Лабораторный практикум ЭМ июнь 2012 КРАСНОЯРСК

Отклонения от этих требований нарушает технико-экономические и экологические нормы применения этих топлив.

Совершенствование показателей качества влияющих на экологические свойства производится в соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании». Постановление правительства РФ от 27 февраля 2008 г № 118 «Об утверждении технического регламента. О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» (с изменениями от 25 сентября, 30 декабря 2008 г.). В требованиях указаны нормы показателей качества бензина экологических классов 2, 3, 4, 5. Табл. 55.

Таблица 55

Требования к характеристикам автомобильного бензина в отношении экологических классов

	Характеристики	Едини-	Нормы в отношении
		ца из-	класса		класса		класса	класса
	автомобильного бензина
		мерения	2	3		4		5
	Массовая доля серы, не более	мг/кг	500	150		50		10
	Объемная доля бензола, не более	%	5	1		1		1
	Концентрация железа, не более	мг/дм3			отсутствие
	Концентрация марганца, не более	мг/дм3			отсутствие
	Концентрация свинца, не более	мг/дм3			отсутствие
	Массовая доля кислорода, не более	%	–		2,7	2,7		2,7
	Объемная доля углеводородов, не более:	%
	ароматических		–		42	35		35
	олефиновых		–		18	18		18
	Октановое число:	–
	по исследовательскому методу, не менее		92		95	95		95
	по моторному методу, не менее		83		85	85		85
	Давление паров, не более:	кПа
	в летний период		–		45–80		45–80	45–80
	в зимний период		–		50–100		50–100	50–100
	метанола		–		отсутствие
	этанола		–		5		5	5
	изопропанола		–		10		10	10
	третбутанола		–		7		7	7
	изобутанола		–		10		10	10
	эфиров, содержащих 5 или более атомов		–		15		15	15
	углерода в молекуле
	других оксигенатов
	(с температурой конца кипения не выше		–		10		10	10
	210 градусов Цельсия)

81

Установлена массовая доля серы в мг/кг для топлива: 2 класса – 500, 3 класса – 150, 4 класса – 50 и 5 класса – 10. Предусмотрено снижение содержания ароматических углеводородов до 35 % по объему, ограничено содержание олефиновых до 15 %. Изменениями, внесенными в Постановление Правительства РФ от 27 февраля 2008 г № 118 (утв. постановлением Правительства РФ от 30 декабря 2008 г № 1076) установлены сроки выпуска в оборот автомобильного бензина в отношении:

класса 2 – до 31 декабря 2010 г класса 3 – до 31 декабря 2011 г класса 4 – до 31 декабря 2014 г класса 5 – сроки не ограничены.

Для обеспечения мегаполисов с высокой плотностью автомобильного транспорта разработаны отраслевые стандарты и технические условия на автомобильные неэтилированные с улучшенными экологическими показателями бензины: городской (ТУ 38.401-58-171-96); Яр Марка (ТУ

38.301-25-41-97).

3.4. Экологические классы дизельных топлив

Основная масса дизельного топлива в настоящее время производится в соответствии с ГОСТ Р 52366-2005 Государственный стандарт Российской Федерации «Топливо дизельное Евро. Технические условия», введен в действие с 01 июля 2006 г. Согласно данного стандарта топлива подразделяют на сорта А, В, С D, Е, F – шесть сортов для применения в умеренных климатических условиях по показателю предельной температуры фильтруемости. Топливо для холодного и арктического климата подразделяют на 5 классов: 0, 1, 2, 3, 4. (см. табл. 6, 7, 8 гл. 2, параграф 2.2.)

Совершенствование экологических характеристик дизельных топлив в соответствии с законом «О техническом регулировании» предусмотрено Постановлением Правительства РФ от 27 февраля 2008 г. № 118 «Об утверждении технического регламента. О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту» (с изменением от 25 сентября, 30.12. 2008 г)

Техническим регламентом предусмотрены 4-е экологических класса топлива с последовательным улучшением экологических характеристик по нарастающей. Табл. 56.

82

Таблица 56

Требования к характеристикам дизельного топлива в отношении экологических классов

	Характеристики	Единица	Нормы в отношении
			класса	класса	класса	класса
	дизельного топлива	измерения
			2	3	4	5
	Массовая доля серы, не более	мг/кг	500	350	50	10
	Температура вспышки в закрытом тигле,	°С
	не ниже:
	дизельного топлива, за исключением ди-
	зельного топлива для арктического кли-		40	40	40	40
	мата
	дизельного топлива для арктического		30	30	30	30
	климата
	Фракционный состав – 95
	процентов объемных перегоняется при	°С	360	360	360	360
	температуре не выше
	Массовая доля полициклических арома-	процентов	–	11	11	11
	тических углеводородов, не более
	Цетановое число, не менее	–	45	51	51	51
	Цетановое число для дизельного топли-
	ва для холодного и арктического кли-	–	–	47	47	47
	мата, не менее
	Предельная температура фильтруемо-	°С
	сти, не выше:
	дизельного топлива для холодного кли-		минус	минус	минус	минус
	мата		20	20	20	20
	дизельного топлива для арктического		минус	минус	минус	минус
	климата		38	38	38	38
	Смазывающая способность, не более	мкм	460	460	460	460

Снижение массовой доли серы мг/кг с 500 до 10 мг/кг, снижение массовой доли полициклических ароматических углеводородов с 30 % до 11 %. Стабилизация характеристик самовоспламеняемости и низкотемпературных свойств.

Постановлением Правительства РФ от 30 декабря 2008 г № 1076 «О внесении изменений в Постановление Правительства РФ от 27 февраля 2008 г № 118» определены сроки выпуска в оборот дизельного топлива в отношении:

класса 2 и класса 3 – до 31 декабря 2011 г. класса 4 – до 31 декабря 2014 г.

класса 5 – срок не ограничен.

83

Предусмотрено увеличение цетанового числа до 51 единицы для умеренных климатических условий и 47 единиц для холодного и арктического климата. Установлены жесткие требования по предельной температуре фильтруемости, минус 20 ºС для умеренных климатический условий, минус 38 ºС для арктического климата.

Кроме топлив, вырабатываемых по основному стандарту, для обеспечения работы транспорта в крупных мегаполисах с большой плотностью транспортных потоков по ТУ 38.401-58-170-96 вырабатывается городское дизельное топливо улучшенного качества. Это достигается благодаря использованию присадок: для летних марок – антидымной; для зимних марок

– антидымной и депрессорной. Для этих топлив установлена массовая доля серы для вида I не более 0,05 %, в топливе вида II не более 0,1%.

В соответствии с Соглашением о единых принципах и правилах технического регулирования в республиках Беларусь и Казахстан и в Российской Федерации, решением комиссии Таможенного союза этих стран от 18 октября 2011 г. № 826 принят технический регламент ТР ТС 013/2011 «О требовании к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту».

Технический регламент ТР ТС 013/2011 устанавливает требования к топливу в целях обеспечения защиты жизни и здоровья человека, имущества охраны окружающей среды. Требования данного регламента незначительно отличаются от требований регламента утвержденного постановлением правительства РФ № 118 от 27.02.2008 и изменениями внесенными Постановлением Правительства РФ № 1076 от 30.12.2008 г.

Оба документа подразделяют топлива на четыре экологических класса, имеются некоторые различия по химическому составу, испаряемости, а также в обозначение марки топлива добавлено обозначение его экологического класса. Например, АИ-93-К3:

АИ – бензин автомобильный октановое число которого определено по исследовательскому методу;

93 – величина октанового числа в условных единицах; К3 – экологический класс бензина.

Дизельное топливо обозначается по следующей схеме: ДТ–А–К2 ДТ – дизельное топливо; А – арктическое (обозначение условий эксплуатации);

К2 – экологический класс топлива.

Технический регламент ТР ТС 013/2011 не отменяет требования стандартов относительно назначения топлива, безопасности и энергетической эффективности. Он не распространяется на топливо поставляемое по государственному оборонному заказу, на экспорт за пределы государств Таможенного союза.

84

4 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторная работа № 1

Определение показателей качества автомобильных бензинов

Цель работы: По результатам внешнего осмотра бензина, определению водорастворимых кислот и щелочей, фракционному составу, октановому числу и индексу паровых пробок определить марку бензина и соответствие ее стандарту.

Инструкция по технике безопасности при выполнении лабораторной работы № 1

Прежде чем приступить к лабораторной работе, необходимо убедиться в исправности приборов и оборудования. Начинать выполнение работы можно только с разрешения преподавателя. При выполнении работы:

1)запрещается касаться нагревательных элементов приборов;

2)необходимо исключить попадание паров топлива в дыхательную

систему;

3)рабочее место должно быть свободно от посторонних предметов, образцов топлива и реактивов.

По завершении работы образцы топлива должны быть слиты в специальную емкость, приборы выключены.

Оценка качества топлива в результате осмотра

Краткие теоретические сведения

Цвет топлива

Цвет топлива зависит от наличия в нем смол, этиловой жидкости или случайных примесей. Поэтому неэтилированные бензины бесцветны, в частности бензин А-72. Этилированные бензины специально окрашивают: бензин А-76 и Аи-98 – в желтый, Аи-93 – оранжево-красный. Желтоватый оттенок неэтилированных бензинов указывает на наличие в них смолистых веществ.

Лигроин и керосин имеют цвет от светло-желтого до темно-желтого. Цвет дизельного топлива может быть от желтого до темно-желтого либо светло-коричневым.

Прозрачность топлива

Прозрачность топлива определяют в стеклянном цилиндре. Оно должно быть совершенно прозрачным и не содержать взвешенных и осевших на дно цилиндра посторонних примесей, в том числе и воды. Мутность топ-

85

лива при комнатных температурах вызывается наличием в нем воды в виде эмульсии или механических примесей. Такое топливо перед применением подвергается отстою и фильтрации.

Вода в топливо попадает в результате небрежного отношения к хранению, транспортировке и его раздаче, а так же по причине растворимости атмосферной влаги в углеводородах. Наличие воды в топливе особенно нежелательно в зимнее время, когда образующиеся кристаллы льда могут забить фильтр, нарушить дозировку и даже вызвать полное прекращение подачи. Кроме того, вода способствует увеличению коррозионного действия, усилению процессов окисления. Поэтому топливо должно быть совершенно прозрачным и не содержать воды.

Механические примеси могут попадать в топливо при большом и малом дыхании емкостей, а также при использовании грязной тары и заправочного оборудования. Применение топлива, содержащего механические примеси, вызывает повышенный износ приборов системы питания и деталей ци- линдро-поршневой группы двигателя, снижает безотказность и экономичность автомобиля. По этой причине содержание механических примесей в топливе не допустимо.

Запах топлива

Бензины и керосины, полученные путем прямой перегонки нефти, имеют специфический, довольно приятный запах. У топлив, содержащих продукты каталитического крекинга, характерный резкий и неприятный запах. Дизельное топливо на вид более вязкое, слегка маслянистое, почти не имеет запаха. Перечисленные внешние признаки топлива определяются при осмотре образца, налитого в стеклянный цилиндр.

Определение плотности светлых нефтепродуктов

Приборы и аппаратура

Нефтеденсиметры (ареометры) по ГОСТ 1289–76, цилиндры для ареометров стеклянные или металлические соответствующих размеров по высоте и диаметру, термометр ртутный стеклянный по ГОСТ 2045–71 с интервалом измеряемых температур от минус 20 °С до 50 °С и ценой деления шкалы в

1 °С.

Краткие теоретические сведения

Плотность измеряется массой тела, заключенной в единице его объема, в системе единиц СИ имеет размерность г/см3 . Плотность нефтепродуктов относят к нормальной температуре 20 °С и к плотности воды при 4 °С, принятой за единицу. Эта плотность, обозначаемая 420, численно равна плотности, представляющей собой отвлеченное число по отношению к воде при температуре 4 °С.

86

Плотность необходимо определять при пересчете количества нефтепродуктов в объемных единицах в весовые. Для этого достаточно умножить объемное количество нефтепродукта, замеренное при какой-либо определенной температуре, на его плотность при той же температуре:

YT VТ t ,

(1)

где Y – количество нефтепродукта в весовых единицах, кг; VТ – количество нефтепродукта в объемах, л; ρt – плотность нефтепродукта при той же температуре, г/см3.

Обратный пересчет производится по следующей зависимости:

VT
	YT .	(2)
	t

Порядок выполнения работы

Цилиндр для ареометров установить на прочной подставке и в него осторожно налить нефтепродукт, температура которого может отклоняться от температуры окружающей среды не более чем на ± 5 °С.

Затем чистый и сухой ареометр медленно погрузить в нефтепродукт до момента его свободной плавучести (рис. 2).

1

2

3

4

5

Рис. 2. Прибор для измерения плотности нефтепродуктов: 1 – ареометр; 2 – шкала плотности; 3 – линия отсчета плотности; 4 – шкала термометра; 5 – стеклянный цилиндр

Отсчет произвести по верхнему краю мениска, при этом глаз наблю-

87

дателя должен находиться на уровне мениска.

Температуру нефтепродукта измерить термометром нефтеденсиметра (ареометра) или дополнительным термометром (табл. 57). По шкале ареометра определить плотность испытуемого нефтепродукта.

Для приведения этой плотности к плотности 420 при нормальной температуре пользуются формулой:

				t 20		,	(3)
	20		t
	4		4

где 4t – плотность нефтепродукта при температуре испытания; γ – средняя температурная поправка плотности, которая берется по табл. 57 в графе, соответствующей плотности; t – температура испытания, С.

				Таблица 57
	Средние температурные поправки плотности нефтепродуктов
	Плотность	Температурная	Плотность	Температурная
		поправка на 1°С		поправка на 1°С
	0,6900–0,6999	0,000910	0,8500–0,8599	0,000699
	0,7000–0,7099	0,000897	0,8600–0,8699	0,000686
	0,7100–0,7199	0,000884	0,8700–0,8799	0,000673
	0,7200–0,7299	0,000870	0,8800–0,8899	0,000660
	0,7300–0,7399	0,000857	0,8900–0,8999	0,000647
	0,7400–0,7499	0,000844	0,9000–0,9099	0,000633
	0,7500–0,7599	0,000831	0,9100–0,9199	0,000620
	0,7600–0,7699	0,000818	0,9200–0,9299	0,000607
	0,7700–0,7799	0,000805	0,9300–0,9399	0,000594
	0,7800–0,7899	0,000792	0,9400–0,9499	0,000581
	0,7900–0,7999	0,000778	0,9500–0,9599	0,000567
	0,8000–0,8099	0,000765	0,9600–0,9699	0,000554
	0,8100–0,8199	0,000752	0,9700–0,9799	0,000541
	0,8200–0,8299	0,000738	0,9800–0,9899	0,000528
	0,8300–0,8399	0,000725	0,9900–1,0000	0,000515
	0,8400–0,8499	0,000712

Значение плотности применяется при пересчетах весовых единиц в объемные, а также дает возможность судить о виде топлива: бензин, керосин, дизельное топливо. Плотность стандартом на нефтепродукты не нормируется.

88

Определение водорастворимых кислот и щелочей в топливе

Приборы и оборудование

Воронка делительная вместимостью 50–100 мл; мерный цилиндр на 10 мл; пробирки; пипетки; вода дистиллированная по ГОСТ 5607-53, проверенная на нейтральность; фенолфталеин по ГОСТ 5850-51; 1%- ный спиртовой раствор; метилоранж – 0,02 % водный раствор; химический штатив; колба (рис. 3).

1

3

2

4

5

Рис. 3. Приборы для определения водорастворимых кислот и щелочей в топливе: 1 – делительная воронка; 2 – штатив с пробирками; 3 – индикаторы;

4 – топливо; 5 – дистиллированная вода

Краткие теоретические сведения

Коррозийный износ деталей двигателя во многом обусловлен сильнодействующими водорастворимыми кислотами и щелочами, находящимися в топливе. Они могут оказаться в топливе из-за нарушения

89

технологии его очистки, а также случайно в процессе производства, хранения и транспортировки. Согласно требованиям государственного стандарта, содержание водорастворимых кислот и щелочей в автомобильных бензинах, дизельных топливах и моторных маслах не допускается. В случае наличия в топливах водорастворимых кислот и щелочей их бракуют и к применению не допускают. Определение наличия водорастворимых кислот и щелочей производится качественной пробой по ГОСТ 6707–75.

Порядок выполнения работы

Вколбу налить 50 мл испытуемого топлива, добавить такое же количество дистиллированной воды, взболтать смесь в течение 5 мин, затем вылить в делительную воронку. Дают смеси отстояться, после чего водный слой, находящийся внизу делительной воронки, спустить через кран в две пробирки. В одну пробирку добавить 1–2 капли метилоранжа. При наличии в топливе минеральных кислот водная вытяжка в пробирке окрашивается в розовый или оранжево-красный цвет, при отсутствии кислот цвет водяной вытяжки будет желто-оранжевый.

Вдругую пробирку добавить 1–2 капли фенолфталеина. При наличии щелочей в топливе водная вытяжка окрасится в фиолетово-розовый цвет, при отсутствии щелочей водяная вытяжка останется бесцветной или слегка побелеет. При этом действие индикаторов на вытяжку из топлива сравнивают с действием на чистую дистиллированную воду, налитую в равных объемах в две пробирки.

Бензин может быть допущен к применению только при неизменяющейся окраске его водной вытяжки, что свидетельствует о полном отсутствии в нем водорастворимых кислот и щелочей.

Результаты выполнения работы сопоставить с требованиями государственного стандарта на испытуемый бензин по определяемому показателю качества, заключение записать в отчет по данной работе.

Определение фракционного состава топлив

Приборы и оборудование

Прибор для перегонки нефтепродуктов по ГОСТ 1392–63 (рис. 4), цилиндры измерительные на 10 и 100 мл, круглодонная колба без шлифа на 200 мл, термометр с пробкой, электрическая плитка.

90