Совместимость топлив (Compatibility)
Под этим термином иногда понимается стабильность топлив и, хотя имеется взаимосвязь между ними, они характеризуют разные свойства. Совместимость не может характеризовать свойства только одного топлива.
Совместимость является признаком пригодности смешивания одного топлива с другим. Если два топлива смешиваются друг с другом и полученная смесь остается стабильной и не ускоряется процесс шламообразования из асфальтенов (выпадение асфальтенов в отстой), то такие топлива являются совместимыми.
Если, при смешивании топлив, скорость шламообразования высокая, то такие топлива несовместимы, так как их смесь теряет стабильность.
Несовместимость может происходить вследствие смешивания топлив без учета ресурсных источников их происхождения и особенностей процессов переработки нефти.
Если установлено, что топлива несовместимы, то это может быть следствием:
- высокого запаса стабильности остаточного топлива;
- высокой растворяющей способности разбавителя;
- большой степени растворения.
Испытания на совместимость двух топлив при помощи метода «пятна» (метод ASTM) позволяет оценить совместимость двух топлив. Однако, проверка на общий осадок (Total Sediment), также характеризует стабильность смеси двух топлив.
Необходимо помнить, что поставщик топлива, при обязательстве поставок топлива с приемлемым запасом стабильности, не может отвечать за сокращение запаса стабильности, которое может возникнуть в результате смешивания поставляемого при бункеровке топлива с топливами принятыми на борт судна ранее и, на момент бункеровки, находятся в тех цистернах запаса в которые производится прием топлива.
Проверка на совместимость методом «пятна»
Этот метод позволяет производить оценку свойств смеси по внешнему виду пятна, полеченного нанесением капли топлива на белую фильтровальную бумагу.
В процессе исследования используют :
- белая фильтровальная бумага;
- термостат или водяную баню, обеспечивающие выдержку при температуре до 70° С;
- термометр, обеспечивающий измерение до 70° С с ценой деления не более 1° С;
- цилиндры (ёмкости) измерительные 250 - 500 миллилитров;
- ёмкости с плотной пробкой;
- палочка стеклянная.
Подготовка к исследованию:
- Пробу топливной смеси подготавливают из смешиваемых компонентов, количество каждого компонента отмеряется или массовым способом (взвешиванием) или объёмным исходя из требуемых (планируемых) пропорций смешиваемых топлив;
- Приготовление пробы топливной смеси производится в смесительной ёмкости с плотной пробкой, в которую более вязкий компонент добавляется к менее вязкому;
- Высокоаязкие компоненты перед смешением подогревают до 40-50° С в водяной бане или термостате.
- Объём пробы не должен превышать 2/3 объёма смесительной ёмкости.
- Смесительную ёмкость после заполнения компонентами смеси встряхивают в течении 10 секунд и помещают на 15-20 минут в водяную баню или термостат, обеспечивая подогрев и выдержку смеси при 60-65° С. В любом случае вязкость смеси должна быть не более 37 ммI/с (или 37° Сантистокс, CST).
- Подогретую пробу топливной смеси перемешивают встряхиванием в течение 5 минут и вновь помещают в водяную баню или термостат при вышеуказанной температуре.
Проведение исследования:
- Определение стабильности топливной смеси проводят не ранее чем через 1 час после её перемешивания.
- Фильтровальную бумагу кладут горизонтально так, чтобы середина листа не касалась опоры, для этой цели используют лабораторный стакан или чашку Петри диаметром 40-50 мм.
- Смесительную ёмкость извлекают из водяной бани или термостата, встряхивают в течение 5 секунд, вынимают пробку, опускают в ёмкость стеклянную палочку до дна и перемешивают топливную смесь в течение 5 секунд.
- Извлекают стеклянную палочку из смесительной ёмкости и, не касаясь стенок ёмкости, дают первой капле стечь обратно. Затем палочку быстро переносят в вертикальном положении таким образом, чтобы её конец находился над центром листа фильтровальной бумаги на высоте 50 - 40 мм от её поверхности. Дают второй капле стечь на бумагу. Этим способом наносят 2-3 пятна. Сравнивают внешний вид полученных пятен с эталоном. Различия внешнего вида пятен свидетельствует о плохом перемешивании пробы. В этом случае испытания повторяют.
- Полученные пятна сушат в течение 60 минут при температуре 24-30 ° С, после чего, сравнивают их с эталонными.
Различия в яркости, цвете и размере полученных пятен при сравнении с эталонными не учитываются, например пробы 1 и 2.
Если пробы (пятна) имеют более или менее однородную окраску то это свидетельствует о полной совместимости топлив и стабильности их смеси - пробы 1 и 2.
Присутствие в центре пятна слабого или плохо различимого кольца на фоне однородного пятна (проба 3), является показателем плохой совместимости топлив и стабильности смеси. Использование таких смесей не рекомендуется.
