ГОСТ Р 52068-2003
Группа Б19
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
БЕНЗИНЫ
Определение стабильности в условиях ускоренного окисления
(индукционный период)
Gasolines. Method for determination of oxidation stability (induction period)
ОКС 75.160.20
ОКСТУ 0209
Дата введения 2004-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 "Нефтяные топлива и смазочные материалы" (ОАО "ВНИИНП")
ВНЕСЕН Департаментом нефтепереработки Минэнерго РФ
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 4 июня 2003 г. N 180-ст
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
4 Настоящий стандарт представляет собой аутентичный текст ASTM D 525-99а "Стандартный метод определения окислительной стабильности бензина (индукционный период)"
1 Область применения
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт устанавливает метод определения стабильности (индукционного периода) бензина в условиях ускоренного окисления.
Примечания
1 Этот метод не предназначен для определения стабильности компонентов бензина, в частности, компонентов с высоким процентом низкокипящих непредельных соединений, так как они могут создать взрывоопасные условия в аппаратуре, но из-за неизвестной природы определенных образцов для защиты оператора комплект бомбы должен включать взрывозащитный диск.
2 Определение окислительной стабильности бензина путем определения потенциальных смол указано в методе испытания или в методе .
3 Точностные данные получены на бензинах, полученных из источников углеводородов без кислородсодержащих соединений.
1.2 Давление измеряют в СИ в килопаскалях (кПа), а температуру - в градусах Цельсия (°С).
1.3 Настоящий стандарт может включать использование опасных материалов, операций и оборудования.
Соответствующие мероприятия по технике безопасности и охране здоровья устанавливает пользователь.
2 Нормативные ссылки
3 Термины и определения
3.1 В настоящем стандарте использованы следующие термины с соответствующими определениями.
3.1.1 точка перегиба:
Точка на кривой давление-время, которой предшествует падение давления точно на 14 кПа в течение 15 мин и за которой следует падение давления не менее чем на 14 кПа через 15 мин.
3.1.2 индукционный период:
Время, прошедшее между моментом помещения бомбы в баню и точкой перегиба при 100 °С.
4 Сущность метода
4.1 Образец окисляют в бомбе, предварительно наполненной кислородом при 15-25 °С и давлении 690-705 кПа, и нагревают до 98-102 °С.
Давление постоянно регистрируют или записывают через установленные интервалы до достижения точки перегиба.
За индукционный период при температуре испытания принимают время, необходимое для достижения образцом этой точки, по нему рассчитывают индукционный период при 100 °С .
Примечание - Предупреждение. Дополнительно к другим мерам техники безопасности бомбу следует снабдить соответствующим защитным экраном.
5 Значение и использование
5.1 Индукционный период характеризует также склонность бензина к образованию смол при хранении. Следует признать, что образование смол при хранении может значительно меняться в различных условиях хранения и с различными бензинами.
6 Аппаратура
6.1 Бомба для окисления, стеклянный сосуд для образца и крышка, вспомогательное оборудование, манометр и баня для окисления (приложение А).
6.2 Термометры 22С по спецификации Е1 или 24С по спецификации IP с пределами измерения 95-103 °С.
Примечание - Допускается использовать сенсорные температурные устройства, охватывающие необходимый температурный диапазон (термопары или платиновые термометры сопротивления), обеспечивающие равноценную или лучшую точность.
7 Реактивы и материалы
7.1 Растворитель смол
Смесь равных объемов толуола и ацетона чистотой не менее 99%.
7.2 Кислород
Сверхсухой кислород чистотой не менее 99,6%.
8 Отбор проб
8.1 Отбор проб - по ASTM D 4057.
9 Подготовка к испытанию
9.1 Стеклянный сосуд для образца промывают растворителем до полной очистки от смол. Тщательно ополаскивают водой и погружают сосуд для образца и крышку в моющий осветляющий раствор со слабощелочным или нейтральным рН. Тип моющего средства и условия его использования устанавливают в лаборатории.
Критерием удовлетворительной очистки использованных сосудов для образцов и крышек должно быть соответствие качеству очистки, достигаемому при использовании раствора хромовой кислоты (вымачивание в течение 6 ч в свежей хромовой кислоте с последующей промывкой дистиллированной водой и сушкой или использование некоторых других растворов, также сильно окисляющих, но не содержащих хромовой кислоты).
Для такого сравнения могут быть использованы визуальный осмотр или обнаружение потери массы при нагревании химической посуды в условиях испытания.
Чистка моющим средством позволяет избежать потенциальных опасностей и неудобств, связанных с использованием растворов коррозионно-агрессивной и сильно окисляющей кислоты, которая остается стандартной процедурой очистки и может быть альтернативой предпочтительной процедуре - очистке моющими средствами.
