Исследование влияния присадок на качество реактивного топлива

Ежегодно во всем мире осуществляется около 50 миллионов авиарейсов. Рост авиаперевозок повлиял на спрос авиационного топлива. Общемировое потребление авиационного топлива в год составляет более 300 млн. тонн. Эти данные отражают масштабность потребления авиационного топлива в мире. Известно, что безопасность и надежность перелета во многом непосредственно зависят от качества авиационного топлива. Авиационная промышленность работает над созданием новых моделей усовершенствованных моделей летательных аппаратов, что в свою очередь приводит к новым требованиям и задачам по отношению к качеству авиационного топлива, которые предстоит решать нефтеперерабатывающей промышленности.

В настоящее время проблема дальнейшего развития и проведение исследовательских работ по поиску эффективных присадок к авиационным двигателям, которые могут быть использованы для создания безопасности полетов воздушных машин в целом, является особо актуальной [1-3].

В настоящее время в качестве присадок для реактивного топлива используется ряд присадок различного назначения: противоиз-носные, антиокислительные, противоводо-кристаллизационные. В качестве наиболее популярных противоизносных присадок используются такие марки присадок, как Сигбол, Хайтек-580, дистиллированные нефтяные кислоты.

Антиокислительная присадка марки Агидол-1, а также жидкости «И», И-М, ТГФ, ТГФ-М используются как противоводокрис-таллизационные жидкости (ПВКЖ).

Незначительный ассортимент присадок, внедренных в эксплуатацию, объясняется очень жесткими требованиями по отношению к присадкам, и немаловажным моментом является тот факт, что проведение исследований и сами испытания требуют много времени и материальных затрат.

Введение присадок может улучшить одни показатели, но при этом негативно сказаться на других показателях. В этой связи присадка должна прежде всего оказывать положительное воздействие в малых количествах, но в то же время не ухудшать другие характеристики авиационного топлива. Кроме этого свойства присадки должны не изменяться в течение длительного времени не только в чистом виде, но и прежде всего в топливе, в которое оно добавлено.

Данная статья посвящена изучению воздействия присадок на различные свойства реактивного топлива.

Объекты и методы исследования

В настоящей работе изучено влияние различных присадок на физико-химические свойства реактивного топлива. Проводены сравнительные анализы нефтепродуктов в отсутствии и в присутствии присадок.

В качестве объекта исследования является образец реактивного топлива марки РТ. В качестве присадок использованы ан-тиокислительные присадки: марка Агидол-1, бисфенол, фенил- α-нафталин; противодо-кристаллизующие присадки марок: «И», «ИМ», ТГФ-М; противоизносные присадки: Hitec-580, «К».

Влияния присадок на свойства реактивного топливо изучали с привлечением физико-химических методов испытания, которые строго регламентированы государственными стандартами. Для изучения влияния присадок на топливо были исследованы следующие показатели:

• 1.    Кислотность (ГОСТ 5985-79);

• 2.    Термоокислительная стабильность (ГОСТ 11802-88);

• 3.    Температура начала кристаллизации (ГОСТ 5066-91);

• 4.    Кинематическая вязкость (ГОСТ 332016).

Результаты и их обсуждение

В работе предварительно были изучены основные физико-химические характеристики реактивного топлива, марки «РТ».

Проведенные комплексные исследования основных физико-химических показателей реактивного топлива марки «РТ» показали, что оно по всем показателям соответствует нормам ГОСТа.

Одним из самых эффективных путей улучшения физико-химических показателей реактивного топлива является применение различных присадок.

Однако, не существует универсальной присадки, одновременно оказывающей влияние на различные показатели всех видов реактивного топлива. Исходя из этого, присадки подразделяются на следующие виды:

• 1.    Присадки объемного действия:

• a.    Антиокислители. Антиоксиданты;

• b.    Деактиваторы металлов.

• c.    Противодокристаллизующие жидкости.

• 2.    Присадки поверхностного действия:

• a.    Противоизносные;

• b.    Антикоррозийные;

• c.    Коагулирующие и диспергирующие;

• d.    Антиэлектростатические.

С целью изучения влияния присадок на свойства реактивного топлива были изучены следующие виды присадок: антиокислитель- ные, противодокристаллизующие, противоиз-носные.

Исследованы следующие марки анти-окислительных присадок: «Агидол-1», бисфенол, фенил-α-нафталин. Концентрация присадок была выбрана в пределах 0,003% - 0,002 % (мас. доля). Результаты исследования влияния антиокислительных присадок на свойства реактивного топлива марки «РТ» приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Влияние различных марок антиокислительных присадок на кислотность и содержание растворимых смол в топливе

Физико-химические показатели	Без присадки	С присадкой марки «Агидол-1»	С присадкой бисфенол	С присадкой фенил-α-нафталин
Кислотность, мг КОН/100 см 3	0,5	0,2	0,4	0,3
Содержание растворимых смол, мг на 100 см3	28	15	19	17

Сравнение данных по изучению влияния антиокислительных присадок, приведенных в таблице 1, позволило сделать вывод о том, что добавление присадки марки «Агидол-1» приводит к уменьшению кислотности базового топлива в 2,5 раза, с 0,5 до 0,2 мг КОН/100 см ³ , а также уменьшает содержание растворимых смол практически в 1,9 раз, с 28 до 15 мг на 100 см ³.

