Моторные топлива. Современные аспекты безопасного хранения и реализации в городах-мегаполисах

УДК 355.242.4
ББК 31.353
А46

Рецензент
президент Общероссийской общественной организации малого
и среднего предпринимательства «Опора России»,
 президент Российского топливного союза
С. Р. Борисов

Александров А. А.
А46     Моторные топлива. Современные аспекты безопасного хранения
и реализации в городах-мегаполисах / А. А. Александров,  И. А. Архаров. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. – 350 [2] с.: ил.

ISBN 978-5-7038-3510-4

Рассмотрены вопросы безопасного хранения, транспортировки и выдачи
моторных топлив применительно к условиям типовых АЗС крупных городов-мегаполисов. Приведены свойства традиционных и альтернативных моторных топлив, а также пути, способы и устройства уменьшения их потерь
при указанных операциях. Обобщен имеющийся на сегодняшний день отечественный и зарубежный опыт, выполнен обзор серийно выпускаемых систем
улавливания легких фракций моторных топлив и  выявлены наиболее острые
проблемы, стоящие перед разработчиками систем безопасной эксплуатации
АЗС. Читатель познакомится с практическим опытом, полученным авторами
при создании экологически безопасной ресурсосберегающей технологии,  –
установки по улавливанию паров бензина методом конденсации ЭРЕСТ.
Для инженерно-технического и руководящего персонала организаций
нефтепродуктообеспечения, специалистов, занимающихся вопросами охраны
окружающей среды и природопользования. Книга будет полезна студентам,
магистрантам и аспирантам высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 553600 и 650700 «Нефтегазовое дело», 250019 «Транспорт и хранение нефтепродуктов».

УДК 355.242.4
ББК 31.353

ISBN 978-5-7038-3510-4
© Александров А.А.,
Архаров И.А., 2011
© Оформление. Издательство
МГТУ им. Н.Э. Баумана,
2011

ПРЕДИСЛОВИЕ

Развитие цивилизации, происходящее сегодня главным образом
по технократическому сценарию, характеризуется не только постоянно возрастающим значением науки и научно-технического прогресса для современного общественного производства, но и формированием соответствующей индустриальной идеологии потребления.
В технократическом обществе определяющими факторами экономической стабильности становятся валовое производство энергии
на душу населения и уровень научно-технического прогресса, который определяет эффективность использования произведенной энергии. В условиях роста населения Земли и медленного замещения
устаревших источников энергии и технологий ее производства из
углеводородов стремительно истощаются не только природные
ресурсы планеты, но и нарушается ее биосфера. За сто лет существования двигателя внутреннего сгорания запасы нефти на планете снизились практически вдвое, и скорость этого процесса возрастает от десятилетия к десятилетию по логарифмическому закону.
В это же время наблюдаются интенсивные процессы изменения
компонентного состава и температурного градиента тропосферы,
обусловленные промышленными выбросами. Особенно сильно это
проявляется  в локальных зонах мегаполисов и большого скопления
индустриальных объектов. Технический прогресс, основанный на
использовании углеводородных источников энергии, меняет биосферу
планеты, ее климат, повышает риски техногенных катастроф, т. е.
угрожает планетарному жизнеобеспечению и постепенно делает нашу
планету малопригодной для жизни человека.
В настоящее время продолжается поиск альтернативных источников энергии и разработка новых типов движителей для транспортных систем. Каждый год производится около 100 млн новых технических систем с двигателями внутреннего сгорания, из которых
почти 70 млн приходится на долю автотранспорта, сконцентриро

ванного в основном в городах и мегаполисах. Сегодня стало ясно,
что его безопасная эксплуатация невозможна без пересмотра требований, регламентирующих эксплуатацию современных двигателей внутреннего сгорания и нормирующих состав  их выбросов,
определяющих качество моторных топлив и их компоненты, устанавливающих условия безопасного применения, транспортировки
и хранения моторных топлив и многих-многих других. Именно поэтому ускоренно осуществляется переход на новые стандарты Евро4
и Евро5.
В России продолжается формирование  розничного рынка нефтепродуктов. Вертикально-интегрированные нефтегазовые компании  («Роснефть», «Лукойл», «ТНК», «Сибнефть» и другие) все
активнее наращивают свое присутствие на розничном рынке нефтепродуктов, и это особенно заметно на примере Москвы. Московские власти первыми в России подняли вопрос о нормах пожарной и
экологической безопасности при проектировании и размещении АЗС
и АЗК. Именно вертикально-интегрированные нефтегазовые компании в состоянии обеспечить экологическую чистоту всей технологической цепочки доставки моторного топлива на  АЗС –  от
нефтяной скважины до нефтеперерабатывающего завода и бензобака автомобиля.
В настоящей книге авторы рассматривают вопросы безопасного хранения, транспортировки и выдачи моторных топлив применительно к условиям типовых АЗС крупных городов-мегаполисов.
Приводятся свойства традиционных и альтернативных моторных
топлив, а также пути, способы и устройства уменьшения их потерь
при указанных операциях. Авторы сделали попытку обобщить имеющийся на сегодняшний день отечественный и зарубежный опыт,
провести сравнительный анализ существующих моторных топлив
и выявить наиболее острые проблемы, стоящие перед разработчиками систем безопасной эксплуатации АЗС. Авторы считают, что
выполненный обзор серийно выпускаемых систем улавливания паров бензина (легких фракций углеводородов) для АЗС будет полезен при выборе такой системы для конкретных условий размещения
и эксплуатации АЗС. В книге также представлен практический опыт,
полученный авторами при создании экологически безопасной ресурсосберегающей технологии,  – установки по улавливанию паров
бензина методом конденсации ЭРЕСТ. Отдельно рассмотрен воп
Предисловие

рос повышения пожарной безопасности АЗС при использовании этой
установки.
При изложении материала были использованы научные публикации, нормативно-технические документы, действующие в настоящее время на территории РФ, и рекламно-справочная информация из открытых источников. Авторы выражают благодарность
А.Р. Борисову, Г.П. Сергиенко, В.Л. Малкину, А.А. Крикунову,
Н.Д. Никонову,  В.И. Бердникову за предоставленные материалы
и документацию. Особую благодарность за подбор и обработку
материалов авторы выражают доценту МГТУ им. Н.Э. Баумана
Е.С. Навасардян и инженеру Учебно-производственного центра
МГТУ им. Н.Э. Баумана В.Ю. Емельянову.
Хочется верить, что настоящая книга будет полезна различным
категориям читателей и поспособствует оздоровлению воздушной
среды Москвы  – нашего любимого города.

Предисловие

Глава 1. Основные сырьевые источники получения моторных топлив

Список сокращений

ВИНК
– вертикально интегрированная нефтяная компания
ГГЭ
– газово-газовый эжектор
ГЖЭ
– газово-жидкостный эжектор
ГП
– газовое пространство (резервуара)
ГУС
– газоуравнительная система
ДБК
– дибутилкрезол
ДВС
– двигатель внутреннего сгорания
ДНП
– давление насыщенных паров
ДТ
– дизельное топливо
ДУПДЖ – дициклопенадиенилжелезо
ИИС
– информационно-измерительная система (учета нефтепродуктов)
ИК
– измерительный канал
ИПОДА – изопропилоктадециламин
КМС
– комбинированная метанозаправочная станция
КПГ
– компримированный (сжатый) природный газ
ЛВЖ
– легковоспламеняющаяся жидкость
МТ
– моторное топливо
МТА
– Московская топливная ассоциация
МТБЭ
– метил-трет-бутиловый эфир
МУТМ
– метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца
МЭРМ
– метиловый эфир жирных кислот рапсового масла
НФБ
– нефтебаза
НФП
– нефтепродукт
ОГ
– отработавшие (выхлопные) газы
ПВС
– паровоздушная смесь. Смесь воздуха с парами нефти
   или нефтепродукта (бензин, ДТ, и т. д.)
ПКР
– пьезокварцевый резонатор
ПКХМ
– парокомпрессионная холодильная машина (компрессор)

ПКЖ
– пентокарбонилжелезо
РМ
– рапсовое масло
СИ
– средство измерения
СУЛФ
– система улавливания легких фракций
ТИ
– термоионный (эффект)
ТЭ
– термоэлектрический (метод охлаждения)
ТЭК
– топливно-энергетический комплекс
ТЭС
– тетраэтилсвинец (Рb(С2H5)4)
ТМС
– тетраметилсвинец (Рb(СН3)4)
УГ
– углеводородные газы
УО
– учетная операция
УОЭПБ – установка обеспечения экологической и пожарной
безопасности
УУПБА – установка улавливания паров бензина автоматическая
ФИД
– фотоионизационный  детектор
ХМ
– холодильная машина
ЦТМ
– циклопентадиенилтрикарбонил марганца
ШФЛУ
– широкая фракция легких углеводородов

Список сокращений

Глава 1. Основные сырьевые источники получения моторных топлив

Глава 1

ОСНОВНЫЕ СЫРЬЕВЫЕ ИСТОЧНИКИ
ПОЛУЧЕНИЯ МОТОРНЫХ ТОПЛИВ

1.1. Углеводороды – основа производства
моторных топлив

Развитие техники во второй половине ХХ и начале ХХI в. не
привело тем не менее к решению энергетической проблемы. Попрежнему углеводороды являются главным энергетическим ресурсом, а вопросы поиска новых альтернативных способов получения
энергии остаются остро актуальными. Сегодня около 40 % всего
объема добываемых на планете углеводородов преобразуется в различные виды моторных топлив (МТ).
В настоящее время нефть продолжает оставаться фактически
единственным источником получения МТ в промышленных масштабах. Технологии ее переработки для получения всех типов МТ
досконально разработаны и широко используются в нефтеперерабатывающей отрасли. Ежегодно мировое потребление МТ возрастает
на 5–7 %, и соответственно увеличивается добыча нефти. Однако
ее запасы в природе не бесконечны и сокращаются год от года. По
разным оценкам, человечество сможет рассчитывать на этот энергетический ресурс еще от 70 до 150 лет [3].
Каменный уголь, горючие сланцы, запасы которых на нашей
планете несравненно больше, могут стать сырьем ближайшего

Глава 1. Основные сырьевые источники получения моторных топлив

будущего для производства углеводородных синтетических МТ.
Однако существующие сегодня технологии дорогостоящи и не позволяют получать конкурентоспособные по стоимости МТ.
Особое место занимают углеводородные газы (УГ). Природные УГ, добывающиеся из недр земли, имеют сложный состав.
Основным их компонентом является метан (60…93 %), обладающий к тому же и наибольшей теплотворной способностью. Наряду
с природными источниками метан может быть продуктом переработки любого органического вещества, в том числе твердых горючих ископаемых, попутных нефтяных газов и технологических отходов крекинга нефти. Метан и другие УГ сами по себе являются
высококачественными МТ, которые уже сегодня с успехом используют в автомобильных двигателях. Кроме того, метан является
исходным сырьем для получения других видов МТ, метанола и водорода. Метанол в свою очередь используется и как топливо, и как
сырье для получения синтетического бензина. Добавка метанола
к нефтяным МТ позволяет улучшить их потребительские и энергетические свойства. Водород, получающийся конверсией метана, также является прекрасным МТ, однако при его использовании
возникают проблемы автономного хранения его запасов на борту
транспортной системы. Водородная топливная энергетика пока
находится в стадии становления, хотя уже известны успешные
технические решения для легкового и пассажирского автотранспорта, где водород используется непосредственно как МТ. Возможно, что в не столь отдаленном будущем для производства
этого топлива основным сырьем окажется вода, запасы которой на
планете огромны.
Современный период развития техники и энергетики характеризуется интенсивным поиском новых источников и видов сырья, а также разработками технологий для получения синтетических МТ и их
внедрения в повседневную практику. Основными критериями качества МТ по-прежнему остаются его технико-экономические характеристики, однако сегодня к ним добавляются и экологические показатели, что связано с ужесточением нормативов по охране окружающей
среды от вредных продуктов сгорания всех видов топлива.
Рассмотрим более подробно вышеотмеченные источники сырья для производства МТ, а также некоторые аспекты реализации
и применения МТ с учетом особенностей городов-мегаполисов.