Приоритеты в качестве дизельного топлива

Во всем мире прослеживается устойчивая тенденция к увеличению потребления дизельного топлива. Этому поспособствовали необходимость форсированного развития индустрии, урбанизация и немаловажную роль сыграли его несомненные преимущества перед другими используемыми видами топлива. На сегодня в России дизельное топливо занимает третье место в структуре экспорта после нефти и газа. Это говорит о том, что его получение и повышение эффективности остаются актуальной задачей и по сей день.

История появления и распространения дизельного топлива корнями уходит в конец XIX - начало XX веков, когда человечество оказалось на пороге нового качественного промышленно-технологического скачка. В связи с угрозой начала войны необходимо было постоянно наращивать производственные мощности, увеличивая объёмы и скорости изготовления стратегической продукции. А для этого, в частности, были нужны принципиально новые, более эффективные двигатели, работавшие на невиданном ранее топливе. Именно в таких условиях на свет появилось детище немецкого инженера Рудольфа Дизеля.

В связи с ростом потребления дизельного топлива к его качеству стали уделять особое внимание, приоритеты которого рассматриваются в данной работе.

Дизельное топливо (или как его еще в народе называют «солярка») – это жидкий продукт, который используется в качестве топлива в дизельном двигателе. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосино-газойлевых фракций прямой перегонки нефти.

Название солярка происходит из немецкого Solaröl (солнечное масло) — так ещё в 1857 году называли более тяжёлую фракцию, образующуюся при перегонке нефти. Фракция названа так в связи с желтоватым цветом.

Различают дистиллятное маловязкое — для быстроходных, и высоковязкое, остаточное, для тихоходных (тракторных, судовых, стационарных и др.) двигателей. Дистиллятное состоит из гидроочищенных керосино-газойлевых фракций прямой перегонки и до 1/5 из газойлей каткрекинга и коксования. Вязкое топливо для тихоходных двигателей является смесью мазутов с керосиново-газойлевыми фракциями. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/кг (10180 ккал/кг).

Физические свойства. Физические свойства зависят от вида топлива. Нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305-82 трех марок:

Летнее дизельное топливо: Плотность: не более 860 кг/м³. Температура вспышки: 33 °C. Температура застывания: −5 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 40—250 градусов Цельсия. Рост температуры конца выкипания приводит к усиленному закоксовыванию форсунок и дымности.

Зимнее дизельное топливо: Плотность: не более 840 кг/м³. Температура вспышки: 30 °C. Температура застывания: −35 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 40—200 °C. Так же зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавлением депрессорной присадки, которая снижает температуру застывания топлива, однако слабо меняет температуру предельной фильтруемости. Кустарным способом в летнее дизельное топливо добавляют до 20 % керосина ТС-1 или КО, при этом эксплуатационные свойства практически не меняются.

Арктическое дизельное топливо: Плотность: не более 830 кг/м³. Температура вспышки: 25 °C. Температура застывания: −50 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 35—180 градусов Цельсия. Пределы кипения арктического топлива примерно соответствуют пределам выкипания керосиновых фракций, поэтому данное топливо — по сути утяжеленный керосин. Однако чистый керосин имеет низкое цетановое число 35-40 и недостаточные смазывающие свойства (сильный износ ТНВД). Для устранения данных проблем в арктическое топливо добавляют цетаноповышающие присадки и минеральное моторное масло для улучшения смазывающих свойств. Более дорогой способ получения арктического дизельного топлива — депарафинизация летнего дизельного топлива.

Фракционный состав дизельного топлива характеризуется испаряемостью топлива путем перегонки 100 мл испытуемого топлива. Температура начала перегонки дизельного топлива 180°С. При 360°С выкипает 96% дизельного топлива (конец кипения), что обеспечивает необходимое плановое число и исключает нагар и образование паровых пробок и системе низкого давления.

Химический состав дизельного топлива определяется происхождением нефти и технологией получения топлива. Дизельное топливо является сложной смесью парафиновых (10-40%), нафтеновых (20-60%) и ароматических (14-30%) углеводородов и их производных средней молекулярной массы 110-230 г/моль.

Элементный состав дизельного топлива включает в основном три элемента: углерод (С), водород (Н) и кислород (О). В дизельном топливе содержится в среднем 85,5...86,0% С, 12,5...13% Н и 1...2% О.

Содержание воды. В топливе вода обычно находится во взвешенном состоянии и в виде эмульсии. Ее частицы, заполняя поры фильтрующих элементов, прекращают доступ топлива к насосу. При температуре ниже нуля они замерзают и в виде малых кусочков льда забивают топливопроводы и фильтры.

Содержание серы в дизельном топливе марок Л (летнее) и З (зимнее) не превышает 0,2 % - для I вида топлива и 0,5 - для II вида топлива, а марки А (арктическое) - 0,4 %. [1-3]

В зависимости от количества серы согласно новому ГОСТу Р 52368-2005 (ЕН 590:2004) предусмотрено 3 вида дизельного топлива

· не более 350 мг/кг для вида 1,

· не более 50 мг/кг для вида 2

· не более 10 мг/кг для вида 3. [4]

Детонационная стойкость или цетановое число - показатель работы двигателя, характеризующий особенности воспламенения и сгорания дизельного топлива. В качестве эталона определения цетанового числа используют цетан (н-гексадекан). При этом цетановое число эталонного цетана принимается за 100, а цетановое число альфаметилнафталина – за ноль. Обычный диапазон значений для солярки от 40 до 50. Эта величина по существу - период задержки воспламенения, т.е. промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения.

Воспламеняемость напрямую определяет содержание вредных составляющих (СО и СН) в отработанных газах двигателя.

Низкотемпературные свойства. Это температура помутнения, предельная температура фильтруемости и температура застывания.

Степень чистоты. Содержание механических примесей в товарных дизельных топливах на месте их производства составляет 0,002-0,004%, что оценивается по ГОСТ 6370-83 как отсутствие. [1-3]

• Государственные и евро- стандарты для дизельных топлив
• Преимущества в использовании дизельного топлива по сравнению с бензином
• Биодизель как альтернатива обычному дизельному топливу
• Присадки к дизельным топливам
• Современные перспективы в развитии производства дизельного топлива высокого качества
• Заключение