Использование присадки фенил-α-наф-талин привело к понижению кислотности в 1,7 раз, с 0,5 до 0,3 мг КОН/100 см³, а также позволяет снизить содержание растворимых смол практически в 1,7 раз, с 28 до 17 мг на 100 см ³ .

Присадка бисфенол в ряду изученных присадок показала наихудший результат. Применение присадки бисфенол позволила понизить кислотность только на 20%, с 0,5 до 0,4 мг КОН/100 см3, а также в меньшей степени снизила содержание растворимых смол (в 1,47) раз, с 28 до 19 мг на 100 см3.

Таким образом, сравнительный анализ данных, приведенных в таблице 1, показывает, что присадка марки «Агидол-1» показала наилучшие результаты и позволила почти в 2 раза улучшить данные физико-химические свойства реактивного топлива.

В качестве противоводокристаллиза-ционных присадок были изучены следующие марки присадок: «И», «И-М», ТГФ-М. Концентрация присадок была выбрана в пределах, рекомендуемых производителем, - 0,1 -0,3% (мас. доля). Данные по результатам исследований приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Результаты испытаний базового топлива в присутствии и в отсутствии противодо-кристаллизующих присадок марок: «И», «И-М», «ТГФ-М».

Температурные характеристики, оС	Без присадки	С присадкой марки «И»	С присадкой марки «И-М»	С присадкой марки «ТГФ-М»
Температура начала кристаллизации, оС	-55	- 56	-57	-56

Сопоставление данных, полученных в присутствии различных марок противо-докристаллизующих присадок, приведенных в таблице 2, говорит о том, что все марки оказывают примерно одинаковое влияние.

Так, по эффективности противодокрис-таллизационные жидкости «И» и «ТГФ-М» оказались аналогичны. Добавление данных присадок к базовому топливу приводит к снижению температуры кристаллизации на 1оС. Лучшей в ряду изученных является противодокристаллизационная жидкость «ИМ», присутствие которой позволило уменьшить температуру замерзания на 2 оС.

Улучшение противоизносных свойств гидроочищенных топлив является важной и актуальной проблемой, которая решается добавлением противоизносных присадок. Желательно, чтобы присадки не повышали кислотности топлива после ее добавления, и не оказывали какого-либо отрицательного влияния на материалы топливной системы. В качестве Таблица 3 – Влияние противоизносных присадок кислотность базового топлива присадок были исследованы присадки марок: Hitec-580 и «К». Концентрация присадок взята в количестве, рекомендуемой производителем, - 0,001–0,004 % (мас. доля).

В качестве противоизносных присадок были исследованы присадки марок Hitec-580 и «К».

Результаты исследования влияния противоизносных присадок на свойства реактивного топлива марки «РТ» приведены в таблице 3.

различных марок на кинематическую вязкость и

Физико-химический показатель	Без присадки	С присадкой «К»	С присадкой «Hitek-580»
Кинематическая вязкость мм2/с	1,25	1,46	1,39
Кислотность мг КОН/100 см3	0,5	0,7	0,5

На основании данных, приведенных в таблице 3, можно сделать вывод о том, что присадка марки «К» положительно влияет на противоизносные свойства топлива, но при добавлении этой присадки увеличивается кислотность с 0,5 до 0,7 мг КОН/100 см ³ . Учитывая это, целесообразно использовать присадку «Hitek-580», в связи с тем, что она не оказывает влияние на повышение кислотности. Немаловажную роль в выборе в пользу присадки «Hitek-580» является тот факт, что данная присадка имеет меньшую себестоимость.

Заключение

Исследование кислотности и термоокислительной стабильности показало, что лучшей из представленных присадок является присадка «Агидол-1». В ряду изученных противодокристаллизационных жидкостей наилучшие результаты показала жидкость «И-М». Исследование кинематической вязкости топлива марки РТ показано, что присадка марки «К» увеличила показатель кинематической вязкости с 1, 25 мм2/с до 1,46 мм2/с. Данные цифры говорят о том, что присадка положительно влияет на противоизносные свойства топлива. Однако, присадка «К» отрицательно влияет на кислотность нефтепродукта. Присадка «Hitek-580» увеличила показатель кинематической вязкости с 1,25 мм2/с до 1,39 мм2/с. При этом, присутствие при- садки не приводит к увеличению кислотности топлива.