Реактивные топлива (Присадки к реактивным топливам)
Для отечественных реактивных топлив допущено ограниченное число присадок: антиокислительная (Агидол-1), противоизносные (ДНК - дистиллированные нефтяные кислоты и Хайтек-580 фирмы "Этил"), антистатическая (Сигбол), противоводокристаллизационные (ПВК) - жидкости И, ТГФ, ТГФ-М. Это объясняется высокими требованиями, предъявляемыми к присадкам, и чрезвычайно дорогостоящими и длительными испытаниями присадок для принятия решения о допуске.
Основные требования, предъявляемые к присадке для реактивных топлив: она должна быть высокоэффективной, т.е. вводиться в малых концентрациях и при этом не ухудшать качество топлива по остальным показателям, сохранять свою эффективность длительное время как в чистом виде, так и в растворе топлива.
Антистатические и противоводокристаллизационные присадки общего назначения допущены практически для всех топлив, антиокислительные и противоизносные - только для топлив РТ, Т-8В, Т-6, полученных гидрогенизационными процессами, для сохранения высокого уровня эксплуатационных свойств.
Противоводокристаллизационные присадки вводятся в топливо для предотвращения образования кристаллов льда и растворения инея (до 0,3% в зависимости от температуры топлива) непосредственно на местах при заправке самолета. В качестве таких присадок широко используют этилцеллозольв (жидкость "И") по ГОСТ 8313-88, тетрагидрофурфуриловый спирт (ТГФ) по ГОСТ 17477-86 и их 50%-ные смеси с метанолом (присадки И-М и ТГФ-М). Их вводят преимущественно в зимнее время, а летом - в тех случаях, когда продолжительность полета самолета превышает 5 ч и топливо успевает охладиться до отрицательных температур.
Присадки такого типа широко применяют за рубежом.
Антиокислительные присадки (ингибиторы окисления) вводят только в гидроочищенные топлива, поскольку при гидрогенизационной обработке из топлив удаляются природные антиокислители - гетероатомные соединения. Для повышения химической стабильности гидрогенизационных топлив (РТ, Т-8В, Т-6) антиоксиданты вводят в топлива на местах производства. В России для этих целей применяют присадку Агидол-1 (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол) по ТУ 385901237-90 в концентрации 0,003-0,004% (мас.доля). В таких концентрациях он полностью предотвращает окисление гидрогенизационных топлив, в том числе при повышенных температурах (до 150-160С).
Антиокислительные присадки широко применяют за рубежом. В соответствии с сертификатом на топливо допущен к применению большой перечень антиоксидантов, в том числе аналог присадки Агидол-1 - присадка "ионол". По эффективности действия они равнозначны.
Противоизносные присадки предназначены для восстановления смазочных свойств топлив, подвергнутых гидрогенизационной обработке. Их вводят в топлива на НПЗ вместе с антиокислительной присадкой Агидол-1.
В качестве противоизносных рекомендованы присадки Сигбол (ТУ 38.101741-78) и композиция присадок Сигбол и ПМАМ-2 (полимекрилатного типа, ТУ 601407-69).
Присадка Сигбол по эффективности значительно превосходит присадку ПМАМ-2. Противоизносные свойства присадки Сигбол заметно проявляются уже при ее содержании в топливе, равном 0,0005% (мас.доля).
Однако повышенное содержание [св. 0,0005% (мас.доля)] присадки Сигбол приводит к возрастанию электропроводности (>1000 пСм/м) и влияет на работу топливоизмерительной аппаратуры на борту самолета.
Композиция присадок: 0,008% ПМАМ-2 и 0,0005% Сигбол обеспечивает хорошие противоизносные свойства гидроочищенных топлив при отсутствии электризации, свойственной присадке ПМАМ-2. Реактивное топливо с такой композицией присадок было принято как резервное.
В качестве противоизносной применяется присадка "К" кислотного типа (ГОСТ 13302-77), которая по эффективности противоизносных свойств соответствует присадке Сигбол.
Присадка "К" допущена в реактивные топлива в содержании 0,001-0,004% (мас.доля). При таком содержании кислотность топлив, полученных с использованием гидрогенизационных процессов, не превышает 0,7 мг КОН/100см3, что не влияет отрицательно на другие эксплуатационные свойства топлив. Топливо РТ (ГОСТ 10227-86) с этой присадкой нашло широкое применение как в нашей стране, так и за рубежом.
В последние годы для улучшения противоизносных свойств топлив РТ, Т-6 и Т-8В ввиду временного дефицита противоизносной присадки "К" допущена в качестве альтернативной в содержании 0,003-0,0035% (мас.доля) зарубежная присадка Хайтек-580 фирмы "Этил".
Наличие в топливе присадки "К" косвенно контролируется регламентированным в ГОСТах на топлива нижним пределом кислотности. Так, установленные в ГОСТ 10227-86 на топливо РТ нижние пределы кислотности 0,4 мг КОН/100 см3 и 0,2 мг КОН/100 см3 гарантируют обеспечение требуемых противоизносных свойств топлива в случае применения присадки "К" соответственно в содержании 0,004 и 0,001% (мас.доля).
В отличие от присадки "К" присадка Хайтек-580 имеет меньшее кислотное число, вследствие чего значение кислотности топлива РТ при ее введении находится в пределах точностных характеристик метода определения кислотности по ГОСТ 5985-79.
Для отечественных топлив в случае применения в качестве противоизносной присадки Хайтек-580 нижний предел по кислотности является не браковочным, а противоизностные свойства гарантируются количеством введенной присадки (мас.доля 0,003-0,0035%).
Антистатические присадки. Существование реальной опасности воспламенения в результате разрядов статического электричества при заправке товарных авиационных топлив, не защищенных специальными присадками, подтверждено отечественной и зарубежной практикой эксплуатации авиационной техники. Непредсказуемость процесса создает потенциальную возможность взрыва при перекачке в любой момент.
Антистатические присадки, повышая электропроводность топлива, не просто уменьшают опасность от возникновения зарядов, а всецело исключают ее.
Эти присадки уникальны тем, что обеспечивают и гарантируют эффект ничтожно малыми количествами - до 10% (мас.доля).
Применение антистатических присадок позволяет снять ограничения по скорости налива. По зарубежным данным она может быть увеличена с 1000 до 9000 л/мин в один бак, что принципиально важно при обслуживании международных авиалиний (аэропортов) с большой пропускной способностью. Не менее важно это и при заправке танкеров реактивным топливом и другими светлыми нефтепродуктами.
Если присадка не добавлялась в топливо на заводах, то она добавляется непосредственно в порту при осуществлении погрузочно-разгрузочных операций в емкости танкера или берегового резервуара.
Присадку добавляют даже в печное топливо для ускорения грузовых операций.
Введение антистатических присадок в углеводородные жидкости повышает общий уровень пожаровзрывобезопасности при любых сливоналивных работах с ними, поэтому антистатические присадки широко используют и при работе с легкими растворителями во многих отраслях промышленности.
В качестве антистатических присадок для авиационных топлив за рубежом нашли широкое применение присадки: ASA-3 (фирма "Шелл") и Стадис-450 (фирма "Дюпон").
С 1983 г. зарубежными спецификациями предусмотрено обязательное введение антистатической присадки в топлива ДЖЕТ А-1 и ДЖЕТ-В.
В нашей стране разработана антистатическая присадка Сигбол (ТУ 38.101741-78). Это единственная присадка, допущенная к применению в отечественных реактивных топливах. Топливо с присадкой Сигбол прошло широкомасштабные испытания на авиационных двигателях. Многолетняя практика эксплуатации авиатехники при использовании топлива с присадкой Сигбол не выявила каких-либо особенностей в эксплуатации, либо неисправностей авиатехники, связанных с применением присадки. Присадка Сигбол допущена в качестве антистатической в концентрации не более 0,0005% (мас.доля) практически во все топлива: РТ, ТС-1, Т-2 (ГОСТ 10227-860) и топливо Т-8В (ТУ 38 101741-78). Такая концентрация обеспечивает необходимый уровень электропроводности топлива.
Для топлив, содержащих присадку Сигбол, установлена норма по электропроводности: от 50 (при температуре заправки) до 600 пСм/м (при 20С). Для зарубежных топлив, содержащих антистатические присадки, этот диапазон составляет 50-300 пСм/м. Нижний предел гарантирует безопасность перекачки, верхний - нормальную работу топливоизмерительной аппаратуры.
