От солярки к современному топливу | Нижегородский коммерсант

В 1890 году Рудольф Дизель открыл возможность воспламенения топлива не от искры, как в бензиновом двигателе, а от сжатия воздуха – принцип, который впоследствии был положен в основу работы дизельного двигателя. Однако дизельное топливо не получило тогда широкой популярности и не могло конкурировать с бензином.

Почему «солярка»?
Первоначально дизельное топливо получали путем прямой перегонки нефти без последующей очистки. Дизельная фракция по составу тяжелее бензиновой, поэтому содержит большее количество азот- и серосодержащих углеводородных соединений. При использовании такого топлива в атмосферу выбрасываются клубы черного дыма, содержащего большое количество азотистых и сернистых соединений. Застывает прямогонная дизельная фракция при небольшой минусовой температуре, поэтому его использование в осенне-зимний период ограничено даже во время сравнительно теплой, по сравнению с Россией, европейской зимы.

Дизельное топливо прямой перегонки нефти обладает очень большой коррозионной агрессивностью по отношению к деталям двигателя, так как входящие в его состав серосодержащие соединения под воздействием влаги буквально «съедают» двигатель за короткий промежуток времени. Из-за своих существенных недостатков дизтопливо долгое время ассоциировалось с соляркой, которой заправляют, в лучшем случае, вечно тарахтящий и выпускающий клубы черного дыма трактор.

Дизельное топливо – альтернатива бензину?
Автомобильные заводы России в основном выпускают автомобили, работающие на бензине. С развитием и совершенствованием конструкции автомобилей развиваются и технологии производства бензина, повышаются экологические и экономические требования к этому виду высококачественного топлива.

Технологии производства дизельного топлива развивались в России гораздо медленнее из-за отсутствия внутреннего спроса. Ситуация стала меняться в начале 90-х годов, когда начался импорт иномарок солидных компаний. Многие из них работают на дизельном топливе высокого качества.

Как же солярка превратилась в современное топливо?
На Западе уже давно остро встал вопрос о несовершенстве бензина как топлива. Во-первых, бензин дорогой, во-вторых, его расход очень высок (особенно это касается популярных на Западе больших и вместительных машин – «универсалов», «джипов», «пикапов»). В-третьих, какие присадки в бензин не используй, выброса продукта его сгорания – окиси углерода – избежать не удается.

Дизельное топливо более дешево, в его выхлопах практически не содержится окиси углерода, расход ниже, а КПД выше, чем у бензина. По своим характеристикам оно близко к маслу, а значит, обладает смазочными свойствами. Это помогает почти в два раза экономить масло. Химическая и физическая стабильность дизтоплива очень высока, что облегчает его перевозку и хранение.

Современные технологии, которые применяются на нефтеперерабатывающих заводах, позволяют устранить большинство недостатков дизельного топлива прямой перегонки и сделать его пригодным для использования в качестве топлива для современных импортных и отечественных автомобилей.

Дизельное топливо: каким оно должно быть
Одним из важных показателей дизельного топлива является вязкость – способность оказывать сопротивление скольжения одного слоя жидкости относительно другого, иначе говоря, это сила трения между слоями жидкости. Вязкость влияет на такой показатель, как температура застывания топлива. Если дизтопливо обладает высокой вязкостью, это приводит к тому, что поздней осенью или ранней весной владелец автомобиля, работающего на дизельном топливе, обнаруживает в топливном баке своей машины некую желеобразную субстанцию. Выход в данной ситуации только один – отогнать автомобиль в теплое место с последующим прочищением частей двигателя.

Вязкость влияет на систему подачи топлива в камеру сгорания. При высокой вязкости топливо сгорает быстрее, потому что капельки, попавшие в топливный бак, слишком малы. Низкая вязкость приводит к образованию капель слишком большого размера, они не успеют сгореть,поэтому увеличивается расход топлива и дымность выхлопа.

Вязкость и температура застывания являются определяющими критериями деления топлива на летнее, зимнее и арктическое. Для каждого региона в летний, осенне-весенний, зимний сезоны по ГОСТ Р 52368-2005 принято использование топлива с определенной температурой застывания. Для Нижегородской области температура застывания летнего топлива должна быть равна минус 5 градусов, осеннее-весеннего – минус 15 градусов, зимнего – минус 32 градусов.

Казалось бы, все просто. Нужно понизить вязкость, чтобы обеспечить незамерзание топлива при определенной температуре. Пусть лучше машина дымит, но едет. Но оказывается, при снижении вязкости одновременно уменьшается цетановое число.

Цетановое число – это условный показатель самовоспламеняемости топлива, численно равный процентному соотношению цетана (С16Н34) в его смешении с альфаметилнафталином (С11Н10). Слишком большое цетановое число способствует увеличению расхода топлива и дымности выхлопа. Если этот показатель слишком мал, будут проблемы с пус-ком двигателя даже в теплое время. Низкое цетановое число приводит к увеличению жесткости работы двигателя и, как следствие, к его быстрому износу. Оптимальный показатель цетанового числа – 45-55. Таким образом, если уменьшать вязкость, будет низким и цетановое число, в результате топливо не застынет, но двигатель не заведется из-за низкой воспламеняемости топлива.

Для долгой и корректной работы двигателя следует уменьшить коррозионную агрессивность топлива. ГОСТом и Euro-3, Euro-4, Euro-5 вводится ограничение на содержание серы (не более 0,01% для легковых иномарок) и воды (не более 200 мг/кг). К серьезным поломкам может привести также повышенное содержание примесей в топливе, которые, как правило, попадают туда при нарушении правил перевозки, поэтому регламентируется чистота дизельного топлива (не более 4мкм).

Технологии производства дизтоплива
Для того чтобы дизельное топливо соответствовало предъявляемым к нему требованиям, его получают путем компаундирования дизельных фракций от разных процессов: прямой перегонки, каталитического крекинга, термического крекинга; газойлей коксования и каталитического крекинга.

Свойства дизельных фракций-участников компаундирования

Дизельная фракция	Цетановое число	Вязкость	Содержание серы
Дизельная фракция прямой перегонки	Высокое	Высокая	Высокое
Дизельная фракция термического крекинга	Низкое	Низкая	Нормальное
Дизельная фракция каталитического крекинга	Низкое	Низкая	Нормальное
Газойли коксования	Высокое	Низкая	Высокое
Газойли каталитического крекинга	Нормальное	Нормальная	Высокое

Большинство составляющих не добавляют в дизельное топливо в чистом виде. Как правило, их подвергают переработке: каталитическому гидрообессериванию и деароматизации.

Процесс гидрообессеривания (снижение содержания серо- и азотсодержащих углеводородов) дизельного топлива получил развитие в 50–х годах ХХ века, в связи с разработкой месторождений нефти с высоким содержанием серы. Гидрообессеривание проходит в присутствии катализатора и водорода под воздействием температуры и давления.

Процесс деароматизации проводят для снижения доли ароматических углеводородов в сырье. Этот процесс известен с 80-х годов ХХ века, в связи с необходимостью расширить сырьевую базу для дизельного топлива за счет вовлечения различных газойлей. Как и гидрообессеривание, деароматизацию проводят в присутствии соответствующего катализатора и водорода под воздействием определенных температуры и давления.

Для улучшения качественных показателей дизельного топлива используют также различные присадки. Депрессорные присадки помогают, не уменьшая цетанового числа, снизить температуру фильтрации на 10-15 градусов, а температуру застывания – на 15-20 градусов. Они адсорбируются на кристаллах и препятствуют их сращиванию.

Противокоррозионные присадки – это добавки для уменьшения любых видов коррозии. Например, щелочные соединения (аммиак и его соли, нитраты и карбонаты щелочных соединений) нейтрализуют продукты сгорания серы. Такие присадки вытесняют воду из металла, снижая процесс электрохимической коррозии. Противоизносные присадки улучшают смазочные свойства дизельного топлива. В качестве таких присадок используют фракции жирных кислот, антиокислители и дезактиваторы металлов.

А есть ли спрос?
Современная нефтепереработка способна предложить широкий спектр качественного дизельного топлива и присадок к нему. Вопрос в том, насколько это востребовано в России. Еще до кризиса спрос на присадки для дизельного топлива был очень низок. Автовладельцы разбавляли дизельное топливо бензином, водой, чуть ли не спиртом, тем самым уменьшая срок службы двигателя своего автомобиля, предпочитая не тратиться на депрессорные, защитные и антикоррозионные присадки. Как кризисные явления в экономике отразятся на величине спроса на присадки, – перестанут ли автолюбители вообще покупать присадки или придут к выводу, что стоимость присадок к дизельному топливу все же меньше затрат на капитальный ремонт двигателя? И с чем будет ассоциироваться дизельное топливо – с соляркой, которой впору только трактор заправлять или с современным топливом, которое вполне может конкурировать с бензином?

Материал подготовила Алена Красильникова
При подготовке статьи использованы материалы:
В.В.Обельницкий «Топливо и смазочные материалы»,
«Топлива, смазочные материалы, технические жидкости.
Ассортимент и применение»,
www.4x4acea13.ru, www.autoexpres.ru, www.brestauto.com,
www.mdiesel.ru, www.molomo.ru

Рубрика Нефтехимическая и химическая промышленность | Выпуск 10 (22) От солярки к современному топливу

Другие статьи данной рубрики: