IASH 2000, 7-я Международная конференция по стабильности и обращению с жидким топливом Грац, Австрия, 24-29 сентября 2000 г.

6 марта 2021

ОБНАРУЖЕНИЕ И УСТРАНЕНИЕ МИКРОБНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И КОРРОЗИИ В АВИАЦИОННОМ КЕРОСИНЕ — ОТ НПЗ В КРЫЛО

Эдвард С. Хилл и Грэм С. Хилл ECHA Microbiology Ltd, подразделение M210 Бизнес-центр Кардиффского залива, Титан-роуд, Кардифф, CF24 5EJ, Великобритания. © ECHA Microbiology Ltd, 2000 г.

АННОТАЦИЯ
Появляется все больше свидетельств увеличения числа случаев микробного загрязнения и порчи авиационного керосина, а также загрязнения и коррозии резервуаров для хранения, распределительных систем и самолетов. Рассмотрены возможные причины этого, описаны и критически рассмотрены доступные в настоящее время противомикробные стратегии. Некоторые стратегии малоизвестны и поэтому еще не получили широкого распространения. Теперь микробы можно количественно обнаружить на месте и получить раннее предупреждение о надвигающихся проблемах с микробами. Затем можно использовать соответствующие антимикробные действия для предотвращения операционных проблем. Для оценки микробного загрязнения топливных баков и топливных систем и связанной с ними воды в настоящее время доступно множество запатентованных тестовых наборов, и они хорошо описаны. Большинство из них дает полуколичественные или количественные оценки количества присутствующих жизнеспособных (живых) микроорганизмов, хотя некоторые измеряют другие параметры, которые могут быть связаны со степенью и / или значимостью загрязнения. Путем внимательного рассмотрения целей программы микробиологических испытаний, возможностей и времени, доступных для испытаний, а также преимуществ и ограничений различных доступных методов испытаний, можно выбрать наиболее подходящие процедуры испытаний и определить частоту их использования. Независимо от выбранного метода или методов, качество результатов зависит от качества пробы. Места отбора проб и процедуры отбора проб будут иметь большое значение для результатов испытаний и интерпретации результатов. Микробиологический мониторинг на месте — ключ к успешным антимикробным процедурам на всех этапах распределения и использования топлива. Руководства по эксплуатации для различных самолетов часто рекомендуют (или предписывают) различные меры предосторожности или корректирующие стратегии. Они будут обсуждены, и будут описаны текущие предложения по гармонизации. 1. История и современный уровень техники Рост микроорганизмов в нефтепродуктах регистрируется с 1895 года. Проблемы с авиационным бензином были зарегистрированы в начале 1950-х годов, а с авиационным керосином — в конце 1950-х годов. Атака микробов была отмечена как причина коррозии крыльев самолетов Lockheed Electra в Австралии в 1961 году. С тех пор было опубликовано около двухсот технических статей по этой теме, описывающих микробное загрязнение, коррозию, неисправность топливного датчика и отказ двигателя, и многие международные симпозиумы рассмотрели эти микробиологические проблемы, их распознавание и контроль.
В 1980-х и начале 1990-х годов проблемы с самолетами и авиационным топливом стали редкостью, отчасти благодаря усилиям профессиональных микробиологов, непосредственно нанятых всеми крупными нефтяными компаниями. Они контролировали качество от нефтеперерабатывающего завода до конечного потребителя и могли решить проблемы с потребителями топлива. Химический состав топлива и присадки были достаточно согласованными; потенциальные проблемы были устранены за счет надлежащего ведения хозяйства и применения биоцидов. В последние годы эти специалисты практически исчезли из крупных нефтяных компаний. Состав топлива стал более изменчивым (что влияет на его восприимчивость к микробной атаке), и больше топлива продается и смешивается. В то же время произошли изменения в способах распределения, выдачи и использования топлива и, возможно, снизились стандарты обслуживания, особенно на аэродромах, поддерживающих новые маршруты. Загрязнение теперь может наблюдаться скачкообразно на нефтеперерабатывающих заводах, в грузовых и нефтебазах, а также на аэродромах. С самолетами происходит гораздо больше инцидентов; в наибольшей степени страдают перевозки топлива в теплых и влажных странах и короткие перелеты. Такие агентства, как Институт нефти в Лондоне в 1996 г. и Американское общество по испытанию материалов в 1992 г., а также IATA3, имеют публикации, дающие некоторые технические рекомендации, но нет обновленного всеобъемлющего документа, который мог бы служить практическим справочником для авиационная промышленность, столкнувшаяся с проблемами 21 века. Похоже, что антимикробные стратегии, которые применялись в течение многих лет, могут больше не работать. В этом документе будут рассмотрены антимикробные стратегии надлежащего ведения хозяйства и применения биоцидов, доступные в авиационной промышленности, а также тесты на месте, которые можно использовать для мониторинга микробного загрязнения. В нем будет предложено, какие процедуры по исправлению положения могут быть пересмотрены или определены более тщательно, а какие новые можно применить. Современное состояние на самом деле, вероятно, адекватно для решения текущих и потенциальных микробных проблем, но знания фрагментированы и должны быть интегрированы и представлены для практического руководства. В этом документе делается попытка сделать это и, в частности, будут рассмотрены аэродромы и авиация. Во-первых, рекомендуется краткое напоминание о микробах и их вредной деятельности.

2. Микроорганизмы и их воздействие. В авиационном топливе с присутствующей водой могут процветать различные микроорганизмы, бактерии, дрожжи и плесень. Плесень Hormoconis (Cladosporium) resinae и в некоторой степени формы Penicillium spp и Aspergillus spp были особенно распространены в топливных баках самолетов; однако в некоторых недавних инцидентах эти плесени отсутствуют, а присутствуют бактерии и дрожжи. Микробам необходима вода для роста и размножения в ней, питаясь питательными веществами из воды и топлива. Хотя многие из них могут питаться непосредственно углеводородами, другие питаются частично разложенным топливом и присадками. Со временем они распространяются из воды и переходят в топливо. Они умеют прикрепляться к поверхностям в виде влажных шламов и загрязняют фильтры, форсунки, коллекторы и т. Д., Когда они рассеиваются в топливе, они вызывают коррозию (после разрушения отделки поверхности), производя органические кислоты и создавая градиент кислорода. Бактерии и дрожжи чаще встречаются в резервуарах для хранения топлива, чем плесень. Когда условия являются спокойными или неизменными, анаэробные (ненавидящие кислород) сульфатредуцирующие бактерии (SRB) могут процветать на дне резервуаров для хранения. Они выделяют ядовитый сероводород с неприятным запахом яиц, который разрушает стальную пластину днища с образованием характерных ямок. Сульфид также растворяется в топливе, которое становится агрессивным и может затем не пройти тесты на окрашивание серебряным купоном. SRB обычно не используются в авиационных баках, так как поднятый керосин хорошо насыщен кислородом и часто переворачивается. Таким образом, типичными симптомами микробного распространения являются загрязнение и коррозия резервуаров для хранения, аэродромного оборудования, трубопроводов, корпусов самолетов (особенно в топливных баках и на датчиках уровня топлива) и двигателях (загрязнение фильтров и форсунок, неустойчивый и несбалансированный поток топлива, нарушение теплопередачи. и тепловая деформация). Микробы в большом количестве могут представлять угрозу для здоровья человека, но обычно эта опасность может возникнуть только во время очистки резервуара. Все химические вещества, используемые для уничтожения микробов, токсичны, и их необходимо использовать и утилизировать безопасно.

3. Уборка 3.1 Овальная вода. Хорошо известно, что «Хорошая уборка» за счет частого забора свободной воды является важной процедурой для подавления роста микробов, но она может быть успешной лишь частично. Высокая пропускная способность продукта в резервуаре для хранения предотвратит адекватное отделение воды и осаждение; конструкция или наклон бака также могут препятствовать полному обезвоживанию осевшей воды через сливной клапан. Микробы немного плотнее воды, и эффективное обезвоживание резервуара также удаляет осевшие скопления микробов.

Процедура слива воды из баков самолета будет изложена в руководстве по техническому обслуживанию самолета, но не может быть полностью определена или реализована эффективно.
Следующие переменные процедуры слива воды были соблюдены в руководствах.
Как?
Какие нужны инструменты (согласно конструкции слива)?
Сливать воду быстро / медленно?
Что происходит при замерзании дренажа / воды (нагнетатель горячего воздуха?)
Какой контейнер указан (нет, труба, бутылка, банка, указанное устройство?)
Сколько? 1 литр, 1 галлон, до прозрачности?
Когда?
Баки полные, баки пустые, после дневных полетов, во время сервисной проверки?
Инкубация?
Не указано, от 20 минут до одной ночи?
Сколько точек слива? Все, некоторые (какие?),
В каком порядке?
Как часто? Не указано, ежедневно, после 50 полетов, в зависимости от риска и т. д. Что делать с слитым топливом / водой? Ничего, отметьте и сообщите о воде и внешнем виде, проверьте наличие воды (как?), Проверьте наличие микроорганизмов (как? В воде или топливе, или в том и другом?). Обратите внимание, что чем больше время оседания, тем больше микробов будет обнаружено в пробе слива. Что делать, если в воде содержится токсичный биоцид? Перед утилизацией может потребоваться соответствующее разбавление или детоксикация. Таким образом, существует очень много вариантов проведения опорожнения баков самолета, и неудивительно, что эффективность удаления воды (и микробов) в качестве профилактической меры варьируется от превосходной до почти бесполезной. Например, одна ручная процедура технического обслуживания требует, чтобы «все сливные клапаны работали … используйте нагнетатели горячего воздуха, если вода замерзла …….. используйте регулируемые платформы доступа … … опорожняйте перед дозаправкой или один час спустя после заправки»;
Руководство предназначено для самолета с девятнадцатью сливными клапанами. Это настолько трудоемко и отнимает много времени, что эксплуатант воздушного судна может выполнить инструкции лишь в редких случаях. Оператор с разными типами самолетов в своем парке, вероятно, найдет разные инструкции для каждого типа. Было бы разумно изменить, стандартизировать и приоритезировать процедуры слива воды в соответствии с предполагаемым риском (в целом и для отдельных цистерн) и обеспечить их соответствие эксплуатации воздушного судна. Процедура слива воды может быть связана с другим действием, например: добавлением шокового биоцида (который именно, как, когда?); зачищать баки (как, когда?); добавить профилактический биоцид (какой, как?); ничего не делать.
Биоциды авиационного топлива обсуждаются в разделе 4. Вода будет накапливаться в другом оборудовании, таком как мосты, гидрораспределители, топливозаправщики, фильтры / водоотделители и нижние точки трубопроводов. Для обеспечения его удаления требуются процедуры, но в настоящее время они могут не существовать и, возможно, их необходимо записать и проверить.
3.2 Техническое обслуживание аэродромного фильтра Коалесцирующий фильтр / вода — особая проблема для служб ТЗК. Он удалит микробы из топлива (особенно формы), а также воду. Некоторые формы могут образовывать колонии и разрастаться в виде видимых пятен на внешней поверхности фильтрующего блока, загрязняя проходящее чистое топливо, а также препятствуя потоку топлива. При обнаружении на ранней стадии должна быть возможность обеззаразить фильтр путем рециркуляции топлива, содержащего биоцид, через установку. Однако процедуры обслуживания для этого не существует, и ее следует разработать и проверить. Микронный фильтр аэродрома вряд ли будет «абсолютным» фильтром, но он удалит значительную часть микробов в потоке топлива, в зависимости от их размера. Таким образом, чем больше микробов в топливе, находящемся выше по потоку, тем больше микробов будет в топливе ниже по потоку. Поэтому не следует полагаться на эти устройства для исправления плохой работы на начальном этапе. Их эффективность в удалении микробов из потока топлива можно проверить тестами на месте (см. Раздел 7.2.4).

3.3 Факторы риска Конечная цель противомикробных методов — обеспечить безопасность и экономичность эксплуатации воздушного судна. Может оказаться невозможным полностью контролировать микробные проблемы в самолетах с помощью одних только надлежащих процедур, и придется использовать биоциды. На успех будет влиять качество топлива, доступного для используемых аэродромов, строгость содержания и обслуживания аэродрома и самолетов, а также температура и влажность окружающей среды.

Соответствующими факторами воздушного судна могут быть типы полетов (полеты на малых высотах в теплом и влажном климате, вероятно, более благоприятны для роста, чем полеты на большие расстояния), увеличение объема невыносимого резервуара и большее использование внутреннего пространства (следовательно, теплее в полет) топливные баки. Хроматы, обычно используемые для отделки поверхности топливных баков, обладают антимикробными свойствами; это преимущество будет потеряно, если использование хроматов будет прекращено. Характер увеличения количества проблем с самолетами предполагает, что в некоторых местах и, возможно, для некоторых типов самолетов и операций, риски увеличились. Дополнительное беспокойство вызывает то, что некоторые современные топливные микробы могут быть «супер-жучки», которые частично или полностью устойчивы к биоцидам. Это легко проверить в лаборатории. Если давно устоявшиеся методы избегания и лечения больше не работают, становится все более необходимым улучшенное ведение работ в службах ТЗК и гораздо более эффективные позитивные действия с биоцидами.

4. Биоциды
4.1 Свойства биоцидов Неправильное использование биоцидов так же распространено, как и правильное использование биоцидов, возможно, из-за неспособности пользователей и авиастроителей понять факторы, влияющие на их эффективность. Биоциды убивают микробы при высоких концентрациях, предотвращают их рост при более низких концентрациях и часто могут питать их при очень низких концентрациях. Их эффективность определяется их концентрацией, временем контакта (выдержки) и, в некоторой степени, температурой. Они не могут проникать в густые шламы, и необходима их очистка, чтобы облегчить их действие в сильно загрязненных системах. Не существует магической концентрации, которая всегда работает. Больше микробов и больше инцидентов требуют более частого использования биоцида. Некоторые виды микробов более устойчивы к биоцидам, чем другие. Биоциды должны быть равномерно распределены в системе, чтобы быть эффективными во всей системе; Адекватное перемешивание имеет первостепенное значение. Неоптимальные применения биоцидов в течение определенного периода времени способствуют развитию устойчивых микробов, и методы лечения становятся все менее и менее эффективными; к сожалению, некоторые текущие процедуры подачи заявок следует считать чрезмерно осторожными и неоптимальными. Мертвые и умирающие микробы часто вызывают даже большее загрязнение, чем живые, и могут вызывать коррозию; если произошел значительный рост, их необходимо удалить после нанесения биоцида. Все биоциды являются токсичными химическими веществами, и большинство из них являются коррозионными или химически активными при высоких концентрациях. Их совместимость с металлами и материалами должна быть известна и приемлема для нормальных концентраций при использовании и, возможно, для повышенных концентраций. Биоциды могут иметь растворимость в топливе или воде, либо и то, и другое. Горючесть и температура вспышки будут важными биоцидными характеристиками добавляемого топлива.

4.2 Биоциды для авиационного керосина
Биоциды для авиационного топлива должны обладать способностью уничтожать микроорганизмы, вызывающие порчу топлива, растущие в воде резервуара и в гидратированных шламах, связанных с топливом и водой. Они также должны убивать любые микробы, взвешенные в топливе. Если они добавляются непосредственно в топливо, они должны быть растворимы в топливе, но также способны мигрировать в любую связанную воду; в топливе всегда остается некоторое количество биоцида. По этой причине, как правило, невозможно добавить растворимый в топливе биоцид во время хранения и распределения топлива, поскольку каждый топливный ресивер должен иметь возможность обрабатывать и использовать это обработанное биоцидом топливо, иметь необходимые разрешения на двигатель и планер, а также любые экологические и / или возникающие проблемы со здоровьем и безопасностью. Кроме того, у конечных пользователей было много случаев серьезного загрязнения, когда неожиданно появлялись массы мертвых микробных слизей. Поэтому проще добавить биоцид в топливо в месте использования. 4.2.1 Биоциды для применения в самолетах В авиационной промышленности имеется немного растворимых в топливе биоцидов для применения в авиационном топливе из-за необходимости получения дорогостоящих разрешений на планер и двигатель, логистики поставок, коммерческой прибыльности и нормативных ограничений. В течение нескольких десятилетий широко использовались два типа топливных биоцидов, простые эфиры гликоля и борорганические соединения, оба из которых также обладают способностью предотвращать замерзание в воде. Однако простые эфиры гликоля используются в основном в качестве антифризов, а борорганические соединения — в качестве биоцидов. В Руководящем материале ИАТА по авиационным турбинным топливам, 4-е издание, проект 33, говорится, что ингибитор обледенения топливной системы (FSII), который основан на эфирах гликоля, снижает микробиологическое загрязнение при постоянном использовании и может быть добавлен по согласованию. Важная фраза здесь «используется постоянно», поскольку периодическое использование позволяет концентрации водной фазы падать, возможно, до уровня, при котором она становится питательной, а не подавляющей. Поскольку на большинстве коммерческих самолетов есть нагреватели топливных фильтров, мало стимулов использовать дорогостоящие FSII просто для борьбы с микробами; однако FSII является обязательным для многих видов топлива военного назначения. Существует несколько различных формулировок FSII, и руководство IATA по использованию выглядит следующим образом:
Монометиловый эфир этиленгликоля Jet B (EGME / Cellosolve): 0,10–0,15% в топливе. Уравновешивается до 22% в попутной воде. Он токсичен при проглатывании, вдыхании паров (пороговое значение 5-25 ppm) и абсорбции через кожу Jet A, Jet A-1, Jet B Моно-метиловый эфир диэтиленгликоля (DEGME / DIEGME): 0,15 — 2,0% в топливе Это уравновешивает до 35% попутной воды. Он имеет более высокую точку кипения и менее токсичен, чем EGME.
ТС – 1