Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив icon

Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив




Скачати 112.53 Kb.
НазваН. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив
Дата16.08.2012
Розмір112.53 Kb.
ТипДокументи



I SSN 1813–1166. Вісник НАУ. 2004. №4

УДК 629.735:665.753:665.7.038(045)

С.В. Бойченко, д-р техн. наук

Н.М. Кучма


ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ БІОЛОГІЧНОЇ СТАБІЛЬНОСТІ ВУГЛЕВОДНЕВИХ ПАЛИВ

Інститут екології та дизайну НАУ, e-mail: ucaсh@nau.edu.ua

Систематизовано існуючі методи підвищення біологічної стабільності палив. Показано вплив міжнародних авіарейсів і кліматичних умов України на біологічне ураження палив для реак-тивних двигунів. Розглянуто питання доцільності додавання біоцидних присадок до складу палив для реактивних двигунів після завершення технологічного процесу його виробництва перед використанням.
Вступ
Як відомо [1], здатність палива зберігати свої властивості на усіх етапах технологічного ланцюга використання називається стабільністю. Розрізняють стабільність фізичну, хімічну і біологічну.

Біологічна стабільність – стійкість палив до дії різноманітних мікроорганізмів, плісняви і грибів. З існуючих близько 150 тис. видів мікроорганізмів близько 200 здатні окиснювати вуглеводні. Найбільше зростання мікроорганізмів спостерігається при температурі 25–40 °С. Найбільш сприятливі умови для них створюються на межі поділу системи “паливо–вода”. Одним із основних руйнівників палив у баках реактивних двигунів є так званий “гасовий гриб” – Cladosporium resinae [2]. Серед моторних палив найбільше
зазнає ураження мікроорганізмами паливо для реактивних двигунів.

^ Постановка завдання

Важливою проблемою є захист вуглеводневих палив від мікробіологічного забруднення. Розвиток мікроорганізмів у водно-паливних системах призводить до погіршення фізико-хімічних та експлуатаційних властивостей палив внаслідок зміни їх вуглеводневого складу, накопичення мікробного слизу та осаду, утворення стійких емульсій. Забивання фільтрів і каналів паливної системи мікробною масою призводить до аварій та непрацездатного стану технічного засобу в цілому.

^ Мета дослідження – систематизація інформації щодо методів забезпечення біологічної ста-більності вуглеводневих палив.

Розв’язання завдання

Одним із найпростіших методів попередження мікробіологічного ураження палив є правильний технічний нагляд за технологічними засобами використання нафтопродуктів, оскільки ступінь забрудненості палив мікроорганізмами залежить у першу чергу від обережного ставлення до самого палива та від своєчасного догляду за комунікаціями, резервуарами та паливними системами, зокрема їх осушування. Повне зневоднення виключає забруднення нафтопродуктів мікроорганізмами. Однак повністю видалити воду важко, можна лише зменшити її вміст.

Авторами праці [3] розроблено метод ультра-фіолетового та електромагнітного опромінення. Ультрафіолетове опромінення викликає загибель мікроорганізмів. Для цього розроблено ультрафіолетову лампу. При її розробленні виключено можливість вибуху та займання палив. Лампа може бути встановлена в нижню частину паливного бака та переміщуватися вздовж нього, а також уздовж паливної лінії. Можливе також встановлення лампи під час перекачування палива з одного резервуара в інший. Знищення мікроорганізмів можливе також за допомогою електромагнітного опромінення з певною частотою радіохвиль [3]. Колонії грибів і бактерій можна видалити фільтруванням через пористий матеріал, розмір пор якого не більше ніж 2 мкм [3]. Можливий спосіб захисту палив через бактеріальні фільтри, наповнені сполуками срібла – бавовну, скло, синтетичну гуму.

До фізико-механічних методів боротьби з мікробіологічними забрудненнями відносяться центрифугування, агломерація з наступним фільтруванням, флотація, використання іонно-обмін- них смол, електрогідравлічне осаджування, обробка ультразвуком.

На сьогодні найдієвішим способом захисту палив від біологічного забруднення є біоцидні присадки [3], які зменшують життєдіяльність мікроорганізмів в авіаційних паливах і запобігають біологічній корозії паливних баків. Біоцидні присадки не повинні погіршувати показники якості палив, характеризуватися пролонгованою дією, шкідливо впливати на конструктивні деталі двигуна, паливорегулюючі апарати; надійність роботи фільтрів і фільтрів-сепараторів, бути
токсичними. Продукти згорання цих речовин не повинні спричиняти шкідливу дію на навколишнє середовище [4].

У низці наукових праць зазначається, що біоцидні присадки мають бути розчинними і у паливах, і у водній подушці та знищувати мікроорганізми в обох фазах [5].

Велику увагу розробці біоцидних присадок приділяють у США. Крім борвмісних сполук як біоциди у США використовують сполуки з групи диацилюваних алкілінденів, у яких алкілін-деновий і ацилатний радикали містять від 1 до 4 атомів вуглецю, а також використовують при-садки, що містять срібло.

За кордоном були випробувані два препарати, які задовольняють перераховані вище вимоги: етиленгліколь монометил ефір і біофор F [4].

Етиленгліколь монометил ефір – це проти-водокристалізаційна присадка, яка відома під назвою FS2 чи A.1.A. До складу вказаної присадки входить гліцерин, однак було встановлено, що гліцерин активно сприяє збільшенню мікроорганізмів, а без нього етиленгліколь монометил ефір зменшує їх зростання. При додаванні в реактивне паливо 0,1–0,15 % мас. препарат концентрується у воді до 20 %, що не тільки запобігає утворенню кристалів льоду, але й розмноженню мікроорганізмів внаслідок осморегуляції.

Вміст вільної води в нафтопродуктах при їх транспортуванні і зберіганні зменшується, у зв’язку з чим для створення необхідної концентрації присадки її слід повторно вводити в паливо. Це ускладнює застосування вказаного препарату.

Біофор F після введення в нафтопродукт концентрується у вільній воді. Механізм дії цієї речовини також оснований на підвищенні осмо-тичного тиску. Ефективність препарату проявляється при його більш низьких концентраціях у воді, ніж присадка FS2. Ця присадка має такий недолік: при додаванні до палива для реактивних двигунів вона осідає на лопатях авіаційних турбін і може викликати їх корозію через збільшення кислотності води.

Багаторічні спостереження за паливними резервуарами з покриттям з фуранових смол показали, що життєдіяльність мікроорганізмів в таких резервуарах зменшується [6].

Використовуються біоциди, в яких активними компонентами є целозольви, сполуки нікелю, міді, інших металів, гетероциклічні сполуки в кількості 0,0001-0,005 % [7].

В Україні біоцидним присадкам приділяється значна увага. Було вивчено бактерицидну дію таких сполук диметилдиалкіламонійхлорид ([R2(CH3)2N]Cl) і диметилалкілбензиламоній-хлорид ([R(CH3)2NC6H5–CH2]Cl) для авіаційних палив – бензину і палива для реактивних двигунів ТС-1 [8].

Ці сполуки широко застосовуються як біо-цидні присадки в різних галузях промисловості.

При дослідженні цих сполук було встановлено [8], що в кількості 0,05 % і більше названі вище присадки зменшують зростання усіх мікроорганізмів в авіаційному бензині і паливі ТС-1.

Ученими [8] було досліджено біоцидну дію таких сполук: солей цинку синтетичних жирних кислот, змішаних солей цинку і ртуті, оцтової та олеїнової кислот. При введенні в палива для реактивних двигунів в концентрації 0,05–0,1 % вони виявили достатню активність, зменшуючи кількість мікроорганізмів на 75–85 %. Солі вищих карбонових кислот хрому, міді і свинцю, а також нафтенати заліза, міді і хрому виявилися мало-токсичними.

Враховуючи актуальність проблеми захисту палив як від накопичення статичного струму, так і від мікробіологічного забруднення, було отримано комплексну присадку, яка мала бактери-цидні і антистатичні властивості [8]. Було дос-ліджено суміші бактерицидних і антистатичних присадок різного складу, причому як бактери-цидний компонент використовували диметилдиалкіламонійхлорид [8]. Одночасно ця присадка є ефективною антистатичною присадкою, у кон-центрації 0,003 % підвищує електропровідність нафтопродуктів і зменшує електризацію під час їх руху [8].

Встановлено [9], що високий бактерицидний ефект має противодокристалізаційна присадка PFA-55MB для реактивних двигунів. Уведення в реактивне паливо в кількості 0,05-0,15 % при-садки PFA-55MB практично повністю запобігає розвитку мікроорганізмів і корозії паливних баків реактивних двигунів [9]. Ця присадка – найпоширювальна за кордоном.

Виявлено [10], що 8-оксихінолін і дисаліцилденпропандиамін при додаванні до складу палива для реактивних двигунів марки Т-1 у концентрації 0,2 і 0,1 % зменшували зростання мікроорганізмів відповідно на 88 і 75 %. Первинні аміни С12–С15, що додавалися до палива у кількості 1 %, зменшували зростання мікроорганізмів на 95 %.

Спеціальні досліди [10; 11] показали, що ак-тивними біоцидними присадками у водно-паливних системах можуть бути речовини, які не розчиняються в паливі, але розчиняються у воді. Так, повне знищення мікроорганізмів у середовищі з паливом ТС-1 спостерігали при введенні в водну фазу однієї з таких речовин: 0,04 %
1,2-диамінопропана або гексаметилдиаміна,
0,12 % етилендиаміна, гідроксиламіна соляно-кислого або метиламіну виннокислого, 0,16 % триметиламіна або н-бутиламіна.

Зменшення росту мікроорганізмів на 98 % відмічене при вмісті у водній фазі 0,08 %
н-бутиламіна, етилендиаміна, гідроксиламіна солянокислого або метиламіну щавелевого кислого.

Пригнічення збільшення мікроорганізмів на 70, 75, 90 % спостерігалося у середовищі з паливом ТС-1 при введені у водну фазу відповідно 0,24 % ацетату хрому, 0,16 % нітрату хрому, 0,16 % ацетату міді [10; 11].

Відома також поліфункціональна присадка ІПОД (ізопропілоктадециламін).

Вивчено бактеріофунгіцидність присадки на основі газових конденсатів [12]. На відміну від інших присадок, її отримують на основі вуглеводневої фракції (145–280) °С газових конденсатів.

Додавання присадки у кількості 0,1 % знищувало мікроорганізми впродовж 10–15 діб на 100 %.

Синтезована присадка має не тільки бактерицидні, але й антиокиснювальні і антикорозійні властивості. Уведення присадки до кінцевої концентрації 0,1 % запобігає утворенню осадів у паливі на 80 % [12].

Підприємство Unitor виготовляє присадку BIOCONTROL MAR-71. Це спеціально розроблений рідкий біоцид проти мікроорганізмів, які забруднюють паливні системи. Він розчиняється у воді та у нафтопродуктах і особливо ефективний на межі поділу “вода – нафтопродукт”, де зростання мікроорганізмів найбільш активне. Присадка BIOCONTROL MAR-71 має такі особливості:

– знищує мікроорганізми у паливній системі;

– захищає паливну систему від корозії;

– запобігає забиванню фільтрів і форсунок;

– не утворює корозійні продукти згорання.

Профілактичне дозування 0,3 л на тонну палива, у випадку сильного забруднення палив дозування 3 л на тонну палива.

Присадка Wynn’s Fuel Biocide є продуктом широкого спектра дії, яка спрямована на профілактику і боротьбу з розповсюдженням мікроорганізмів у паливах. Ії властивості:

– захищає палива від усіх типів забруднення мікроорганізмами в резервуарах;

– розчиняється в нафтопродуктах і залишковій воді;

– не погіршує якості палив, повністю згорає;

– ефект проявляється через 6 год після застосування;

– на 99 % складається з активних елементів, які не містять галогенів і сульфатів;

– запобігає корозії, нейтралізує кислоти; біологічно розщеплюється при невеликих концентраціях.

Застосовується для дезінфекції великих резерву-арів. Додається до наповнення резервуара нафтопродуктом.

Одним із високоефективних біоцидів, що сьогодні використовуються у світі для різних видів палива, є Katon FP 1.5 компанії ROHM AND HAAS (США). За номенклатурою Міжнародної спілки теоретичної та прикладної хімії активні компоненти Katon FP 1.5 визначають як 5-хлоро-2-метил-4-ізотиазолін-3-один



і 2-метил-4-ізотиазолін-3-один

.

Узагальнений асортимент біоцидних присадок до палив наведено в таблиці.

Асортимент біоцидних присадок

Присадка

Концентрація, %

Етиленгліколь монометил ефір FS2

0,1–0,15

Біофор F

0,1–0,15

Диметилдиалкіламонійхлорид

0,05

Диметилалкілбензиламоній- хлорид

0,05

PFA-55 MB

0,05–0,15

8-оксихінолін

0,2

Дисаліцилденпропандиамін

0,1

1,2-диамінопропан (гексаме-тилдиамін)

0,04

Етилендиамін, гідроксиламін солянокислого або метиламін виннокислий



0,12

Триметиламін

0,16

Солі цинку синтетичних жирних кислот, змішані солі цинку і ртуті оцтової та олеїнової
кислот



0,05–0,1

Н-бутиламін

0,08

Бактеріофунгіцидна присадка

0,1

^ BIOCONTROL MAR-71

0,3

Wynn`s Fuel Biocide

0,1

Katon FP 1.5

0,015–0,03



Висновки

Аналіз наукових праць [2–12] дозволив систематизувати існуючі методи підвищення біологічної стабільності палив і виділити серед них дві групи: фізико-механічні і хімічні.

Розширення міжнародних авіарейсів і кліматичні умови України доводять актуальність проблеми біологічного ураження палив для реактивних двигунів. У цьому аспекті важливими є наявність як ефективних методів визначення біологічного забруднення, так і дієвих заходів запобігання ураження палив мікрофлорою.

Отже, додавання біоцидних присадок до складу палив для реактивних двигунів після технологічного процесу їх виробництва перед використанням захистить паливні баки від біологічної корозії.

Список літератури

1. Гуреев А.А., Фукс И.Г., Лашхи В.Л. Химмотология. – М.: Химия, 1986. – 368 с.

2. Бойченко С.В. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости и присадки. – К.: КМУГА, 1999. – 104 с.

3. Гречушкина Н.Н., Азова Л.Г., Мыльникова С.И. Методы оценки поражаемости нефтяных топлив микроорганизмами // Биологические науки. – 1980. – № 2. – С. 15–25.

4. Скрибачилин В.Б., Михайлов Л.К., Кочанов Ю.С., Буряновская Т. В. Влияние микробиологического засорения топлив на работу топливных фильтров // Химия и технология топлив и масел. – 1993. –
№ 6. – С. 12–13.

5. Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Предотвращение загрязнения нефтепродуктов микроорга-низмами за рубежом // Транспортировка и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. – 1984. – № 4. – С. 27–28.

6. Фартинг С. Борьба с микробиологической корозией // Нефтегазовые технологии. – 1998. –
№ 1. – С. 44–47.

7. Данилов А. М. Классификация присадок к топливам // Нефтепереработка и нефтехимия. – 1997. – № 6. – С. 11–14.

8. Изучение антимикробных присадок для нефтяных топлив / Я.М. Паушкин, И.Л. Работнова, Т.П. Вишнякова и др. // Химия и технология топлив и масел. – 1968. –№ 4. – С. 51–54.

9. Пискунов В А., Зрелов В,Н. Влияние топлив на надёжность реактивных двигателей и самолётов. – М.: Машиностроение, 1989. – 352 с.

