Присадки, повышающие качества авиационных топлив

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

Магнитогорский Государственный  технический университет

им. Г.И.Носова.

 

 

Кафедра химической технологии

неметаллических      материалов

и физической химии

 

 

РЕФЕРАТ

«Присадки, повышающие качества авиационных топлив»

 

 

 

                                                                         Выполнила: студентка гр. МСС-07                                                                              

Аргинбаева А.И

                                                                      Проверил :     ст. преподаватель   

                                                                                                      Свечникова Н.Ю.

 

 

 

Магнитогорск 2010

 

Содержание

I.Введение……………………………………………………………………….3

II.История развития марок авиабензинов…………………………………..6 

III.Присадки к авиационным видам топлива…………………………………8

IV.Заключение……………………………………………………………………12

V.Библиографический  список…………………………………………………..13

 

 

                                            I.Введение

Присадки используют в  тех случаях, когда невозможно или  экономически невыгодно достигать  требуемого уровня качества топлив масел  технологическими методами.

Применяемые в настоящее  время и перспективные, например, гидрогенизационные, технологические процессы не позволяют получать топлива, полностью удовлетворяющие требованиям современной техники. Повышение качества товарных продуктов до необходимого уровня  осуществляется добавлением специальных присадок.

  На основе материалов  научных исследований и практического  опыта сформулированы следующие  основные принципы подбора и применения присадок или пакета присадок к топливам:

1. Производить подбор присадок для конкретной марки топлива с учетом особенностей их применения, учитывая экологические свойства исходных и отработанных продуктов.
2. Использовать присадки в оптимальной концентрации (максимальная эффективность при минимальном увеличении стоимости конечного продукта после введения присадки), при минимальных изменениях (ухудшении) какого-либо показателя качества товарного продукта.
3. Не допускать отрицательного влияния присадки(или продуктов ее превращения) на работу элементов топливной системы: фильтров, насосов, теплообменников, форсунок, уплотнений, КИП.
4. Присадки должны производиться серийно в промышленном масштабе и не быть дефицитными.
5. Присадки должны быть совместимы и желателен синергизм их действия в товарном продукте и в присадочном пакете.
6. При введении присадок в товарный продукт должен существовать надежный метод контроля концентрации.

   Наибольшее распространение для улучшения свойств топлив получили антиокислительные, депрессорные, противоизносные, антикоррозионные. Некоторые присадки (многофункциональные) способны одновременно улучшать несколько свойств топлив. Существует также ряд менее распространенных видов присадок: деактиваторы металлов, антидымные, повышающие октановое число бензинов и др.

   В настоящее время  практически все виды товарных  топлив содержат присадки для  улучшения их эксплуатационных  свойств. В зависимости от химической  структуры и концентрации присадки  образуют в топливах истинные (молекулярные) или коллоидные растворы.

Основная масса присадок – это ПАВ, молекулы которых содержат одну или несколько полярных и  неполярных групп. В структуру полярных функциональных групп входит гетероатомы S, O, N, P, B, Cl. Эти атомы смещают электронную плотность в молекуле и создают дипольный момент, в результате чего возникают связи и взаимодействия между различными молекулами. Дипольный момент обусловливает адсорбцию ПАВ на границе раздела фаз между топливом и маслом и металлом или водой, газом. Неполярные группы (углеводородные радикалы) обеспечивают растворимость присадок в топливах и маслах. При минимальных концентрациях присадки, как правило, образуют истинные растворы в топливах и маслах, эффективность их мала.  С увеличением концентрации до величины ККМ образуются ассоциаты, объединяющиеся в мицеллы, присадки приобретают наиболее активную форму. Повышение температуры приводит к разрушению мицелл.

Композиции присадок полифункционального  назначения должна подбираться так, чтобы при совместном ассоциато- и мецеллообразовании  не происходило взаимного ослабления действия отдельных присадок (антагонизма). Правильный выбор состава композиции позволяет усилить действие присадок (синергиз).

Природные ПАВ ( смолы, асфальтены, продукты окисления) могут образовывать совместные с присадками мицеллы пониженной эффективности. Поэтому, как правило, приемистость топлив и масел к присадкам и их эффективность возрастают в очищенных продуктах.

Межмолекулярные взаимодействия присадок и соединений в топливах происходит за счет образования следующих  видов связей:    

1. химических (ковалентных, координационных, ионных);
2. ван-дер-ваальсовых (ориентационных, индукционных, дисперсионных);
3. внутри- и межмолекулярных водородных;
4. электронно-донорноакцепторных ( с переносом заряда);
5. ионных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           II.История развития марок авиабензинов

 
Avgas является бензиновым топливом  для воздушных судов с поршневыми  двигателем. Также как автомобильный  бензин, авиабензин очень летуч  и крайне легко воспламеняемый  при нормальных условиях. В связи  с этим технология и оборудование  для безопасного обращения с  данным продуктом, должны находиться  на самом высоком уровне.

Марки авиабензина определяются в основном по их октановому числу. Два числа применяются для обозначения авиационных бензинов (число обедненной рабочей смеси и число обогащенной рабочей смеси), что приводит к многоразрядной системе, например Avgas 100/130 (в данном случае показатель производительности обедненной рабочей смеси — 100, а показатель обогащенной рабочей смеси — 130).

В прошлом было множество  различных марок авиационного бензина  в общем употреблении, например, 80/87, 91/96, 100/130, 108/135 и 115/145. Однако с понижением спроса они были разумно сведены  к основной марке — Avgas 100/130. Во избежании путаницы и сведения ошибки к минимуму при обращении с авиационным бензином, обычной практикой является определение марки лишь по производительности обедненной рабочей смеси, например, Avgas 100/130 стал просто Avgas 100.

Некоторое время  назад была введена дополнительная марка, чтобы позволить использование  одного топлива на двигателях, изначально рассчитанных на марки с более  низким содержанием свинца; эта марка  называется Avgas 100LL, LL означает «низкое содержание свинца» (low lead). Все оборудование и сооружения в системе обеспечения авиабензином имеют цветовую кодировку и наглядно отражают маркировку API, обозначающую действительную марку, находящуюся в системе. В настоящее время две основные марки, находящиеся в употреблении по всему миру — это Avgas 100 и Avgas 100LL. Для упрощения определения марки топлива, оно окрашивается, например, Avgas 100LL окрашен в синий цвет, а Avgas 100 окрашен в зеленый. Недавно была введена новая марка Avgas марка 82UL (UL означает неэтилированный). Это низкооктановая марка, пригодная для двигателей с низкой степенью сжатия. Данное топливо обладает более высоким давлением насыщенных паров и может производиться из компонентов автомобильного бензина. Оно применяется на тех воздушных судах, которые имеют STC для использования автомобильного бензина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                   III.Присадки к авиационным видам топлива

 
Присадки к авиационному топливу  являются продуктами, добавляемыми в  топливо в очень незначительных количествах, обычно измеряемых в миллионных долях, с целью улучшения эксплуатационных свойств топлива. Добавляемое количество присадок и допуск на применение в  различных марках топлив строго контролируется соответствующими техническими условиями.

Основные  виды присадок:

Антидетонационные присадки. Они уменьшают склонность бензина к детонации. Тетраэтилсвинец (ТЭС) является единственной одобренной антидетонационной присадкой для применения в авиации и используется при производстве бензинов для автомобильных и авиационных двигателей с начала 1930-х годов.

Антиокислители. Они предотвращают образование смолистых отложений на узлах топливной системы, вызванных окислением топлива во время хранения, а также препятствуют образованию перекисных соединений в некоторых видах реактивного топлива. Вводятся в гидроочищенные топлива (РТ, Т-6, Т-8В) для компенсации сниженной в результате гидроочистки химической стабильности. В России применяют присадку Агидол-1 (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол) по ТУ 38.5901237-90 в концентрации 0,003-0,004%. В таких концентрациях он почти полностью предотвращает окисление топлив, в том числе при повышенных температурах (до 150°С). Для повышения стабильности авиационных бензинов против окисления к ним добавляют антиокислитель. 
Чтобы предотвратить отложение соединений свинца в двигателе, ТЭС добавляют в бензин не в чистом виде, а в виде этиловой жидкости, представляющей собой смесь тетраэтилсвинца с так называемыми выносителями*. С добавлением этиловой жидкости повышается и сортность бензина. Однако при длительном хранении таких бензинов в них•протекают реакции окисления и смолообразования, а также разложения тетраэтилсвинца, что приводит к снижению качества бензинов. Для повышения стабильности авиационных бензинов против окисления к ним добавляют антиокислитель —n-оксидифениламин в количестве 0,004—0,005%. Особенностью этого ингибитора является то, что он обеспечивает стабильность бензина в чистом виде и примерно в 2 раза удлиняет срок его хранения без разложения этиловой жидкости. 
Чтобы предотвратить слипание частиц бутилкаучука, в дегазатор вводят суспензию стеарата цинка в количестве менее 1 % от полимера. Одновременно в суспензию добавляют антиокислитель — неозон D с целью стабилизации каучука и устранения возможности его деструкции при последующей обработке, а затем при хранении. 
Авиационные и автомобильные бензины, приготовленные с добавлением этиловой жидкости , окрашивают в цвета: оранжево-красный, желтый, зеленый.

Антистатические присадки. Многолетним опытом эксплуатации отечественного и зарубежного воздушного транспорта доказано, что при перекачке топлив по современным системам передачи с высокой пропускной способностью или при заправке самолетов возможно накопление статического электричества. Из-за непредсказуемости процесса в любой момент существует опасность взрыва. Для борьбы с этим опасным явлением в топлива добавляют антистатические присадки. Они увеличивают электропроводность топлива до 50 пСм/м, что обеспечивает безопасность заправки самолетов и перекачки топлива. За рубежом используют присадки ASA-3 (Shell) и Стадис-450 (Dupount). В России получила распространение присадка Сигбол (ТУ 38.101741-78), допущенная к добавлению в топлива ТС-1, Т-2, РТ и Т-6 в количестве до 0,0005%.

Антистатические присадки не исключают необходимость в  «заземлении», чтобы обеспечить неразрывность  электроцепи между металлическими частями (например, воздушного судна и заправочного оборудования), они также не влияют на риск попадания молнии.

Антикоррозионные  присадки. Присадки обладают высокой поверхностной активностью, поэтому вытесняют молекулы коррозионно-агрессивных веществ (воды, кислорода, органических кислот, сероводорода и др.) с поверхности металла, защищая его от коррозии, применяющиеся при изготовлении оборудования систем топливообеспечения, например, трубопроводы и емкости хранения топлива. Некоторые антикоррозионные присадки также улучшают смазывающие свойства некоторых видов реактивного топлива.

Противоводокристаллизационные жидкости (ПВКЖ). При заправке топливом с температурой -5...+17°С за 5 часов полета температура в баке снижается до -35°С. Рекорд падения температуры - -42°С (ТУ-154) и -45°С (баки, питающие крайние двигатели ИЛ-62М). При этих температурах из топлива выпадают кристаллы льда, забивающие топливные фильтры, что может привести к прекращению подачи топлива и остановке двигателя. Уже при содержании воды 0,002% (масс.) начинают забиваться самолетные фильтры с диаметром пор 12-16 мкм. Для предотвращения выпадения кристаллов льда, которые снижают подачу топлива к двигателю из топлива, при низких температурах в топливо вводят противоводокристаллизационные присадки, которые снижают температуру кристаллизации воды в топливе, выпадающей из растворенного состояния в свободное вследствие охлаждения на больших высотах. В качестве таких присадок широко используют этилцеллозольв (жидкость И) по ГОСТ 8313-88, тетрагидрофуран (ТГФ)по ГОСТ 17477-86 и их 50%-е смеси с метанолом (присадки И-М, ТГФ-М). Присадки могут добавляться практически в любое топливо.

Противоизносная . Предназначена для восстановления противоизносных свойств топлив, потерянных в результате гидроочистки. Вводится в те же топлива, что и антиокислительная присадка. В России применяют присадку Сигбол и композицию присадок Сигбол и ПМАМ-2 (полиметакрилатного типа - ТУ 601407-69). Для топлив РТ часто используется присадка "К" (ГОСТ 13302-77), которая по эффективности соответствует присадке Сигбол, а также, ввиду дефицита присадки "К" - присадка Хайтек-580 фирмы "Этил"

Дезактиваторы металлов. Они подавляют каталитическое действие, которое оказывают некоторые металлы, особенно медь, на окисление топлива.

Бактерицидные присадки. Иногда применяются для борьбы с ростом микроорганизмов в реактивном топливе, часто путем непосредственного добавления в баки воздушных судов; как указано выше, некоторые ПВКЖ обладают биоцидными свойствами.