9.2 Вынимают сосуд и крышку из очищающего раствора с помощью коррозионно-стойкого стального пинцета и далее действуют только пинцетом.
Тщательно промывают их сначала водопроводной водой, затем дистиллированной водой и сушат в печи при 100-150 °С не менее 1 ч.
9.3 Сливают капли бензина из бомбы и вытирают внутреннюю поверхность бомбы и крышки сначала чистой тканью, смоченной растворителем смол, затем чистой сухой тканью.
Вынимают наливной стержень из ствола, тщательно очищают от малейших капель бензина и смолы ствол и игольчатый клапан растворителем смол.
Бомба, клапан и соединительные трубки должны быть тщательно высушены перед началом каждого испытания.
Примечание - Предостережение. Летучие перекиси, которые могли образоваться во время предыдущего испытания, могут скапливаться в оборудовании, создавая потенциально взрывоопасную среду, поэтому заливной стержень, ствол и игольчатый клапан необходимо тщательно очищать после каждого испытания.
10 Проведение испытания
10.1 Доводят бомбу и испытуемый бензин до температуры 15-25 °С. Помещают в бомбу стеклянный сосуд для образца и наливают (50±1) см образца или (50±1) см образца помещают в стеклянный сосуд и после этого помещают его в бомбу. Закрывают сосуд крышкой, закрывают бомбу и, пользуясь быстро деблокирующейся пневматической муфтой, вводят кислород до тех пор, пока не будет достигнуто давление 690-705 кПа. Дают возможность газу в бомбе медленно вытекать, чтобы удалить первоначально присутствовавший воздух. (Сбрасывают давление с равномерной скоростью не выше 345 кПа в 1 мин через игольчатый клапан).
Снова вводят кислород до достижения давления 690-705 кПа и проверяют на утечку, игнорируя первоначальное быстрое падение давления (обычно не более 40 кПа), которое может наблюдаться в результате растворения кислорода в образце.
Если скорость падения давления не превышает 7 кПа через 10 мин, считают, что утечек нет и приступают к испытанию без допрессовки.
10.2 Загруженную бомбу помещают в сильно кипящую водяную баню или соответствующую жидкостную баню, снабженную механическим перемешиванием, действуя осторожно, чтобы не допустить встряхивания, и записывают момент погружения как время начала испытания.
Поддерживают температуру жидкостной бани 98-102 °С. Во время испытания считывают температуру с точностью до 0,1 °С через определенные промежутки времени и записывают среднюю температуру с точностью до 0,1 °С как температуру испытания.
Ведут непрерывную запись давления в бомбе или, если используют индикаторный манометр, снимают показания давления через каждые 15 мин или более короткие интервалы.
Если в течение первых 30 мин испытания появляется утечка (о чем свидетельствует устойчивое падение давления, значительно превышающее 14 кПа за 15 мин), испытание бракуют.
Продолжают испытание до достижения точки, которой предшествует падение давления точно 14 кПа в течение 15 мин и за которой следует падение не менее чем на 14 кПа за 15 мин.
Примечание - Предостережение. Если испытание проводят в регионе, где атмосферное давление устойчиво ниже нормального (101,3 кПа), разрешается добавлять в водяную баню жидкость с более высокой температурой кипения для поддержания рабочей температуры бани как можно ближе к 100 °С.
При использовании жидкости, отличной от воды, необходимо проверить ее совместимость с уплотнителями бомбы.
10.3 За индукционный период при температуре испытания принимают время в минутах с момента помещения бомбы в баню до достижения точки перегиба.
10.4 Бомбу охлаждают менее чем за 30 мин до комнатной температуры, используя окружающий воздух или воду температурой менее 35 °С, затем медленно сбрасывают давление через игольчатый клапан со скоростью не более 345 кПа/мин.
При подготовке к следующему испытанию бомбу и контейнер для образца промывают.
11 Обработка результатов
11.1 Время от помещения бомбы в баню (в минутах) до достижения точки перегиба является измеряемым индукционным периодом при температуре испытания.
11.2 Метод расчета
Рассчитывают индукционный период при 100 °С по одному из следующих уравнений:
а) температура испытания выше 100 °С
Индукционный период при 100 °С, мин, =; (1)
б) температура испытания ниже 100 ° С
Индукционный период при 100 °С, мин, =; (2)
где - индукционный период при температуре испытания, мин;
- температура испытания, если она выше 100 °С;
- температура испытания, если она ниже 100 °С.
12 Запись результатов
12.1 Индукционный период при 100 °С, рассчитанный по 11.2, записывают с точностью до 1 мин.
12.2 Если испытание было остановлено до наблюдения падения давления, требуемого в 10.2, но после того, как была превышена спецификация продукта, то записывают результат как более минут, где - спецификация продукта в минутах.
13 Точность метода и отклонение
13.1 Точность метода согласно статистическому анализу результатов межлабораторных испытаний:
13.1.1 Повторяемость (сходимость)
Расхождение результатов двух определений, полученных одним и тем же оператором на одном и том же аппарате при постоянных рабочих условиях на идентичном испытуемом материале и длительном процессе работы при нормальном и правильном исполнении метода может превысить 5% только в одном случае из двадцати.
13.1.2 Воспроизводимость
Расхождение двух отдельных и независимых результатов испытания, полученных разными операторами, работающими в разных лабораториях на идентичном материале, в длительном процессе работы при нормальном и правильном исполнении метода может превысить 10% только в одном случае из двадцати.
13.2 Отклонение
Ввиду отсутствия критерия определения отклонения в сочетании испытание - продукт отклонение не может быть установлено.
Примечание - Значения точности, приведенные выше, для индукционного периода были получены при применении в качестве источника тепла кипящей водяной бани.
При применении других источников тепла эти значения точности нельзя применять к результатам испытаний.
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное). Аппаратура, применяемая для определения стабильности
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)
А.1 Аппаратура
А.1.1. Аппаратура
А.1.1.1 Бомба
Бомба должна быть изготовлена из коррозионно-стойкой стали; внутренние размеры части, в которую помещают реакционную смесь бензина с кислородом, приведены на рисунке А.1.1.
На рисунке А.1.1 приведена бомба и относящаяся к ней аппаратура для выполнения методов испытания ASTM D 525, изготовленная разными производителями. Также пригодны бомбы, соответствующие методу испытания ASTM D 525/1980-1995, как и IP 40, но должен быть приложен диск, защищающий от взрыва. Небольшие вариации внешних размеров не влияют на результаты испытания, но специального изучения их потенциального влияния на метод, если оно есть, не проводилось.
В целях безопасности установлена минимальная толщина стенки, равная 5 мм.
Примечание - Осторожно! Компоненты комплекта бомбы, полученные от разных поставщиков, могут быть несовместимы.
А.1.1.1.1 Для облегчения чистки и предотвращения коррозии внутренние поверхности бомбы и крышки должны быть хорошо отполированы (шероховатость поверхности 0,20-0,40 мкм).
А.1.1.1.2 Способ закрывания, материал прокладки и внешние размеры (многоугольник или с насечкой) произвольны при условии соблюдения ограничений, перечисленных в А.1.1.1.3 и А.1.1.1.4.
Примечание - Чтобы гарантировать годность к эксплуатации, следует выполнять первоначальное испытание бомбы с периодической проверкой.
Рисунок А.1.1 - Бомба для определения стабильности бензина к окислению
A.1.1.1.3 Бомба должна выдерживать рабочее давление 1240 кПа при 100 °С, предел прочности должен быть равен пределу прочности бомбы, изготовленной из легированной стали, содержащей 18% (по массе) хрома, 8% (по массе) никеля. Подходящим материалом является легированная сталь, соответствующая спецификации из нержавеющей стали 303 или 304.
А.1.1.1.4 Уплотнение бомбы не должно давать утечки, когда бомба наполнена кислородом с давлением 690-705 кПа при 15-25 °С и погружена в баню при 100 °С.
Желательно, чтобы запирающее кольцо было изготовлено из сплава, отличающегося от корпуса, если сопрягающаяся резьба двух деталей должна двигаться относительно друг друга при приложении нагрузки для затягивания.
А.1.1.2 Прокладка
Используют любой подходящий прокладочный материал при условии, что он выдерживает испытание, указанное в А.1.1.2.1.
А.1.1.2.1 Помещают прокладку испытуемого типа в пустую бомбу и используют аналогичную прокладку для создания уплотнения с крышкой. Наполняют бомбу кислородом при давлении 690-705 кПа и погружают в баню при 100 °С.
Если давление не падает более чем на 14 кПа относительно максимального в течение периода 24 ч при постоянной температуре бани ±1,0 °С, прокладку можно считать удовлетворительной.
А.1.1.3 Размеры стеклянного сосуда для образца и крышки приведены на рисунке А.1.2.
А.1.1.3.1 Крышка, способная предотвращать попадание в образец вещества, стекающего обратно по стволу бомбы, и обеспечивать свободный доступ кислорода к образцу (рисунок А.1.2).
