехозяйства (повышение мощности привода насоса, применение подогревательных устройств для снижения вязкости нефтепродукта и тому подобное).

Плотность нефтепродуктов, иначе – масса единицы их объема. Этот показатель влияет на объемную теплоту сгорания топлива. Чем выше плотность топлива, тем больше его теплотворная способность, отнесенная к единице объема, и тем более эффективно используется вместимость топливного бака. При транспортировании нефтепродуктов наблюдается образная зависимость: с повышением плотности перевозимого нефтепродукта хуже используется вместимость цистерн транспортных средств. Например, автомобильная цистерна АЦ-6,5 на шасси автомобиля УРАЛ-5557 имеет эксплуатационную емкость 6500 л. Так как масса перевозимого на шасси УРАЛ-557 составляет 7 т, а оборудование цистерны весит порядка 1,6 т, чистая грузоподъемность составляет 5,4 т. При перевозке автомобильного бензина с плотностью 830 кг/м³ вместимость цистерн используется полностью, а при перевозке дизельного топлива марки «А» с плотностью 860 кг/м³ недолив емкости автомобильной цистерны составит около 3,4 % [8, 9].

Рассмотренные физико-химические свойства нефтепродуктов оказывают неоднозначное влияние на их эксплуатационные показатели и на функционирование объектов нефтехозяйства. Но есть другая группа физико-химических свойств нефтепродуктов, которая оказывает одинаковое воздействие, как в процессе применения этих продуктов, так и при транспортных и складских операциях. К таким свойствам относят:

Концентрация фактических смол характеризует способность нефтепродуктов образовывать отложения в резервуарах, транспортных цистернах и трубопроводах.

Кислотность, т.е. концентрация содержащихся в нефтепродукте кислот, характеризует коррозионное воздействие нефтепродуктов на нефтескладское и транспортное оборудование. Коррозионная активность нефтепродуктов зависит также от наличия в них сераорганических соединений, что нормируется таким показателем, как содержание серы.

Температура застывания, при которой нефтепродукт теряет подвижность, характеризует условия невозможности проведения сливно-наливных операций, внутрискладских перекачек и процессов заправки. В таком случае для нормальной работы объектов нефтехозяйства требуется подогрев нефтепродукта [10].

Из проведенного анализа видно, что некоторые свойства нефтепродуктов, используемых в агропромышленном комплексе, оказывают негативное влияние на конструкционные элементы технологического оборудования нефтехозяйств. Поэтому при их проектировании и эксплуатации особенно важно учитывать их с целью повышения надежности и увеличения ресурса оборудования.

Список литературы:

1. Шаталов К. В., Приваленко А. Н., Середа С. В., Пуляев Н. Н. Современные требования к качеству автомобильных бензинов и дизельных топлив // Международный научный журнал. – 2011. ‑ № 4. – С. 89‑95.
2. ГОСТ Р 511015-97. Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия. – Введ. 1999‑01‑01. – М. : Стандартинформ, 2008. – 10 с.
3. Приваленко А. Н., Шарин Е. А., Лунева В.В., Пуляев Н. Н. Новые методы оценки эксплуатационных свойств дизельных топлив ЕВРО // Международный научный журнал. – 2013. ‑ № 6. – С. 72‑75.
4. ГОСТ 52368-2005 (ЕН 590:2004). Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия. – Введ. 2006‑07‑01. – М. : Стандартинформ, 2005. – 28 с.
5. Коваленко В. П., Пуляев Н. Н. Методические рекомендации по проектированию топливозаправочных комплексов. – М. : ООО УМЦ «Триада», 2015. – 64 с.
6. Коваленко В. П., Пуляев Н. Н. Нефтепродуктообеспечение в АПК. – М. : ООО «УМЦ «Триада», 2013. – 100 с.
7. Пусковое свойство – топливо. Большая энциклопедия нефти и газа [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.ngpedia.ru/id413957p3.html.
8. Автомобиль Урал-4320 и его характеристики [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://autotextrans.ru/ural_4320_harakteristiki.html.
9. Автоцистерна АЦ-6,5 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.autocistern.ru/ac6.html.
10. Дрючин Д. А., Якунин Н. Н. Автомобильные эксплуатационные материалы. – Оренбург : ОГУ, 2008. – 146 с.