Присадка Сигбол представляет комплексное соединение на основе соли органической кислоты и полимерного компонента в растворе толуола или ксилола.
Антистатическая присадка Сигбол не оказывает отрицательного воздействия на какие-либо физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив в содержании до 0,01% (мас.доля) и при этом помимо антистатических значительно улучшает противоизносные и коррозионные свойства.
Антистатическое действие присадки основано на повышении электропроводности топлива, что неизбежно приводит к снижению до нуля всех электрических параметров, характеризующих электризуемость топлива (величину заряда, перенесенного в разряде, электрический потенциал поверхности топлива и др.).
По эффективности антистатического действия присадка Сигбол (независимо от скорости перекачки) не уступает зарубежным.
Определение электропроводности осуществляется отечественным переносным индикаторным цифровым прибором ЭЛ-1В, сопоставимым по точности измерения с приборами аналогичного типа, широко используемыми за рубежом.
Фундаментальные исследования, проведенные на полномасштабном стенде ОКБ им. Туполева, полностью имитирующем систему заправки топливом баков самолета. выполненные под руководством В.Н. Гореловой и В.В. Малышева, при участии ведущих фирм страны, позволили определить критерии оценки электризуемости топлива, влияние антистатической присадки на электрические параметры топлива, определить характер и эффективности присадок, установить предельные значения электропроводности.
Антистатическое действие присадки Сигбол начинает проявляться при внесении ее в топливо в количестве 10% (мас.доля). При содержании 10% (мас.доля) прекращаются не только электрические разряды, но отсутствуют и сами заряды, а потенциал поверхности топлива в баке снижается с 200 кВ (в исходном топливе) до 10 кВ. При содержании Сигбола порядка 10% все показатели, характеризующие степень электризации топлива, имеют нулевое значение.
"Следы"(ничтожно малые количества) антистатических присадок не увеличивают опасность от разрядов статического электричества по сравнению с топливами, не содержащими эти присадки. Поэтому перекачка реактивных топлив со "следами" присадки Сигбол осуществляется потребителями топлив с такими же скоростями, как и стандартных топлив, не содержащих антистатических присадок.
Смеси топлив, содержащих и не содержащих присадку Сигбол, также применяются в любых соотношениях без каких-либо ограничений.
Присадка Сигбол совместима со всеми присадками, допущенными к применению в топливах. Выбор концентрации присадки определяется рядом факторов.
При изменении температуры электропроводность топлива с присадкой Сигбол изменяется незначительно. Особенно заметно преимущество Сигбола при фильтрации топлива через фильтры тонкой очистки, топливо с присадкой Сигбол практически не меняет свою электропроводность. Присадка Сигбол и топливо с этой присадкой являются стабильными структурами и имеют гарантийный срок хранения в металлических емкостях (резервуарах) не менее 5 лет. Электропроводность топлива остается в пределах нормируемого значения. даже если ее начальное значение близко к нижнему допустимому пределу 80 пСм/м.
Топливо с присадкой Сигбол может транспортироваться в железнодорожных цистернах на большие (св.1000 км) расстояния. При этом электропроводность хотя и претерпевает некоторые изменения, остается в пределах нормируемых значений.
При расчете количества присадки следует учитывать влияние вязкости топлива на электропроводность. При одном и том же количестве присадки электропроводность будет тем выше, чем меньше вязкость. Поэтому восприимчивость топлив различных марок к присадке Сигбол различна.
Учитывая влияние на электропроводность условий транспортировки, температуры и прочих факторов, рекомендуется вырабатывать топливо с присадкой Сигбол на НПЗ с электропроводностью 150-250 пСм/м. Оптимальное содержание присадки составляет 0,0001-0,0003% (мас.доля). Такой уровень электропроводности достаточен, чтобы гарантировать сохранение высоких антистатических свойств топлив при длительном транспортировании и хранении в районах с различными климатическими условиями.
Таким образом, применение топлив с антистатическими присадками является для потребителей самым дешевым способом обеспечения гарантированной безопасности от проявления статического электричества при всех заправочных и перекачивающих операциях.