1 - слив; 2 - крышка; 3 - две прорези или углубления
Рисунок А.1.2 - Стеклянный сосуд для образца и крышка
А.1.1.4 Ствол бомбы
Ствол и наливной стержень должны быть изготовлены из того же материала, что и крышка бомбы. Размеры приведены на рисунке А.1.1.
А.1.1.4.1 Наливной стержень и внутренняя поверхность ствола должны быть хорошо отполированными (шероховатость поверхности 0,20-0,40 мкм), чтобы облегчить чистку и предотвратить коррозию.
Ствол должен быть установлен в положение, показанное на рисунке А.1.1, с круглой металлической пластиной диаметром 89 мм, которая служит крышкой для бани, когда бомба находится на месте.
А.1.1.5 Сборный диск
Ствол бомбы должен быть снабжен комплектом диска, защищающим от взрыва, из нержавеющей стали, разрушающейся при давлении более 1530 кПа ±10%.
Любой выталкиваемый газ должен быть направлен от оператора.
Примечание - Следует предусмотреть безопасный выпуск образующихся газов или пламени, а также меры безопасности, если произойдет разрыв диска, защищающего от взрыва.
А.1.1.6 Соединение
Необходимо обеспечить соединение манометра и герметично закрывающего игольчатого клапана со стволом бомбы (рисунок А.1.1).
Чтобы облегчить ввод кислорода в бомбу, необходимо использовать пневматическую муфту быстрого действия, установленную на игольчатом клапане.
А.1.1.7 Игольчатый клапан
Регулируемый клапан, пригодный для полного отключения, но оснащенный тонко заостренной иглой и отверстием.
Примечание - Клапан следует использовать во время продувки, повышения и понижения давления в бомбе с кислородом.
А.1.1.8 Манометр
Манометр индикаторного или записывающего типа для снятия показаний не менее 1380 кПа. Можно использовать датчики давления или устройства для цифрового считывания данных при условии точности определения.
А.1.1.8.1 Любая половина интервала шкалы (т.е. 345 кПа) между 690 и 1380 кПа должна быть длиной не менее 25 мм, измеренной по дуге шкалы. Цена деления должна быть 35 кПа или меньше. Точность должна быть 1% или менее всего интервала шкалы. Можно использовать другие равноценные метрические манометры.
А.1.1.8.2 Манометр может быть соединен с бомбой непосредственно или гибкой металлической или газостойкой полимерной трубкой, снабженной металлической оболочкой с сопротивлением давлению, удовлетворяющим вышеуказанные условия. Общий объем гибкой трубки, соединений и ствола с наливным стержнем на месте не должен превышать 30 см.
Примечание - Предостережение. Заказывая оборудование для этого испытания, необходимо требовать от изготовителя, чтобы манометр и игольчатый клапан были пригодны для использования с кислородом.
А.1.1.9 Баня для окисления
Жидкостная баня вместимостью не менее 18 дм для одной бомбы и дополнительные 8 дм для каждой дополнительной бомбы в составных комплектах. Размеры бани должны обеспечивать глубину жидкости в бане не менее 290 мм.
Все новые бани должны быть снабжены самовозвращающимся в исходное положение устройством для гарантии того, что обогреватель выключен, если уровень жидкости в бане падает ниже безопасного.
При использовании бань без этого устройства необходимо иметь ретросмонтированное оборудование для обеспечения безопасности эксплуатации.
А.1.1.9.1 Верхняя часть бани должна быть с отверстиями соответствующего диаметра, чтобы разместить бомбу и плотно установить закрывающую пластину, прикрепленную к стволу бомбы. Баня должна быть оснащена термометром, хорошо закрепленным в таком положении, чтобы отметка 97 °С на термометре была выше крышки бани.
Если для управления температурой бани применяется термометр, то должна быть предусмотрена такая позиция кармана термометра, чтобы метка термометра 97 °С находилась выше крышки бани.
Для других сенсорных температурных устройств необходимо обеспечивать контроль температуры.
А.1.1.9.2 Находясь на месте, верхняя сторона крышки бомбы должна быть погружена не менее чем на 50 мм от поверхности жидкости в бане.
А.1.1.9.3 Необходимы дополнительные крышки, чтобы закрывать отверстия, когда бомбы находятся вне бани.
Баня должна быть оснащена конденсатором и источником тепла для поддержания интенсивного кипения жидкости в бане.
При использовании жидкостной среды, отличающейся от воды, следует применять соответствующий механический смеситель, чтобы поддерживать однородность (равномерность) жидкостной бани при (100±2) °С.
Примечание - Применяемые электрические агрегаты (блоки, узлы) могут иметь теплоемкости, скорости нагрева и характеристики теплопередачи, отличающиеся от жидкостной бани. Агрегат электронагрева можно использовать вместо жидкостной бани до тех пор, пока наглядно видно, что скорость нагревания образца и температура образца такие же, как при применении жидкостной бани.
А.1.1.10 Термометр с диапазоном измерения 95-103 °С, удовлетворяющий требованиям, указанным в Спецификации E.I или Спецификациях на термометры IP.
Вместо термометров, указанных в 6.2, можно использовать сенсорные температурные устройства, охватывающие необходимый температурный диапазон (термопары и платиновые термометры сопротивления), способные обеспечить равноценную или лучшую точность.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное). Перечень нормативных документов, применяемых в настоящем стандарте
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(обязательное)
ASTM D 873 Метод определения окислительной стабильности авиационных топлив (Потенциальные смолы)
ASTM D 4057 Руководство по ручному отбору проб нефти и нефтепродуктов
Е1 Спецификация на термометры ASTM
IP 138 Метод определения окислительной стабильности авиационного бензина
ASTM Bulletin, (N 153, август 1948, с. 99-102, часть IV) Нефть и нефтепродукты
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2003
Министерство образования РФ
Волжский инженерно-строительный институт
Волгоградской государственной Архитектурно-строительной академии
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине
«ЭТЖ и ГСМ»
Выполнил: студент
СДМ-2-00-УЗ
Власьевский Д.А.
Проверил:
Преподаватель
Павлов Евгений Васильевич
|
|
Вариант 23.
Вопросы контрольной работы.
Задание № 1.
С 16 Н 34 и С 10 Н 7 CH
Требуется определить:
а) теплоту сгорания топлива высшую (Q в);
б) теплоту сгорания топлива низшую (Q н);
Задание № 2.
Поясните, что определяет показатель «индукционный период» бензина. Как и чем, он определяется? Назовите численные значения этого показателя для различных бензинов (автомобильных, авиационных).
Задание № 3
Задание № 4
Назовите, известные простейшие методы умягчения охлаждающей воды для двигателей. Вода какой жесткости подлежит умягчению при использовании в двигателе. Методы удаления накипи с поверхностей системы охлаждения.
Задание № 5
Укажите, в чем отличие моторных масел для дизельных и карбюраторных двигателей?
1) Разные основы масел;
2) Большое количество присадок в дизельных маслах;
3) Лучшая моющая способность масел для карбюраторных двигателей.
Задание № 1.
Дизельный двигатель работает на топливе углеводородного состава С 16 Н 34 и С 10 Н 7 CH 3 , которые распределены в топливе поровну. Горение топлива происходит с коэффициентом избытка воздуха a=1,5.
Требуется определить:
а) теплоту сгорания топлива высшую (Q в);
б) теплоту сгорания топлива низшую (Q н);
в) действительное количество воздуха, потребное для горения топлива ( действ);
г) цетановое число предлагаемого топлива.
а) Определяемое топливо состоит из смеси двух углеводородов в равных количествах, т.е. цетана С 16 Н 34 и альфаметилнафталина С 10 Н 7 CH 3 .
Зная, из каких углеводородов состоит топливо, определяем процентное содержание в нём углеводорода C и водорода H .
Определяем молекулярные веса углеводородов, входящих в состав топлива. Молекулярный вес цетана равен:
М C 16 H 34 =12·16+1·34=226 г/моль ,
откуда определяется процентное содержание C и H:
C =(192/226)100%=84,96 %
H =(34/226)100%=15,04 %
Соответственно:
М C 10 H 7 CH 3 =12·10+1·7+12+1·3=142 г/моль ,
C =(132/142)100%=92,96 %,
H =(10/142)100%=7,04 %.
Подсчитываем средний состав углерода и водорода:
C =(92,96+84,96)/2=88,96 %,
H =(7,04+15,04)/2=11,04 %.
Определим высшую и низшую теплоту сгорания топлива по формулам Менделеева:
Q в =81· C +300· H =81·88,96+300·11,04=10517,76 ккал /кг ,
б) Q н =81· C +246· H =81·88,96+246·11,04=9921,6 ккал /кг .
в) Для определения действительного количества воздуха при горении топлива необходимо, прежде всего, определить его теоретическое значение по формуле:
Теор. =(2,67C +8H )/23,2 кг /кг ,
Теор. =(2,67·88,96+8·11,04)/23,2=14,04 кг /кг .
Действительное количество воздуха, требуемое для горения топлива, определяем по выражению:
Действ =· теор. =1,5·14,04=21,06 кг /кг .
Значение цетанового числа топлива вытекает из его определения, т.е. процентного содержания цетана в такой смеси с альфаметилнафталином, которая по условиям самовоспламенения равноценна испытуемому топливу при испытании в одинаковых условиях.
Поскольку цетана в данном дизельном топливе 50%, то его цетановое число равно 50.
Задание № 2.
Поясните, что определяет показатель «индукционный период» бензина. Как и чем, он определяется? Назовите численные значения этого показателя для различных бензинов (автомобильных, авиационных).
Индукционным периодом оценивается показатель стабильности топлива, определяющий потенциальную способность топлива к смолообразованию.
Индукционным периодом бензина называется время (в минутах), в течение которого топливо находясь в условиях, благоприятных для окисления, практически не поглощает кислорода. Топливо окисляется в специальной бомбе изготовленной из нержавеющей стали при t=100 о С и давлении кислорода 0,7 МПа.
За длительность индукционного периода принимается время в минутах, с момента погружения бомбы в водяную баню до начала падения в ней давления. Момент падения давления в бомбе показывает начало активного поглощения топливом кислорода.
Индукционный период автомобильных бензинов составляет 900…1300 мин., авиационных – более 1300 мин.
Задание № 3
Назовите, какие кислоты, содержащиеся в топливах, относятся к классу органических кислот. Что характеризует показатель «кислотность топлива», как определяется, единицы измерения.
Органические кислоты, содержащиеся в топливе являются либо нафтеновыми и попадают с высококипящими фракциями бензина при перегонке нефти, либо продуктами окислительных процессов топлива при хранении.
Нафтеновые кислоты подвергают коррозии только цветные металлы, кислые продукты действуют агрессивно практически на все металлы.
Показателем кислотности оценивают содержание органических кислот в топливе. Под ним понимают количество щелочи КОН (в мг), необходимое для нейтрализации органических кислот в 100 мл топлива.
В связи с расширением применения двух новых кондуктометрических приборов -Рансимат (Rancimat) и OSI (Oxidative Stability Instrument — аппарат для измерени устойчивости к окислению) в качестве альтернативы определения устойчивости с использованием МАК" AOCS выступило инициатором проведения совместного исследования кондуктометрических методов для выявления возможности их принятия в качестве официальной альтернативы. По результатам исследования метод AOCS Cd \2b-92 «Определение индекса устойчивости масла к окислению» (Од Stability Index — OSI) в 1996 г. был утвержден в качестве официального , что снижает достоверность получаемых результатов по ГОСТ 6994-74.
Поэтому авторы, для того чтобы исключить влияние на реакцию взаимодействия всей группы ароматических, а также частично парафинонафтеновых углеводородов, используют серную кислоту с концентрацией 97-98% и добавляют ее порционно с небольшой скоростью при постоянном перемешивании.
Кроме того, известно, что нестабильные углеводороды в топливе представлены не только непредельными углеводородами, но и смолистыми соединениями, азот- и серусодержащими углеводородами. Поэтому при проведении экспериментов по разработке способа определения длительности индукционного периода бензинов авторы используют совокупность показателей: йодное число и скорость окисления нестабильных углеводородов при взаимодействии с 97-98%-ной серной кислотой, что дает наиболее точные результаты. Так как взаимодействие пробы с серной кислотой в заявляемом способе происходит при постоянном перемешивании, то возникла необходимость учета самопроизвольного нагрева пробы бензина при перемешивании (без серной кислоты). Был экспериментально определен коэффициент нагрева пробы в холостых опытах, и он равен 0,03. Скорость подачи кислоты была выбрана равной 1,2 см 3 /мин, скорость перемешивания на магнитной мешалке 860 об/мин.
Значение постоянных А и В было найдено по зависимости длительности индукционного периода от переменной X
переменная х, включающая в себя такие измеряемые параметры, как начальная температура пробы (Т о), конечная температура пробы (Т к), время подачи кислоты (t), йодное число пробы (I), а также постоянные величины - температурный коэффициент, равный 0,03, скорость добавления кислоты в пробу ν=1,2 см 3 /мин.
Значение А определено равным 2550, В - 218.
Способ осуществлялся следующим образом.
Пример. Отбирают 100 см 3 бензина каталитического крекинга (образец №5). Определяют по ГОСТ 2070-82 йодное число данного образца, для этого образца I=52,3. Помещают пробу в термоячейку, перед подачей первой порции серной кислоты 
замеряют время и температуру (Т о =18,7°С), при непрерывном перемешивании добавляют со скоростью 1,2 см 3 /мин серную кислоту. При стабилизации температуры в течении 1-2 мин, прекращают подачу серной кислоты и фиксируют температуру смеси и принимают ее за температуру окончания окисления (Т к =28,9°С). Определяют отрезок времени от начала подачи кислоты до окончания окисления (t=7 мин). Рассчитывают по формуле (2) значение Х 5 =0,023 и затем по формуле (3) длительность индукционного периода расчетную (ИПР=276).
