СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ Российский патент 2011 года по МПК G01N33/22 

Изобретение относится к лабораторным методам оценки эксплуатационных свойств автомобильных бензинов, в зависимости от которых определяют сохраняемость бензинов, и может быть использовано при определении срока хранения автомобильных бензинов на складах, базах нефтепродуктов и других предприятиях, потребляющих и производящих автомобильные бензины.

Сохраняемость является одним из эксплуатационных свойств автомобильных бензинов, характеризующая стабильность показателей качества при хранении [ГОСТ 4.25-83 «Система показателей качества продукции. Нефтепродукты. Топлива жидкие»]. Повышенные требования к сохраняемости предъявляются при возникновении необходимости длительного хранения значительных объемов автомобильных бензинов. Основной задачей при этом является обеспечение возможности использования хранимых запасов автомобильного бензина по прямому назначению, как в течение периода хранения, так и по истечении установленного срока хранения.

В настоящее время при определении срока хранения автомобильного бензина ориентируются на нормативные сроки хранения [Инструкция об организации обеспечения качества горючего в Вооруженных Силах Российской Федерации (приказ Заместителя Министра обороны РФ 1994 года №105). М.: Воениздат, 1994. С.116-117], которые устанавлены по результатам опытного хранения большого количества бензинов (5-10 тыс.т) в течение нескольких лет (до 5-7 лет). В ходе хранения периодически отбирали пробы бензина и подвергали их испытаниям методами, предусмотренными ГОСТ (ТУ) на данный автомобильный бензин. Если значения показателей качества не превышают норм, предусмотренных ГОСТ (ТУ) на бензин, он считается пригодным к дальнейшему хранению. Общие затраты на опытное хранение составляют до 1 млрд руб.

Перед авторами была поставлена задача - разработать лабораторный способ определения срока хранения автомобильных бензинов, который позволил бы оперативно прогнозировать срок хранения каждой партии бензина, закладываемого на хранение с высокой степенью достоверности при минимальных временных и материальных затратах.

Известен способ определения срока хранения топлива для реактивных двигателей по изменению температуры начала образования отложений (t_но ^исх.). Способ заключается в выдерживании испытуемого топлива для реактивных двигателей в стеклянной емкости в контакте с металлическими образцами в течение длительного времени (не менее 12 месяцев). Площадь поверхности металлических образцов и количество топлива, подвергаемого испытанию, определяют исходя из расчета отношения площади поверхности натурного резервуара для хранения к объему, находящегося в нем топлива. Периодически (один раз в месяц) проводят определение температуры начала образования отложений (t_но ^тек.). Считают, что максимальное время соблюдения условия t_но ^тек.≤0,75t_но ^исх. является сроком хранения топлива для реактивных двигателей [А.С. SU 1201772 G01N 33/22, 1984 г. «Способ определения срока хранения топлива»].

Недостатками данного способа определения срока хранения топлива являются: сложность определения температуры начала образования отложений t_но, большая длительность испытания (более 12 месяцев), срок хранения топлива для реактивных двигателей, определенный по указанному способу, имеет значительную погрешность по отношению к нормативным срокам хранения топлива для реактивных двигателей, установленным на основании результатов длительного опытного хранения. Кроме того, существенные различия в углеводородном составе топлив для реактивных двигателей и автомобильных бензинов не позволяют использовать указанный способ для определения срока хранения автомобильного бензина. Автомобильные бензины могут содержать значительное количество непредельных углеводородов (до 18%) и они достаточно легко окисляются кислородом воздуха при обычных температурах, в то время как в топливах для реактивных двигателей непредельных углеводородов практически нет, и они проявляют склонность к окислению и образованию отложений при нагреве до 100°С и выше [Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочное издание./ под ред. Школьникова В.М. М.: Химия, 1989 г. 432 с.].

Технический результат изобретения - повышение достоверности, сокращение времени и материальных затрат при определении срока хранения автомобильных бензинов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе определения срока хранения автомобильных бензинов, включающем измерение содержания фактических смол в исходной пробе, сравнение полученного значения с предельно допустимым значением содержания фактических смол, по разности которых оценивают величину запаса качества, согласно изобретения дополнительно определяют химическую стабильность бензина по доле поглощенного кислорода, а срок хранения испытуемого автомобильного бензина вычисляют по следующей зависимости:

,

где τ_хр. - срок хранения автомобильного бензина, мес;

С_пред. - предельно допустимое содержание фактических смол в автомобильном бензине (справочные данные для конкретной марки бензина), мг на 100 мл;

С_исх. - содержание фактических смол в исходной пробе автомобильного бензина (при закладке на хранение), мг на 100 мл;

ДПК - химическая стабильность по доле поглощенного кислорода, %;

А, В - коэффициенты, полученные экспериментально, которые составляют: при ДПК < 3,0%,

Значения коэффициентов А и В были установлены по результатам опытного хранения 18 образцов автомобильных бензинов в стальных 20 литровых канистрах в неотапливаемом хранилище в средней климатической зоне в течение 36 месяцев. Критерием изменения качества бензина при опытном хранении было выбрано изменение содержания фактических смол, как показателя качества, наиболее склонного к изменению в процессе длительного хранения. Перед закладкой образцов на хранение был определен их уровень химической стабильности по доле поглощенного кислорода.

Заявляемым способом были исследованы товарные низкооктановые и высокооктановые автомобильные бензины (таблица 1) с известным сроком хранения до достижения предельно допустимого содержания фактических смол, который был установлен на основании результатов длительного опытного хранения (столбец 9).

В соответствии с установленными требованиями была проведена оценка адекватности результатов определения срока хранения автомобильных бензинов заявляемым способом и срока хранения, определенного на основании результатов длительного опытного хранения (таблица 2) [ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике]. На основании вычисления критериев Фишера, Стьюдента и коэффициента корреляции установлено, что разница между экспериментальными и расчетными значениями статистически незначима (находится в допустимых пределах). [Дёрффель К. Статистика в аналитической химии. Пер. с нем. М.: Мир, 1994. 268 с.].

Таблица 2 Оценка адекватности результатов определения срока хранения автомобильных бензинов заявляемым способом По критерию Стьюдента (Т-статистика), условие t_расч.<t_тaбл.(0,95; 20) По критерию Фишера (F-статистика), условие F_расч.<F_табл.(0,95; 10; 10) Коэффициент корреляции, г t_расч. t_тaбл.(0,95; 20) F_расч. F_тaбл.(0,95; 10; 10) 0,000317 2,09 0,98 3,02 0,9998

Способ осуществляется следующим образом.

Из резервуара, в который на хранение помещен автомобильный бензин, отбирают пробу в соответствии с ГОСТ 2517-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб». В отобранной пробе автомобильного бензина определяют значение содержания фактических смол (С_исх.) по ГОСТ 1567-97 «Нефтепродукты. Бензины автомобильные и топлива авиационные. Метод определения смол выпариванием струей» и долю поглощенного кислорода (ДНК) определяют в автоматизированной установке для определения химической стабильности автомобильных бензинов по доле поглощенного кислорода [Патент РФ на полезную модель 88155 G01N 33/22, 2009 г. «Автоматизированная установка для определения химической стабильности автомобильных бензинов по доле поглощенного кислорода»] следующим образом. Пробу испытуемого автомобильного бензина объемом 50 см³ заливают в стеклянный стаканчик, который помещают в измерительную бомбу. Собранную измерительную бомбу заполняют кислородом до достижения давления 800±10 кПа, которое контролируют по показаниям датчика давления кислорода на дисплее блока управления автоматизированной установкой. Кислород подают из баллона через редуктор по каналу через открытое запорное устройство (игольчатый клапан) с помощью быстроразъемной пневматической муфты. Заполненную измерительную бомбу помещают в предварительно надетый до 120°С термостат. Автоматизированная установка в соответствии с заданной программой определяет долю поглощенного кислорода по замеренным соответствующими датчиками значениями температуры и давления кислорода в измерительной бомбе и выдает результат с указанием величины давления кислорода, температуры кислорода и доли поглощенного кислорода. В зависимости от числового значения ДПК выбирают значения коэффициентов А и В, которые составляют:

при ДПК<3,0%,

Срок хранения рассчитывают по следующей зависимости:

,

где τ_хр. - срок хранения автомобильного бензина, мес;

С_пред. - предельно допустимое содержание фактических смол в автомобильном бензине (справочные данные для конкретной марки бензина), мг на 100 мл;

С_исх. - содержание фактических смол в исходной пробе автомобильного бензина (при закладке на хранение), мг на 100 мл;

ДПК - доля поглощенного кислорода, %.

Пример 1. Необходимо определить продолжительность хранения автобензина АИ-95 Московского НПЗ, для чего определяют содержание фактических смол по ГОСТ 1567 (С_{исх.АИ-95}=1,2 мг на 100 мл) и химическую стабильность по доле поглощенного кислорода в автоматизированной установке для определения химической стабильности автомобильных бензинов по доле поглощенного кислорода (ДПК_АИ-95=21,7%). Предельно допустимая концентрация фактических смол в автомобильном бензине АИ-95 установлена в ТУ 38.401-58-144 «Бензины автомобильные неэтилированные с улучшенными экологическими свойствами» (С_{пред.АИ-95}=5 мг на 100 мл). Для значения ДПК=21,7% коэффициенты А=0,0460; В=0,00165.

Определяют продолжительность хранения

Расчетные данные согласуются с результатами опытного хранения - срок хранения автобензина АИ-95 Московского НПЗ до достижения предельного допустимого содержания фактических смол при опытном хранении составил 47 месяцев (табл.1, столбец 9, строка 5).

Пример 2. Необходимо определить продолжительность хранения автобензина Регуляр-92 Новокуйбышевского НПЗ, для чего определяют содержание фактических смол по ГОСТ 1567 (С_{исх.Регуляр-92}=1,6 мг на 100 мл) и химическую стабильность по доле поглощенного кислорода в автоматизированной установке для определения химической стабильности автомобильных бензинов по доле поглощенного кислорода (ДПК_{Регуляр-92}=58,9%). Предельно допустимая концентрация фактических смол в автомобильном бензине Регуляр-92 установлена в ГОСТ Р 51105 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин.

Технические условия» (С_{пред.Регуляр-92}=5 мг на 100 мл). Для значения ДПК=58,9% коэффициенты А=0,0577; В=0,00122. Определяют продолжительность хранения:

Расчетные данные согласуются с результатами опытного хранения - срок хранения автобензина Регуляр-92 Новокуйбышевского НПЗ до достижения предельного допустимого содержания фактических смол при опытном хранении составил 28 месяцев (табл.1, столбец 9, строка 8).

Применение изобретения позволит повысить достоверность, сократить время и материальные затраты при определении срока хранения автомобильных бензинов, а также позволит планировать сроки хранения отдельных партий автомобильного бензина, закладываемых на хранение, исходя из фактического уровня химической стабильности данной партии бензина. Определение сроков хранения для отдельных партий автомобильного бензина позволит повысить эффективность использования запасов нефтепродуктов.

Изобретение относится к лабораторным методам оценки эксплуатационных свойств автомобильных бензинов, в зависимости от которых определяют сохраняемость бензинов. Из резервуара, в который на хранение помещен автомобильный бензин, отбирают пробу и определяют значения содержания фактических смол (С_исх.) по ГОСТ 1567-97 и химической стабильности по доле поглощенного кислорода (ДПК). Долю поглощенного кислорода определяют в автоматизированной установке для определения химической стабильности автомобильных бензинов по доле поглощенного кислорода, для чего пробу испытуемого автомобильного бензина объемом 50 см³ наливают в сосуд, размещаемый в герметичной бомбе, в которую подают кислород до достижения избыточного давления 800±10 кПа, бомбу помещают в предварительно нагретый до 120°С термостат, автоматизированная установка, в соответствии с заданной программой, определяет долю поглощенного кислорода, по замеренным соответствующими датчиками значениями температуры и давления кислорода в измерительной бомбе и выдает результат с указанием величины доли поглощенного кислорода. Срок хранения рассчитывают по математической зависимости. Достигается повышение достоверности, а также - ускорение и упрощение определения. 2 табл.

Способ определения срока хранения автомобильных бензинов, включающий измерение содержания фактических смол в исходной пробе, сравнение полученного значения с предельно допустимым значением содержания фактических смол, по разности которых оценивают величину запаса качества, отличающийся тем, что дополнительно определяют химическую стабильность бензина по доле поглощенного кислорода, а срок хранения испытуемого автомобильного бензина вычисляют по следующей зависимости:

где τ_хр - срок хранения автомобильного бензина, мес.
С_пред - предельно допустимое содержание фактических смол в автомобильном бензине (справочные данные для конкретной марки бензина), мг на 100 мл;
С_исх - содержание фактических смол в исходной пробе автомобильного бензина (при закладке на хранение), мг на 100 мл;
ДПК - химическая стабильность по доле поглощенного кислорода, %;
А, В - коэффициенты, полученные экспериментально, которые составляют:
при ДПК<3,0%