Присутствие в центре пятна чёткого, хорошо различимого кольца и более тёмной области внутри кольца, чем снаружи (проба 4), или очень тёмного, плотного ядра в средней части пятна (проба 5), в которых сосредотачиваются асфальтены и осадок свидетельствуют о абсолютной несовместимости топлив и нестабильности их смеси. Использование таких смесей запрещается.
Возможные изменения свойств топлив
Наличие компонентов отработанных масел в морских топливах
Во многих странах, на протяжении длительного времени отработанные смазочные масла (ОСМ), преимущественно использованные автомобильные моторные масла, добавлялись к бункерным топливам. Однако, использование этой практики приобрела спорную проблему, даже в тех странах, где эта практика получила официальное поощрение, особенно в тех, где существуют строгие экологические правила.
Анализ результатов проверенных проб топлива показывает, что доля топлив содержащих ОСМ различна, но в целом не превышает 3 %.
В настоящее время отсутствуют достоверные сведения относительно использования ОСМ в качестве добавки к бункерному топливу, при этом оценки технического и коммерческого аспектов зачастую противоположны.
Аргументы, на основании которых допустимо использование ОСМ в бункерных топливах - следующие:
- отсутствие достоверных или убедительных доказательств, каких бы то ни было неблагоприятных воздействий ОСМ, по крайней мере, при «небольших» количествах их содержания на процессы его сгорания в котельных и дизельных установках;
- исследования эффективности обработки топлив на судах, проведенные в реальных условиях, не выявили никаких существенного неблагоприятного влияния, в тех случаях, когда в топливе присутствуют ОСМ;
- многие судовладельцы на своих судах используют практику утилизации отработанных циркуляционных масел путём вовлечения их бункерные топлива, в связи с этим полагается, что утилизация ОСМ наземных источников таким же способом также является вполне допустимым;
Аргументы, на основании которых недопустимо использование ОСМ в бункерных топливах - следующие:
- исследования работоспособности центробежных сепараторов, выполненные различными лабораториями, показали, что в некоторых случаях, присутствие в топливе ОСМ может оказывать негативное влияние на работоспособность сепараторов;
- примесь ОСМ в топливе может вызвать следующие проблемы дизельных установок:
- увеличение скорости образования отложений в ЦПГ и турбинах газотурбокомпрессоров, за счёт увеличения содержания золообразующих компонентов,
- повышенные износы и повреждения топливной аппаратуры вследствие увеличения количества абразивных частиц;
- примеси ОСМ как компоненты топливной смеси, собираемые от различных поставщиков, в условиях несоблюдения требований природоохранных законодательств или их отсутствия, могут привести к тому, что в цистерны запаса бункерного топлива попадают другие отходы, например промышленные растворители.
В дополнение к факторам технического характера, следует учитывать и коммерческий аспект: потребители и покупатели не хотят платить за промышленные отходы по цене топлива и быть их потребителем.
Как следствие, много покупателей теперь включают пункт, указывающий, что топливо «не должно содержать ОСМ». Однако, он имеет слишком свободную интерпретацию, чтобы давать возможность осуществлять контроль за выполнением этого требования.
Исходя из этих соображений Стандарт ISO содержит ограничения на наличие компонентов ОСМ в топливах.
Эти предельные значения предназначены для предотвращения, в максимально возможной степени, любых добавок ОСМ к морским сортам топлива.
Потенциально ОСМ представляют собой весьма непостоянное вещество, однако их основным источником являются использованные автомобильные моторные масла. Такие масла содержат значительные количества детергентных, т.е. моющих и противоизносных присадок. Основой моющих присадок являются соединения кальция, в то время как основой противоизносных присадок обычно являются цинк-фосфорные соединения. Однако, не возможно установить верхние предельные значения содержания «следов» этих компонентов, потому что те же самые компоненты могут попасть в топливо из природных источников. Обычные значения составляют только несколько миллиграммов на килограмм, однако у топлив полученных из некоторых источников сырой нефти, эти значения могут быть очень высокими.
Принцип, который был заложен в основу установления нормативных предельных значений, заключался в том, что если в топливе будет присутствовать ОСМ то, в нём также будут присутствовать в значительных количествах и все три химических элемента являющиеся «следом» ОСМ. С другой стороны, если источником этих элементов в топливе является сырая нефть, т.е. естественные причины, то, вероятнее всего, будет обнаружена высокая концентрация только одного из нормируемых химических элементов.
Предельные значения содержания цинка, фосфора и кальция, приведенные в таблице 16.1, и служат основой идентификации определения, действительно ли топливо соответствует спецификации, но не подразумевать, что топливо, которое, как предполагается, содержит ОСМ, обязательно является непригодным для использования.
Таблица 16.1
Продолжение табл. 16.1
В каждом случае отклонения спецификационных параметров от нормативных значений, при принятии соответствующих действий, следует принимать во внимание особые обстоятельства.
Бактериологическое заражение топлив (Microbiological contamination)
При благоприятных условиях, в цистернах и, связанных с ними, системах хранения топлива могут расти и размножаться, попавшие в них, живые микроорганизмы: бактерии, грибки и плесень. Если в цистернах находится вода, то она способствует их росту и размножению. Существуют две основные группы микроорганизмов: аэробные и анаэробные. Жизнедеятельность аэробных микроорганизмов возможна только в присутствии кислорода, а анаэробные развиваются и размножаются в окружающей среде лишённой кислорода.
Поскольку кислород неизменно присутствует во всех углеводородных топливах, то судовые топливные системы подвержены заражением, в основном, аэробными бактериями.Кроме присутствия воды и кислорода, жизнедеятельность этих бактерий требует определённых тепловых условий. По температурным условиям бактерии классифицируются на три основные группы.
Психрофилики (Psychrophilic): оптимальный диапазон температур для их жизнедеятельности от 15°С до 20°С, они погибают при температурах ниже 0°С и выше 30°С.
Мезофилики (Mesophilic): имеют оптимальный диапазон температур для жизнедеятельности между 25°С и 30°С, они погибают при температурах ниже 5°С и выше 45°С.
Термофилики (Thermophilic): оптимальный диапазон температур, при которых они интенсивно размножаются, лежит между 50°С и 55°С, а диапазоны выживания составляют от 25°С до 45°С и от 60°С до 85°С. Они погибают при температурах ниже 25°С и выше 85°С.
Очевидно, что развитие микроорганизмов может быть задержано или вообще исключено, если температура топлива в системах или цистернах хранения поддерживается ниже или выше тех, при которых микроорганизмы могут выжить. Однако, это не всегда возможно реализовать, так как дизельное топливо обычно не подогревается, а диапазоны температур, при которых производится хранение, перекачки и подготовка (обработка) тяжёлых топлив, благоприятен для размножения и развития бактерий. Хотя обычно это является проблемой газойлей и дизельних сортов топлив, известны случаи бактериологических заражений тяжёлых топлив.
Все бактерии, находящиеся в тяжёлых остаточных топливах погибнут в результате нагрева топлива до температур при которых происходят процессы его сепарации (90°С - 98°С). Если сепаратор настроен на режим пурификации и минимальную производительность, то живые бактерии и слизь, образовавшаяся из погибших бактерий, будут удалены из топлива вместе с водой и тяжёлыми частицами в шламовую цистерну.
Так как для развития бактерий наиболее благоприятной средой является водотопливная эмульсия и шлам (отстой), то основной мерой по предотвращению размножения и развития бактерий является своевременное обнаружение и удаление воды и эмульсии из цистерн хранения запасов топлива.
Микробиологическое заражение может проявляться в следующих последствиях:
- слизистые отложения на дне цистерн;
- блокировка (закупоривание) топливных фильтров;
- эмульсификация и необычный выход шлама при работе сепараторов в режиме пурификации;
- проникающая точечная коррозия цистерн хранения топлива в зоне разделения вода-топливо и на дне цистерн;
- почернение медных трубопроводов;
- закоксовывание (занос) распылителей форсунок.
Интенсивное шламообразование в сепараторах, блокировка фильтров и загрязнение топливной аппаратуры являются обычными эксплуатационными проблемами. Однако точечная коррозия стальных конструкций цистерн проникает достаточно глубоко и может вызвать более серьёзные негативные последствия.
Микробиологическое заражение можно предотвратить или свести к минимуму в результате:
- удачной конструкцией системы позволяющей осуществлять эффективный дренаж воды;
- частый дренаж воды из цистерн хранения топлива;
- регулярное техническое обслуживание и очистка топливных сепараторов и фильтров;
- периодический отбор и анализ проб топлива взятых из донных участков цистерн хранения топлива;
- контролируемое использование химических присадок к топливу - биоцидов.
Если хранение топлива происходит в условиях, исключающих их обводнение, или если в них отсутствует вода, то исключаются и условия возникновения микробиологического заражения. В стандартах на топлива отсутствуют какие-либо условия, указания или значения величин, которые позволяли бы контролировать микробиологическое заражение морских топлив. Существуют простые и доступные методы контроля позволяющие определять степень (уровень) заражения, однако требуется несколько дней для их проведения.
Если установлено обширное (значительное) микробиологическое заражение, то топливные цистерны и системы должны быть тщательно очищены, при этом рекомендуется использование биоцидов. Следует помнить, что предупреждение микробиологического заражения лучше, чем устранение его последствий, а лучшая превентивная мера - регулярная проверка цистерн и систем.
Литература
Судовой механик: Справочник. Том 2 - Фока А.А. (2010)