Заявляемым способом были испытаны образцы:
№1 - Бензин каталитического риформинга
№2 - Бензин термического крекинга
№3 - Бензин неэтилированный марки Регуляр-92
№4 - Бензин каталитического риформинга
№5 - Бензин каталитического крекинга
№6 - Гидрированная фракция C 5 -C 9
№7 - Смесовой бензин из стабилизированных и нестабилизированных фракций
№8 - Газовый стабильный бензин
Кроме того, образец 7 был испытан при концентрации серной кислоты 96% и 99%.
Результаты испытаний образцов представлены в таблице.
| Таблица Результаты испытаний образцов заявляемым способом* |
||||||||
| Образец | Измеряемые величины | Задаваемые величины | Расчетные величины | |||||
| Температура окончания окисления Т к, °С | Температура начала окисления Т о, °С | t, мин | Йодное число | С кис-ты, % | X i | ИПР заявляемым способом | ИП по прототипу (ГОСТ) | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 10 | 11 |
| №1 | 19,4 | 16,9 | 4,73 | 1,62 | 97,0 | 0,260 | 880 | 870 |
| №2 | 21,7 | 20,1 | 11,5 | 1,78 | 98,0 | 0,051 | 347 | 281 |
| №3 | 42,9 | 20,0 | 7,75 | 39,43 | 97,5 | 0,062 | 375 | 441 |
| №4 | 39,5 | 20,1 | 1,75 | 44,8 | 97,8 | 0,206 | 742 | 784 |
| №5 | 28,9 | 18,7 | 7,0 | 52,33 | 97,5 | 0,023 | 276 | 233 |
| №6 | 47,5 | 19,7 | 14,5 | 69,3 | 97,8 | 0,023 | 276 | 324 |
| №7 | 47,2 | 20,75 | 8,5 | 63,79 | 98,0 | 0,040 | 319 | 314 |
| №8 | 20,9 | 20,5 | 2,75 | 0,44 | 97,5 | 0,220 | 778 | 758 |
| №9** | 32,2 | 18,8 | 2,0 | 63,79 | 96,0 | 0,087 | 439 | 314 |
| №10** | 34,2 | 20,75 | 15,5 | 63,79 | 99,0 | 0,011 | 245 | 314 |
* - длительность индукционного периода  , где: А=2550, В=218, постоянная скорость подачи кислоты в пробу ν=1,2 см 3 /мин;** - испытания, проводившиеся в условиях, выходящих за границы параметров заявляемого способа |
Из результатов испытаний образцов, приведенных в таблице, можно видеть, что как увеличение концентрации кислоты выше 98,0%, так и понижение концентрации кислоты ниже 97,0% приводит к недостоверным результатам определения. Таким образом, исследования показали, что этот способ позволяет достоверно определить индукционный период в бензинах при использовании серной кислоты с концентрацией от 97,0% до 98,0%. Время определения, затраченное на одну пробу, составляет не более 25 минут по сравнению с временем определения по прототипу, где время определения составляет не менее 3-4 часов для наиболее нестабильных бензинов (ИП=230) и более 20 часов для стабильных бензинов (ИП=1200).
Расчет коэффициентов А и В
На чертеже приведена зависимость индукционного периода (Y) от переменной X,
Как видно из полученных данных, зависимость индукционного периода от расчетной величины X имеет явную прямолинейную зависимость, выраженную уравнением
В полученном уравнении A=2550 и B=218, если подставить эти значения в уравнение 2, то по полученным экспериментально данным (T 0 , T к, t, I) получим результаты индукционного периода, расчетного для данного образца пробы.
Способ определения длительности индукционного периода бензинов, включающий отбор пробы, создание условий окисления нестабильных углеводородов пробы и последующую оценку индукционного периода по расчетной зависимости, отличающийся тем, что дополнительно определяют йодное число анализируемой пробы, задают температурный коэффициент самопроизвольного нагрева пробы при перемешивании, окисление нестабильных углеводородов осуществляют путем порционного добавления при комнатной температуре 97,0-98,0% серной кислоты с постоянной скоростью при постоянном перемешивании, при этом перед подачей первой порции серной кислоты фиксируют время и температуру пробы, которую принимают за температуру начала окисления пробы, подачу кислоты прекращают после стабилизации температуры смеси, которую принимают за температуру окончания окисления нестабильных углеводородов пробы, замеряют отрезок времени от начала добавления кислоты до момента окончания ее подачи, а длительность индукционного периода рассчитывают по следующей зависимости.
1. Эксплуатационные : октановое число; фракционный состав; давление насыщенных паров; индукционный период; концентрация фактических смол; кислотность.
Октановое число – показатель детонационной стойкости бензина, численно равный объемной доле изооктана в смеси с н- гептаном, эквивалентной по своей детонационной стойкости бензину, испытываемому в стандартных условиях. Например, бензин А-95 обладает такой же детонационной стойкостью, как смесь 95 % изооктана и 5 % н- гептана.
Октановое число характеризует процесс сгорания его в двигателе: нормальный или детонационный (взрывной).
Фракционный состав – показатель испаряемости бензина:
Температура перегонки 10 % характеризует пусковые качества бензина и его способность к образованию паровых пробок.
Температура перегонки 50 % характеризует скорость прогрева двигателя, устойчивость его работы на малых оборотах и приемистость.
Температура перегонки 90 % и конца кипения характеризуют наличие в бензине тяжелых фракций, которые не успевают испариться во впускном трубопроводе и доиспаряются в цилиндрах двигателя.
Давленые насыщенных паров – характеризует пусковые свойства бензина, склонность к образованию в топливной системе двигателя паровых пробок, возможные потери от испарения.
Индукционный период – характеризует стойкость бензина против окисления и оценивается временем, в течение которого бензин практически не окисляется в среде кислорода. Пригодным для длительного хранения является бензин, индукционный период которого не менее 500 минут.
Концентрация фактических смол – характеризует смоло- и нагарообразование в двигателе.
Кислотность – характеризует содержание продуктов окисления, к моменту определения, т.е. «запас качества» по сравнению с требованиями нормы стандарта.
2. Экологические: массовая доля общей серы; содержание ароматических углеводородов, бензола; массовая доля кислорода; содержание кислородосодержащих соединений.
Влияние изменений показателей качества бензинов на работу двигателя
| Наименование показателя качества | Характер изменения показателя | Признаки нарушения в работе двигателя. Ожидаемые последствия |
| Октановое число | Уменьшение | Металлический стук, дымный выхлоп. Детонационное сгорание. Падение мощности. |
| Увеличение | Возрастает температура и давление в камере сгорания. Увеличивается мощность. Возможность форсирования рабочего процесса без снижения надежности работы. | |
| Фракционный состав: Температура: начала кипения, перегонки 10 % | Повышение | Увеличивается время запуска (зимой). Повышенный износ. |
| Понижение | Уменьшается время запуска (зимой). Увеличивается вероятность образования паровых пробок (летом). Нарушения в подаче топлива. Перебои в работе. | |
| Температура перегонки 50% | Повышение | Увеличивается время прогрева. Неустойчивая работа на малых оборотах. Ухудшается приемистость. |
| Понижение | Уменьшается время прогрева. Улучшается приемистость. | |
| Температура перегонки 90% и конца кипения | Повышение | Снижается полнота сгорания. Дымный выхлоп. Падение мощности. Повышенный расход топлива. Повышенный износ ЦПГ. Увеличение отложений. |
| Понижение | Условия сгорания топлива улучшаются. Отрицательное воздействие тяжелых фракций уменьшается. | |
| Давление насыщенных паров | Понижение | Уменьшается вероятность образования паровых пробок (летом). Ухудшается запуск двигателя (зимой). |
| Повышение | Увеличивается вероятность образования паровых пробок. Перебой в работе и подаче топлива (лето). Увеличивается испаряемость. | |
| Содержание серы | Выше нормы | Повышенный коррозионный износ. Снижение надежности в работе. Ухудшается экология. |
| Массовая доля высокооктановых компонентов: бензола, МТБЭ | Выше нормы | Снижается теплота сгорания АВ. Падает мощность двигателя. Повышается агрессивность АВ по отношению к резинам. Повышается склонность к образованию отложений, токсичность АБ и отработанных газов при повышении содержания ароматических углеводородов, особенно бензола. |
| Плотность | Ниже нормы | Снижается объемная энергоемкость АВ. Уменьшается содержание в АВ тяжелых углеводородов. Топливо проявляет тенденцию к облегчению фракционного состава. |
| Выше нормы | Повышается объемная энергоемкость АВ. Повышается содержание в АБ тяжелых углеводородов. Топливо проявляет тенденцию к утяжелению фракционного состава. |
Динамика изменения требований Европейских стандартов свидетельствует о снижении в АБ содержания бензола, серы, ароматических и олефиновых компонентов.