10. Поражаемость нефтяных дистиллятных топлив микроорганизмами и их защита // Н.С. Егоров,
Т.П. Вишнякова, Н.Н. Гречушкина и др. / Микроорганизмы низшие растения – разрушители материалов и изделий. – М.: Наука, 1979. – 256 с.

11. Подавление сульфатовосстанавливающих
бактерий в нефтяных пластах имидазолинсодер-жащими соединениями / С.К. Ким, Т.А. Куприянова, Н.Ф. Кашицкая и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2003. – № 9. – С. 30–32.

12. Антимикробная присадка на основе газових конденсатов / Р.Б. Аличева, М.А. Гаджиева,
И.И. Намазов и др. // Микроорганизмы низшие растения – разрушители материалов и изделий. – М.: Наука, 1979. – С. 256.

Стаття надійшла до редакції 01.09.04.

С.В. Бойченко, Н.Н. Кучма

Обеспечение биологической стабильности углеводородных топлив

Систематизированы существующие методы повышения биологической стабильности топлив. Показано влияние увеличения международных авиарейсов и климатических условий Украины на биологическое поражение топлив для реактивных двигателей. Рассмотрен вопрос целесообразности введения биоцидных присадок в состав топлив для реактивных двигателей после завершения технологического процесса производства топлива до его применения.

S.V. Boychenko, N.M. Kuchma

Supply of hydrocarbon fuel biological stability

The existing methods of increase of biological stability fuel on two groups are systematized: physico-mechanical and chemical. Increase of the international flights and the climatic conditions of Ukraine indicate to a urgency of a biological injury fuel for jet engines problem. Expediency of introduction biocyde additives after the technological process of manufacture of fuel before its using are accentuated.



Схожі:

Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив iconО. С. Тітова, канд хім наук Л. М. Курок хіміко-термодинамічна характеристика окиснення вуглеводневих палив
Теоретично обґрунтовано, що в процесі експлуатації внаслідок інтенсифікації окиснювальних процесів погіршуються енергетичні властивості...
Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив iconН. М. Кучма
Розглянуто експрес-визначення біологічного забруднення авіаційних палив І методи виявлення І попередження біологічного забруднення...
Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив iconІ. А. Кравець, д-р техн наук Вплив забруднень на енергетичні властивості вуглеводневих палив
Визначено інтенсивність зміни поверхні контакту твердої дисперсної фази при продукуванні механічних забруднень у паливах в експлуатаційних...
Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив icon1Т. В. Медвєдєва
Описано негативний вплив сполук сірки на експлуатаційні властивості нафти та продукти її переробки. Розглянуто основні методи визначення...
Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив iconІнформаційне забезпечення автоматичного аналізатора якісних показників дизельних палив
Розглянуто метод визначення цетанового числа дизельних палив на основі його фізико-хімічних параметрів із використанням штучних нейронних...
Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив iconРозвиток фінансового сектору україни як основа забезпечення стабільності економіки о. В. Козьменко, д е. н., К. В. Багмет, О. М. Пахненко
В ринковій економіці роль фінансового сектору важко переоцінити, адже саме через нього відбувається розподіл та кругообіг фінансових...
Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив iconПояснювальна записка При сучасному розвитку економіки велике значення мають підтримка стабільності грошової одиниці, достатнє забезпечення капіталом і звичайно захищена
При сучасному розвитку економіки велике значення мають підтримка стабільності грошової одиниці, достатнє забезпечення капіталом і...
Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив iconПояснювальна записка При сучасному розвитку економіки велике значення мають підтримка стабільності грошової одиниці, достатнє забезпечення капіталом і звичайно захищена
При сучасному розвитку економіки велике значення мають підтримка стабільності грошової одиниці, достатнє забезпечення капіталом і...
Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив icon1С. В. Бойченко
Досліджено поверхневий натяг деяких марок бензинів І реактивних палив вітчизняного та зарубіжного виробництва залежно від їх фракційного...
Н. М. Кучма забезпечення біологічної стабільності вуглеводневих палив iconОсновні завдання
По-друге, це розробка соціальних стандартів рівня життя населення з метою забезпечення соціальної стабільності в суспільстві та зниження...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи