ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Присадки, увеличивающие электропроводность топлив (антистатические) из "Присадки к моторным топливам" Углеводороды, содержащиеся в нефтяных топливах, являются прекрасными диэлектриками и в чистом виде практически не способны проводить электрический ток. Товарные топлива обладают небольшой электропроводностью за счет содержащихся в них полярных примесей разнообразных продуктов окисления, некоторых серо- и азотсодержащих соединений, солей металлов и т. д. Эти вещества способны в той или иной мере образовывать в углеводородном растворе положительно и отрицательно заряженные ионы. Пока топливо находится в стационарном состоянии, сумма всех положительно заряженных ионов равна сумме всех отрицательно заряженных. При движении топлива происходит разделение ионов в результате преимущественной адсорбции ионов одного знака, сил трения, разности в значениях поверхностного натяжения на границе двух фаз и некоторых других причин [1—5]. Ионы одного знака накапливаются на стенках трубопроводов, емкостей, фильтров, топливных насосов и т. д., а ионы противоположного знака остаются в топливе и могут накапливаться в резервуаре, баке или другой емкости [6—И]. [c.231] В настоящее время накоплен большой статистический материал о взрывах и пожарах из-за статического электричества. Отмечено, что опасность взрывов и пожаров от разрядов статического электричества непрерывно возрастает по следующим причинам. В качестве реактивных топлив за рубежом применяют не только керосиновые фракции, но и их смеси с бензиновыми фракциями (топливо ЛР-4). Такие топлива образуют в баках самолетов взрывоопасные смеси при температурах заправки (от —7 до 21 °С). Увеличение размеров самолетов, дальности полетов и грузоподъемности привело к значительному росту заправки. Чтобы заправить самолет большим количеством горючего за то же время, потребовалось увеличить скорость перекачки топлива, при этом опасность электризации топлива возросла [13]. [c.232] Многочисленными экспериментами показано, что если увеличить электропроводность реактивного топлива до 35—50 пСм, то образующиеся заряды статического электричества очень быстро рассеиваются, и опасность разряда и взрыва практически ликвидируется. Рассеивание заряда вследствие утечки принято называть релаксацией. Для количественной оценки времени релаксации введено понятие время полурассеивания , т. е. время, необходимое для уменьшения заряда наполовину. Зависимость между временем полурассеивания и электропроводностью р выражается следующей формулой р = 12/р. [c.233] Полная релаксация заряда наступает при /р=1,44. Для товарных реактивных топлив время релаксации заряда обычно равно нескольким минутам, но этого достаточно, чтобы вызвать взрыв и пожар. [c.233] Антистатические присадки значительно повышают электропроводность топлив и тем самым способствуют очень быстрой релаксации зарядов статического электричества. При этом величина образующегося заряда и склонность топлива к электризации при добавлении антистатических присадок не только не уменьшаются, но иногда даже увеличиваются. Однако образующийся заряд в этом случае очень быстро релаксирует, т. е. рассеивается вследствие утечки на заземленные стенки через топливо с повышенной электропроводностью. Электропроводность углеводородных топлив может увеличиваться при добавлении многих соединений (табл. 59), однако не все они применимы в качестве антистатических присадок из-за несоответствия других свойств требованиям эксплуатации. [c.233] Наиболее эффективным средством борьбы с электризацией углеводородных промывочных жидкостей является введение антистатических присадок. Так как после промывки углеводородные жидкости не используют по прямому назначению (в качестве топлив), требования к присадкам этой группы не столь велики. Они должны быть достаточно эффективны, недороги, нетоксичны и не должны ухудшать качество поверхностей промываемых деталей. Такие присадки можно применять в довольно больших концентрациях—десятых и сотых долях процента [17—20]. Одной из первых присадок этого типа, нашедших практическое применение, является олеат магния. На многих авиационных заводах готовили и вводили эту присадку в углеводородные промывочные жидкости непосредственно в моечных цехах. Затем для этих целей были предложены соли хрома [17, 18] и присадки АКОР [19]. [c.234] В настоящее время нефтеперерабатывающая промышленность выпускает для этих целей присадку АКОР. [c.234] Она представляет собой смесь 90% нитрованного масла и 10%) стеариновой кислоты, защелоченную известковым молоком. Испытания и многолетний опыт применения показали, что добавление до 0,05% присадки АКОР полностью устраняет опасность взрыва и пожара при использовании бензина Б-70 и керосинов Т-1, ТС-1 и Т-7 в качестве промывочных жидкостей. Поскольку присадка АКОР обладает и противокоррозионными свойствами, то ее применение в промывочных жидкостях позволяет даже несколько защитить промытые детали от коррозии при дальнейшем хранении. Топлива с присадкой АКОР по прямому назначению использовать нельзя. [c.235] Присадки второй группы предназначены для авиационных бензинов и керосинов. К этой группе присадок предъявляют очень жесткие требования они не должны ухудшать эксплуатационных свойств авиационных топлив. В настоящее время за рубежом разработана, всесторонне испытана и широко применяется антистатическая присадка ASA-3. Созданию этой присадки предшествовали большие исследовательские работы, основные результаты [21, 22] которых сводятся к следующему. Эффективные присадки могут быть получены комбинированием двух и более соединений, суммарный эффект которых больше, чем сумма эффективностей каждого соединения в отдельности. Иными словами, в антистатических присадках можно использовать синергетический эффект некоторых соединений. [c.235] Одним из компонентов комбинированной антистатической присадки, очевидно, должна быть соль двухвалентного или поливалентного металла (магния, щелочноземельных, меди, железа, марганца, никеля, кобальта, хрома, тория и др.) и различных кислот. Металлы, по-видимому, следует предпочитать двухвалентные, а кислоту — салициловую [21, 22]. Второй компонент должен быть хорошим электролитом. При добавлении менее 0,1% такого компонента электропроводность бензола должна возрастать до десятков тысяч пикосименсов. В качестве второго компонента оказались хороши тетраизоамилпикрат аммония, соли сульфоновых кислот и др. [c.235] Присадка ASA-3 полностью растворяется в углеводородных топливах, однако в чистом виде она высоковязка и не очень удобна для применения и дозировки при малых концентрациях. Поэтому ее часто выпускают в растворе (34,1 г ASA-3 в 1 л реактивного топлива) под маркой ASA-3 mix. Эта присадка высокоэффективна и добавляется в топлива в концентрации 0,00006— 0,00012%. К 45 460 л реактивного топлива типа керосина добавляют 1 л раствора ASA-3 mix. [c.236] С другой стороны, топлива с большой электропроводностью могут вызвать нарушения в работе некоторых уровнемеров (емкостных) в самолетных баках. Принято, что топливо электропроводностью не более 300 пСм не вызывает нарушений в работе уровнемеров. Однако уже сейчас накоплен опыт лабораторных и летных испытаний, свидетельствующий о том, что топлива электропроводностью 1000 пСм если и влияют на показания уровнемеров, то в пределах допустимых ошибок. Тем не менее во многих технических условиях на реактивные топлива указаны границы электропроводности топлив (50—300 пСм). Чтобы обеспечить такую электропроводность топлив типа керосина необходимо добавить 0,000075% (0,75 ч. на 1 млн) присадки А5А-3, для топлива типа широкой фракции (топливо ЛР-4) —0,00005% (0,5 ч. на 1 млн). Электропроводность топлив с присадкой А5А-3 зависит от температуры (табл. 60) при уменьшении температуры топлива от 20 до —20 °С она снижается более чем в 2 раза. [c.237] В условиях эксплуатации отмечены две особенности топлив с присадкой А8А-3. Во-первых, эта присадка теряет эффективность с течением времени независимо от того, хранится ли она в чистом виде или в растворе. Это, очевидно, связано со способностью веществ, подобных присадке А5А-3, образовывать частицы типа мицелл, не образующие ионов в растворе топлив. При нагревании начальная эффективность присадки восстанав-.ливается. [c.237] Во-вторых, поверхностно-активные компоненты присадки топлив с присадкой А5А-3 влияют на разделение водно-топливных эмульсий и на скорость отделения воды от топлива в фильтрах-сепараторах срок службы таких фильтров может несколько сократиться. Лабораторные, стендовые и летные испытания, а также опыт применения топлив с присадкой А5А-3 в более чем 150 аэропортах мира показали, что такие топлива безопасны с точки зрения электризации по другим эксплуатационным свойствам они не уступают топливам без присадок [24]. [c.238] Проблема борьбы с электризацией топлив столь актуальна, а применение антистатических присадок столь эффективно, что наряду с испытаниями присадки А8А-3 проводятся поиски новых соединений для этой цели, как содержащих металлы, так и беззольных органических веществ [25—30]. Запатентованы органические производные хрома [31, 32], магния [33], амфотер-ные соединения металлов [34], соли нещелочных металлов [35, 36] и др. Среди неметаллических соединений, предложенных в качестве антистатических присадок, наибольшее число патентов выдано на четвертичные аммониевые основания [37—41]. Эти соединения беззоль-ны, на их базе легче получать би- и полифункциональ-ные присадки к реактивным топливам. Например, такие присадки могут обладать антиокислительными, противокоррозионными, защитными и другими свойствами [42—49]. [c.239] Некоторые высокомолекулярные соединения, применяемые в качестве присадок различного назначения, могут увеличивать склонность топлив к электризации [50], не влияя на их электропроводность (табл. 61). [c.239] Вернуться к основной статье