ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ


Дизельные топлива представляют собой смеси углеводородов, используемые в качестве топлив для дизелей и газотурбинных установок.


Их получают при атмосферной или вакуумной перегонке нефти с последующей гидроочисткой и депарафинизацией. В некоторые сорта добавляют до 20% гидроочищенного газойля, получаемого каталитическим крекингом. Топливом для быстроходных дизельных двигателей служат легкие керосино-газойлевые маловязкие фракции нефти, для тихоходных - тяжелые вязкие фракции. В таблице ниже представлены основные параметры дизельных топлив для быстроходных и тихоходных двигателей.

Характеристики дизельных топлив для быстроходных и тихоходных двигателей

ПоказательЕд. измеренияДля быстроходных двигателейДля тихоходных двигателей
Плотность, не болеег/см30,83-0,860,93
Вязкость при 20˚Cмм21,5-6-
Вязкость при 50˚C-20-130
Температура кипения˚C180-360250-420
Температура застыванияот -55 до -5от -5 до -10
Температура вспышки35-6165-85
Содержание ванадия, не более%-0,01-0,015
Содержание серы, не более0,2-0,50,5-2
Кислотное число, не более-5-
Иодное число, не более-6-
Коксуемость, не более%0,33-9
Зольность, не более0,010,02-0,06

Источник: Химическая энциклопедия

Кроме того, в дизельном топливе для быстроходных двигателей не допускается присутствие сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, воды и механических примесей.

Главными эксплуатационными свойствами дизельных топлив являются быстрое воспламенение и плавное сгорание. Эти свойства характеризуются т.н. цетановым числом.  Наиболее легко воспламеняются парафиновые углеводороды нормального строения и олефины (цетановое число соответствует 56-103 и 40-90), наиболее трудно - ароматические углеводороды (5-30). Оптимальную работу двигателей обеспечивает топливо с цетановым числом. 45-60.

Если цетановое число меньше 45 – резко увеличиваются период задержки воспламенения (время между началом вспрыска и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания двигателя, усиливается износ узлов трения. При цетановом числе более 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастают дымность выпускных газов и нагарообразование в камере сгорания, повышается расход топлива. С увеличением мол. массы углеводородов в гомологическом ряду цетановое число возрастает.

Маркировка дизельного топлива включает содержание (в массовых долях) серы и для летнего сорта температуру вспышки (Л-0,2 - 40), а для зимнего сорта – температуру застывания (З-0,2 минус 35). Д. т. для тихоходных двигателей маркируют как ДМ и ДТ.

Прокачиваемость дизельных топлив определяется их низкотемпературными свойствами (температуры помутнения и застывания), ухудшающимися при повышении содержания н-алканов. Пожароопасность дизельных топлив характеризуется температурой вспышки, зависящей от содержания легких фракций.

Эксплуатационные свойства дизельных топлив значительно улучшаются введением присадок. Присадки делятся на несколько групп:

1) Инициирующие присадки (например, излпропилат) повышают цетановое число на 8-12 . Добавляют их в от 0,25 до 2% по массе.
2) Противодымные (например, ацетонитрил, метиланилин, сульфонат бария) – от 0,25 до 0,5% по массе.
3) Антиокислители (например, 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол, N-фенил-N'-изопропилфенилендиамин) – 0,002-0,1% по массе.
4) Деактиваторы металлов (например, N, N'-десалицилиденэтилендиамин) – 0,003-0,005% по массе.
5) Присадки, предотвращающие образование нерастворимых продуктов окисления (например, нафтенаты и сульфонаты бария и кальция) – 0,025-0,1% по массе.
6) Антикоррозийные присадки антикоррозионные (например, масляный раствор окисленного петролатума и сульфоната кальция) – 0,003-0,005.
7) Депрессорные присадки, понижающие температуру застывания (например, полиметакрилаты, сополимеры этилена с винилацетатом мол. м. 2-6 тыс.) – 0,01-2% по массе.

Согласно принятой в России классификации выделяют три сорта топлив – дизельное летнее (на него приходятся подавляющие объемы производства), зимнее – с температурой застывания минус 35˚ C, и минус 45˚, а также арктическое – с температурой застывания не выше минус 55˚ C, предназначенное для условий Крайнего Севера и Арктики (около 1% от совокупного выпуска). Так в таблице ниже представлены характеристики, предъявляемые к указанным видам дизельного топлива.

