Очистка топлива от вредных примесей

очистка топлива

Очистка топлива – обязательный этап, который должен пройти нефтепродукт после длительного хранения или контакта c воздухом.

Для оценки чистоты топлив целесообразно использовать несколько обобщающих показателей, характеризующих их влияние на работу технических устройств. К таким показателям обычно относят максимальный размер загрязняющих частиц и содержание воды по массе. В большинстве случаев инструкции по эксплуатации технологического оборудования содержат информацию о классе чистоты топлива в момент его заправки в систему. Более того, класс чистоты указывается в документации на всем пути следования топлива, начиная от поставки заводами-изготовителями и заканчивая заправкой в систему. Вполне естественно, что наиболее высокий класс чистоты нефтепродукта должен обеспечиваться в момент его заливки в технологическое оборудование.

В таблице 1 приведены основные требования к чистоте топлив, полученные в результате обобщения данных, содержащихся в нормативных документах, инструкциях и результатах научных исследований.

Таблица 1

Требования к чистоте топлив

Показатель

Автомобильные бензины

Дизельное топливо

Максимальный размер загрязнений, мкм, не более

10

5

Содержание по массе, %:
загрязнений, не более

0,0005

0,0005

воды

<0,003

механических примесей

Зольность, %

не нормируется

0,01

Содержание фактических смол, в мгм в 100 мл

7,15

30,40

Качественные показатели топлив могут меняться в зависимости от наличия загрязнений и зависят не столько от свойств нефтепродукта, сколько от условий хранения, транспортировки, заправки и загрязненности внешней среды.

Среди основных источников и причин загрязнения топлив стоит выделить:

  • попадание примесей из атмосферы;
  • появление продуктов коррозии и нерастворимых веществ в результате окисления;
  • перекачка топлив по загрязненных трубопроводах;
  • накопление примесей на дне резервуара;
  • неудовлетворительное состояние заправочных средств и рукавов;
  • заправка открытым способом;
  • нарушения уплотнения сборочных единиц.

Виды загрязнений топлива

В зависимости от агрегатного состояния загрязнения топлив бывают твердыми, жидкими и газообразными.

К твердым загрязнениям принадлежат продукты износа, коррозии металлов, уплотнения нестабильных углеводородов, атмосферная, дорожная и другие виды пыли.

Жидкие загрязнения – это преимущественно вода, смолы и поверхностно-активные вещества. Газообразные – воздух и различные газы.

Знаете ли Вы, что первые форсунки были сконструированы В.Г. Шуховым и в качестве топлива использовали мазут?

Химический состав позволяет поделить загрязнения топлива на неорганические (минеральные вещества, вода, воздух) и органические (соединения с углеводородным строением).

Также распространена классификация по признаку возникновения или проникновения в топливо. В соответствии с ней, загрязнения топлив бывают:

  • производственные;
  • операционные;
  • эксплуатационные.

Наличие приведенных классификаций позволяет качественнее решать задачу повышения чистоты топлив за счет установления причины и источников загрязнения, а также внедрения мероприятий по предупреждению их возникновения.

Очистка топлива от вредных примесей

Дизельное топливо до и после очистки

Источники загрязнения

В общем случае причины и источники загрязнений условно можно разделить на три этапа:

  1. Получения топлива с нефтеперерабатывающих заводов уже с продуктами коррозии оборудования, мылами нафтеновых кислот, атмосферной пылью и продуктами, переходящими из нефти.
  2. Загрязнение топлива атмосферной пылью и продуктами коррозии во время транспортировки в железнодорожных цистернах.
  3. Попадание в топлива остаточных загрязнений, продуктов износа перекачивающих средств, пыли и продуктов коррозии оборудования на нефтебазах и АЗС.

Независимо от природы и источника загрязнений, перед заливкой в систему топлива должны очищаться до нормированного класса чистоты. При осуществлении таких операций важным этапом является выбор оборудования, которое должно соответствовать ряду требований. Одни из главных критериев при этом является универсальность, т.е. возможность удаления из топлив как можно большего количества вредных примесей и работа с разными типами нефтепродуктов без существенного технического переоснащения очистительного устройства.

Очистка топлива. Основные методы

На сегодня существует достаточное количество методов, которыми осуществляется очистка топлива от воды и механических примесей. Наиболее распространенными являются отстаивание, центробежная очистка и фильтрация. Безусловно, эти методы имеют как свои преимущества, так и недостатки, поэтому не прекращаются исследования в направлении разработки новых физических и физико-химических подходов к очистке топлив. Их условно можно разделить на методы разового и длительного действия.

Методы, которые относятся к первой группе, используют предварительную обработку топлива. В общем случае технологическая обработка достигается за счет промывки топлива горячей водой или водяным паром. Необходимость использования воды продиктована ее свойствами – это поверхностно-активное соединение, которое может извлекать большинство примесей, находящихся на разделе фаз топливо-вода. В свою очередь, чтобы оперативно и полностью удалить воду после промывки, необходимо вводить в топливо специальные деэмульгаторы. Очистка топлива данным способом не позволяет полностью избавиться от примесей. Удаляются лишь частицы, размер которых составляет от 3 мкм до 15 мкм. В топливе остаются загрязнения размером 1-2 мкм.

Суда морского флота перешли с угольного на нефтяное топливо по предложению Д.И. Менделеева в 1887 году.

Данный метод не является единственным среди технологических. Известен также гидродинамический метод обработки. В случае его использования топливо под давлением 21-35 МПа пропускают через специальный конический клапан. И постепенно производят редукцию давления практически до атмосферного. Под влиянием резкого изменения скорости истечения топлива и давления  в клапане происходит разрушение сгущений асфальто-смолистого типа. Недостатком метода является то, что механические примеси неорганического происхождения не разрушаются. Также не изменяется суммарное количество загрязнений в топливе, но увеличивается их дисперсность. Это позволяет исключить интенсивное засорение фильтров, трубопроводов и форсунок.

Также очистка топлива может реализоваться за счет кратковременных звуковых колебаний. В этом случае частицы механических примесей наоборот увеличиваются в размерах в результате акустической коагуляции. Такие загрязнения проще удаляются с помощью процесса фильтрации.

Чтобы очистить нефтяные топлива от воды, могут применять электросепараторы. Принцип работы этих приборов состоит в том, что электрическое поле вызывает коагуляцию капелек воды, которые потом можно отделить от топлива с помощью воздействия гравитационных или центробежных сил.

Физико-химические методы очистки

Физико-химические методы разового воздействия для удаления воды из топлив хотя и являются достаточно эффективными, но одновременно и сложны, а в большинстве случаев и достаточно громоздки. Они реализуются с помощью фильтрации через адсорбенты (угли, цеолиты, силикагели и алюмогели).

цеолит

Цеолит для очистки топлива

Физико-химические методы длительного действия сравнительно проще. Их применение обеспечивает поддержание чистоты топлива на нужном уровне в течении периодов хранения, транспортировки и эксплуатации. Суть метода состоит в введении в топливо специальных присадок (химически активных веществ) в небольших количествах. Их влияние сохраняется от момента введения и до момента сгорания топлива в цилиндре двигателя. Спектр действия вводимых присадок довольно широк. Они ограничивают или предотвращают полностью коррозию поверхностей деталей двигателя, препятствуют образованию смол, коагулируют механические примеси и т.д.

Применение конкретного метода очистки топлив напрямую зависит от требований, предъявляемых к системам очистки двигателей.