汽油/柴油微生物污染下理化指標的研究

王 宇, 張 婧, 時 爽, 潘薪羽

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汽油/柴油微生物污染下理化指標的研究

王 宇1, 張 婧1, 時 爽1, 潘薪羽2

（1. 東北石油大學，黑龍江 大慶 163318； 2. 深圳市燃氣工程設計有限公司東莞分公司，東莞 廣東 523000）

對汽油/柴油在不同量的微生物污染下進行了多個理化指標初步的試驗研究，結果表明，通過改變同體積成品油內微生物的含量，其酸度減小；水分增大；界面分層加劇，且微生物對于汽油與柴油的影響略有不同。為今后對于微生物對成品油的研究做了鋪墊。

微生物污染；成品油；酸度；水分；水反應

隨著采油、油品加工方式的不斷發展，微生物對油品的污染也成為人們日益關注的焦點。而工業化進程加速，開采、集輸、提煉過程中加劑的種類增多，無疑使得需要處理的油品越來越復雜，且存在很多適宜微生物生長繁殖的環境[1-3]。水源、碳源、氧和其他有機物使得產生的細菌微生物種類繁多，造成油品污染。潘秋月等[4]、研究了微生物的大量繁殖會給油田系統造成損害。不僅使設備堵塞，直接影響生產效率，還有可能因黏泥產生點蝕，導致設備穿孔、停產檢修。而經微生物污染后的成品油也會使金屬材料的腐蝕和損壞、管道和注水井堵塞，甚至引起過濾器堵塞[5.6]。我國對于微生物對成品油污染的研究至今仍是空白，且缺少對于油品中微生物含量的相關標準。對微生物污染對汽油/柴油各理化指標的試驗，可使我們進一步了解到微生物對汽油/柴油各理化指標的影響，為今后更好的防護奠定基礎。

本文借助實驗，通過改變微生物的濃度，選定多個理化指標進行測定，研究了微生物對成品油理化指標的影響。選取了粘度、銅片腐蝕、水反應、水分、餾程、閃點、酸度、銅片腐蝕進行實驗。其中，油品的水分、水反應、酸度都產生較明顯的變化。

1 培養基的制備

本實驗采用的是液體培養法，所培養微生物由實驗室提供，從被微生物污染的汽油/柴油中提取微生物，采用液體培養基進行微生物的富集培養，配置液體培養基并將實驗室提供的菌種放入液體培養基中,放置25 ℃的培養箱中培養72 h[7]。液體培養基性質列于下表1中

表1 微生物培養基

2 實驗部分

表2為用于實驗的純凈油品的基本物性。為確保實驗數據具有可比性和重復性[8.9]，將純凈汽油/柴油分為五組，除空白對照組外分別加入0.1、0.15、0.2、0.25 mL的微生物，每組實驗進行四次重復試驗。

表2 純凈油品的基本物性

2.1 酸度的測定

實驗儀器：酸度測定儀、95%乙醇、.氫氧化鉀（配成0.05N氫氧化鉀乙醇溶液）、.酚酞、堿性藍6B試劑。運用GB/T 258汽油、煤油、柴油酸度測定法進行測定。實驗數據列于表3。

表3 酸度測定實驗數據

由圖1數據可知，對比純凈成品油，加入微生物后的油品酸度指標變化較明顯，隨著加入微生物量的增加，油品酸度明顯下降。且在0.15 mL時降至最小，之后升高。汽油與柴油相比波動更為明顯。說明汽油內微生物含量對汽油段素酸度影響顯著。

圖1 不同程度微生物污染下汽油與柴油的酸度曲線

酸度大的油品不僅腐化機件，特別的，還會使噴燃燒室和油嘴的積垢和結焦增多[10,11]。成品油中有機酸一般不多，加入微生物后，使得汽油中氧化物的分解和微生物的活動使得有機酸生成，兩種反應因微生物量的不同達到不同的平衡值，使得酸度不斷變化。

2.2 水分的測定

實驗儀器：水分測定儀（如圖所示：包括圓底玻璃燒瓶，接受器和直式冷凝管）、無釉瓷片、浮石（使用前烘干）溶劑：直餾汽油（使用前脫水和過濾）。運用GB/T 260 ：石油水分測定法進行測定,并計算得到試樣的水分含量（質量分數X和體積分數Y）。具體數據列于表4中。

表4 水分測定實驗數據

由圖2數據可知，對比純凈油品，加入微生物后的油品水分指標變化較明顯，隨著加入微生物量的增加，水分指標不斷增大。油品內微生物含量與水分指標逐漸成類似正比趨勢，水是微生物存在的必要因素，微生物的量和水的量是一一對應的關系。相比于柴油，汽油的水分含量升高的更快些，在一定程度上表明同等條件下汽油內微生物相比柴油更為活躍。

圖2 不同程度微生物污染下汽油與柴油的水分曲線

2.3 水反應的測定

實驗儀器：具塞量筒：帶玻璃塞，100 mL，分度值1 mL、秒表、容量瓶：100 mL、蒸餾水或同等純度的水、沖溶液（將1.15 g 無水磷酸氫二鉀和0.47 g無水磷酸二氫鉀溶解在100 mL水中進行配制）。運用GB/T 1793 航空燃料水反應試驗法進行測定。實驗具體數據列于表5中。

表5 水反應測定實驗數據

其中，隨著微生物的不斷增加，汽油和柴油都是由完全不存在乳化物和（或）沉淀物變至小液滴粘附于量筒壁上，即分離程度由1級變至3級。汽油的界面由1級→3級→2級即由清澈和清潔→有松散的帶狀物和少量浮沫→界面處有帶狀物和膜；柴油的界面情況由1b級→2級→1b級，即由不大于50%的界面的小的清澈的氣泡遮蓋→有松散的帶狀物和少量浮沫→小的清澈的氣泡遮蓋。由以上數據可知，微生物的加入對水反應結果影響較大。界面情況變化尤為明顯。水反應的測定可了解油品中水溶性組分及這些組分對油水界面和體積變化的影響。油品中因微生物聚集而形成的類似聚合物一樣的細菌膜，隨著微生物體積的增加，細菌膜形成的越來越完全，而這并不是無限制的。微生物的注入達到一定的量后，界面情況得到了改善，起到了抑制作用。

3 分析與建議

分析原因，不僅為今后汽油微生物等方面的研究做好鋪墊，同時也對油品的標準檢測提出了很好的建議。

（1）因微生物聚集而形成的類似聚合物一樣的細菌膜，大大增加了柴油機部件的腐蝕。

（2）代謝產物被分散在油品中，增加了油品中懸浮顆粒，且代謝容易生成水，增加了油品中水分的含量。

（3）油品中的細菌產生了大量的生物性表面活化劑，提高了柴油的乳化度且破壞了油水界面，從而給油水分離器帶來了操作上的困難。

（4）微生物產生的代謝產物不僅容易堵塞輸油管，并且所產生的一部分酸性物質會會腐蝕儲油罐。

（5）微生物污染油品可能會引起閥門、過濾器等堵塞，從而引起機器故障等問題，造成安全隱患。

由以上測定結果及分析情況，我們做出以下建議：

針對成品微生物污染問題的最佳措施就是防止污染物的產生，而最佳的防護措施就是在儲存和使用過程中操作小心，避免儲罐和油箱的引入水或自由水進入油品，不給微生物的產生創造環境。這就必須按期除水測水，以確保水分不超標，燃油潔凈；

在試驗時發現微生物喜歡在油品底部活動，故也可采用標記微生物等方法跟蹤檢測；

制定相關標準對微生物污染現象加以控制和監督。目前，國內并未提出燃油微生物含量的國際標準以及相應的取樣和檢驗方法以控制燃油微生物污染的發生，應對其加以重視。

進行石油相關實驗研究時應考慮微生物的影響，且操作過程中需注意避免水進入油品中。

［1］ 元軍民. 對微生物生長與測定的研究[J]. 今日科苑，2009，16：35-36.

［2］ 覃生高. 微生物驅油數值模擬研究與應用[D]. 大慶石油學院，2006.

［3］ 楊永壇，張樂，楊海鷹，陸婉珍. 柴油加氫與微生物脫硫過程中硫化物類型變化規律研究[J]. 石油與天然氣化工，2003（6）：358-361+326.

［4］ 吳希君，陳尋成，閆乃鋒. 加工含硫阿曼原油柴油加氫裝置的防腐蝕對策[J]. 石油化工腐蝕與防護，2003（4）：7-11.

［5］ 王哲. 石油脫硫微生物的篩選及特性研究[J]. 現代農業科技，2014，61804：199-200+203.

［6］ 修建龍. 內源微生物驅油數值模擬研究[D]. 廣州：中國科學院研究生院（滲流流體力學研究所），2011.

［7］ 王麗娜. 海洋近岸溢油污染微生物修復技術的應用基礎研究[D]. 青島：中國海洋大學，2013.

［8］ 吳清泉，馬巖，彥文心，宋洋. 柴油理化性能的分析與質量指標的控制[J]. 內燃機車，2000（4）：36-39.

［9］ Frederick J.Passman. Fuel and Fuel System Microbiology: Fundamentals, diagnosis, and contamination control [M]. ASTM, 2003.

［10］ 崔艷雨，陳世一，杜金杰. 微生物對航空煤油影響的實驗研究[J]. 國民航大學學報，2010，28（6）：22-25.

［11］ 張威. 柴油微生物脫硫菌的分離及特性研究[D]. 撫順：遼寧石油化工大學，2004.

Research on Effect of Microbial Contamination on Gasoline and Diesel Physicochemical Indicators

WANG Yu1, ZHANG Jing1, SHI Shuang1, PAN Xin-yu2

（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daqing 163318, China;2. Shenzhen Gas Engineering Co., Ltd. of Dongguan Branch, Guangdong Dongguan 523000, China)

Multiple physical and chemical indicators of gasoline/diesel contaminated by different amount of microorganisms were studied. The results show that, by changing the content of microorganisms in the same volume of oil products, the acidity decreases, the moisture increases and interface delamination intensifies; Impacts of microorganisms on gasoline and diesel have slightly difference.

Microbiological contamination; Oil products; Acidity; Water; Water reactor

TE 624

A

1671-0460（2016）06-1120-03

2016-04-21

王宇（1993-），女，內蒙古呼倫貝爾人，碩士研究生，東北石油大學石油與天然氣專業在讀，研究方向：長距離管道輸送。E-mail：ywang10_10@126.com。