Дизельное топливо

Дизельные топлива в последнее время находят все более широкое применение в качестве моторного топлива. Достаточно отметить, что начато использование дизтоплив даже в легковых автомобилях. Особенно в этом преуспела Западная Европа.

В производстве дизельных топлив применяют нефтяные фракции 160- 360 °С Источниками этих фракций являются процессы первичной перегонки нефти, легкие газойли каталитического и гидрокрекинга, гидрообла-гороженные газойлевые фракции коксования, висбрекинга и пиролиза, тяже­лый алкилат процесса алкилирования изобутана, продукты депарафинизации масел.

Цетановое число. Основным показателем качества товарного дизельного топлива для всех марок является цетановое число. Этот показа­тель является количественной оценкой воспламеняемости дизельного топ­лива. Методика определения цетанового числа в качестве эталонов для его расчета принимает за 100 воспламеняемость «-цетана (н-С₁₆Н₃₄), а за 0 - вос­пламеняемость а -метилнафталина. Поэтому величина цетанового числа ди­зельного топлива эквивалентна цетановому числу соответствующей эталон­ной смеси н-цетана и а -метилнафталина.

Для двигателей разной конструкции существуют свои оптимальные значения цетанового числа. Как правило, они находятся в пределах 45 ~ 60. При низких значениях цетанового числа топлива двигатель работает в жестком режиме, т. е. резко возрастает давление в камерах сгорания топлива, возрастает износ деталей. При слишком большом цетановом числе топливо сгорает сразу после впрыска в камеру, плохо смешивается с воздухом, в итоге падает экономичность двигателя и растет дымность выбросов. Величина цетанового числа топлива определяется его химическим составом.

Известно, что наименьшими температурами самовоспламенения среди углеводородов различных классов обладают к-алканы, а наибольшими -арены. Поэтому, как следует из данных табл. 14.3, н-алканы имеют самые большие значения цетановых чисел, а бициклические арены - наименьшие.

Изоалканы, алкены, циклоалканы и моноциклические арены имеют проме­жуточные значения цетановых чисел. Отсюда вытекает, что в дизельном то­пливе предпочтительнее иметь н-алканы и нежелательно присутствие аре-нов, особенно бициклических.

Нормативные акты ведущих нефтеперерабатывающих стран предусматривали в 1998 г. следующие минимальные значения цетанового числа дизтоп-лив: США - 48 (Калифорния - 50), Западная Европа - 49 (Швеция - 53), Россия - 45. Требования Европейской Ассоциации Автомобилестроителей (ЕАА) планировали минимум цетанового числа в 2003 г. в размере 58 пунктов.

Содержание серы - второй по значимости показатель качества дизтоплив. Значения данного свойства тоже связано с экологией. По данным ЕАА, требования к доле серы в дизтопливе в 2000 г. составляли 0,035 %, а уже в 2003 г. - 0,003 %, т. е. ужесточились более чем в 10 раз. Еще более жесткие требования к этому показателю в Швеции (1998 г. -0,0005 %). Такие же требования существуют и в Калифорнии. Интересно отметить, что калифорнийское законодательство впервые в мире установило ограничения и по содержанию азота (Н0~⁵ %). Прогнозируемый уровень требований к серосодержанию планирует достичь концентрации серы в диз­топливе в 2005 г. до 0,003 %, в 2010 г. - 0,0005 % и в 2015 г - 0,0003 %. Для российской нефтепереработки приведенные цифры представляются фанта­стическими. Достаточно отметить, что по состоянию на начало 2001 г. 75 % всего выпускаемого в России дизтоплива имело концентрацию серы до 0,2, 14 % - до 0,5 % и лишь 6,5 % - не более 0,05 %. Ожидается, что в 2005 г. производство дизельных топлив с содержанием серы от 0,2 до 0,5 % будет прекращено; при этом доля дизтоплив с концентрацией серы до 0,05 % составит 25 %.

Температура застывания и вязкость. Эти показатели связаны с условиями хранения, транспортировки, а также прокачиваемости дизтоплив в системе подачи в камеры сгорания двигателей. Российские стандарты пре­дусматривают максимальные значения температуры застывания: -10 "С для топлива марки «Л», -35 °С для марки «3» и -55 °С для марки «А». Кинема­тическая вязкость при 20 °С должна быть в пределах, мм²/с: 3-6 для марки <с/7», 1,8-5 для марки «3» и 1,5-4 для марки «А». Сравнивать уровень требо­ваний российских и зарубежных нормативных актов к вязкостно-температурным свойствам дизтоплив не корректно из-за огромной разницы в климатических условиях России и стран Западной Европы, США и Японии.

Фракционный состав. Принятая ранее на российских НПЗ прак­тика утяжеления состава дизельного топлива с повышением температуры конца его кипения до 380 °С (для увеличения выхода и «глубины переработки») пришла в противоречие с требованиями рынка к качеству дизтоплив. Это касается, прежде всего, его противодымных свойств, содержанию в нем серы и ароматических углеводородов. Нормативные требования США ограничивают температуру конца кипения 360 °С (калифорнийские - 338 °С), общеевропейские — 350 °С (Швеция - 330 °С). Российское законодательство до сих пор не регламентирует температуру конца кипения дизельного топлива, ограничивая показатель 96 % отгона для всех марок 360 ºС.

Содержание ароматических углеводородов. В связи с тем. что арены являются главным источником чернодымных выбросов в атмосферу и имеют наименьшие значения цетанового числа, зарубежные нормативы ограничивают их содержание в дизельном топливе. Федеральный стандарт США допускает долю ароматических углеводородов в дизтопливе до 20 % (калифорнийский до 10 %), общеевропейский - 20 % (в Швеции - 10 %). К этому следует добавить, что нормативные требования штата Калифорния допускают содержание полициклических аренов в дизтопливе в не более 1,4 %, а Швеции и того меньше (0,1 %). Вместо этого показателя российские стандарты ограничивают содержание смол величиной 40 мг/100 мл для летнего дизтоплива и 30 мг/100 мл для зимнего и арктического дизтоплив.

Качество дизельных топлив повышается путем добавления в него разнообразных присадок, например, депрессорных, цетаноповышающих, моющих, противоизносных, антидымных и др.