Требования к качеству дизельного топлива (по ГОСТ 305-82)

ПоказательЕд. измеренияМарка топлива
летнеезимнееарктическое
Цетановое число, не менее-454545
Фракционный состав:    
50% (об.) перегоняется при температуре, не выше˚C280280255
96% (об.) перегоняется при температуре, не выше˚C360340330
Температура застывания, не выше˚C-10-35/-45[1]-55
Температура помутнения, не выше˚C-5-25/-35-
Температура вспышки в закрытом тигле:    
для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин, не ниже˚C624035
для дизелей общего назначения, не ниже˚C403530
Вязкость кинематическая при 20˚ Cмм23-61,8-51,5-4
Содержание меркаптановой серы, не более% (мас.)0,010,010,01
Содержание общей серы, не более% (мас.)0,20,20,2
Испытание на медно пластине-выдерживает
Содержание фактических смол, не болеемг/100см3403030
Кислотность, не болеемг KOH/100 см3555
Иодное число, не болеег I2/100 г666
Зольность, не более% (мас.)0,010,010,01
Коксуемость 10%-ного остатка, не более% (мас.)0,30,30,3
Плотность при 20˚ C, не менеекг/м3860840830
Содержание водорастворимых кислот, щелочей, механических примесей, воды-отсутствие


[1] Числитель – для умеренной климатической зоны, знаменатель – для холодной

Сравним представленные в таблице выше требования к российскому топливу со спецификациями, предъявляемыми на Западе. Западные требования отражены в таблице ниже.

Основные требования зарубежным спецификаций к дизельному топливу

ПоказательЕд. измеренияСтрана
США[1]ЕС[2]Швеция
Плотность при 15˚ C, не менеекг/м3830-860820-860800-820
Фракционный состав:    
температура начала кипения, 95% (об.), не ниже˚C170-180
температура начала кипения, 95% (об.), не выше˚C320 (90% об.)370295
Цетановое число, не менее-484951
Цетановый индекс, не менее-484647
Содержание серы, не более% (мас.)0,050,050,0005
Содержание ароматических углеводородов, не более% (об.)10-5-20
в т.ч. полициклических% (об.)1,4-0,1


[1] Действуют с 1 января 93 года[2] Действуют с 1 января 96 года

Сравнив обе таблицы, несложно найти ряд отличий. Западные требования к дизельному топливу намного жестче тех, что установлены ГОСТом 305-82. Разрешенное содержание серы в США и странах ЕС, как минимум в 4 раза ниже, нежели чем в России, при этом в Швеции (как исключении) – в 400 раз. Кроме того, на Западе регламентируется содержание ароматических углеводородов, а также полициклический – как наиболее токсичных соединений. Минимальное разрешенное цетановое число западного дизельного выше, а плотность – ниже.

Помимо всего перечисленного, можно заметить, что российские требования к дизельному топливу не менялись почти четверть века, а на Западе – постоянно обновляются и ужесточаются. По содержанию серы требования этих стран до 1996 года находились в пределах 0,2-0,3% (мас.), с 1996 года – они значительно ужесточились. Осуществляется дальнейшее ужесточение требований – до 0,035 (мас.) в настоящее время и до 0,005% (мас.) – в перспективе.

Для получения дизельного топлива с содержанием серы 0,05% (мас.) без нормирования ароматических углеводородов на большинстве действующих установок гидроочистки необходимо наряду с заменой катализатора и увеличения его загрузки в 1,2-1,5 раза обеспечить повышение давления до 5МПа и провести ряд работ по реконструкции и замене оборудования. Для перехода всех НПЗ в России на производство экологически чистого дизельного топлива потребуется сооружение новых мощностей, обеспечивающих не только глубокое обессеривание сырья, но и его деароматизацию. Принципиальным отличием этой технологии от действующей является применение более высокого давления (7-10МПа), что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты, но позволяет осуществить переработку как прямогонных дистиллятов, так и вторичного сырья, объемы которых ежегодно возрастают по мере углубления переработки нефти.

В настоящее время для всех дизельных топлив, поставляемых на экспорт введены такие дополнительные обязательные характеристики как коэффициент износа (регулируется путем введения противоизносных присадок), а также предельная температура фильтруемости, которая с трудом поддается регулированию путем введения присадок, но может регулироваться путем смешения различных фракций дизельного топлива.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка дизельных топлив можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок дизельных топлив в России».

Об авторе:

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.

• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 672-70-46
E-mail:
mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru