Главная Сельхозтехника Содержание серы в дизельном топливе: влияние, ГОСТ, ПДК, методы определения и очистки

Содержание серы в дизельном топливе: влияние, ГОСТ, ПДК, методы определения и очистки

2022-01-15 257 0

Содержание:

Нормы, регламентирующие содержание серы в дизельном топливе

Дизтопливо изготавливают путем переработки нефтяного сырья, в составе которого всегда содержатся серосодержащие компоненты в количестве от 0,6 до 6 %, попадающие в ДТ. Существуют нормы, регулирующие содержание серы в дизельном топливе. В России для каждого типа топлива разработаны ГОСТы. Например, в ГОСТ 32511-2013, который был введен в качестве национального стандарта 1 января 2015 года, выделяют три экологических класса по допустимому содержанию серы в ДТ: К3, К4, К5. Эта классификация частично совпадает с нормами, прописанными в европейском стандарте ЕВРО-5.

Насколько опасно дизельное топливо

Не менее важен вопрос, к какому классу опасности относится дизельное топливо. В соответствии с п. 7.1 ГОСТ 305-2013 дизтопливо – это малоопасная малотоксичная жидкость. По степени влияния на организм человека по ГОСТ 12.1.007 относится к 4-му классу опасности. В Перечне ОНН дизтопливо имеет номер 1202. Транспортировка должна осуществляется в соответствии с правилами перевозки опасных грузов (ДОПОГ).

Провода марки СИП: СИП-4, СИП 5, СИП 5нг (AsXsN)

Конструкция самонесущих изолированных кабелей характеризуется отсутствием специальных несущих жил, эту функцию, как правило, выполняет нулевая жила, что существенно упрощает конструкцию. Самонесущий кабель СИП представляет собой скрученные токопроводящие жилы и нулевой в изоляции:

  • токопроводники изготавливаются из алюминиевого сплава, они многопроволочные, имеют круглую форму;
  • индивидуальная изоляция изготавливается из сшитого светостабилизированного полиэтилена.

Коммутационно-защитные аппараты — это устройства, служащие для включения, отключения и защиты электрических установок. К ним относятся автоматические выключатели различных типов.

Автоматические воздушные выключатели (АВВ) представляют собой коммутационно-защитные аппараты, отключающие защищаемую ими цепь при возникновении в ней ненормальных состояний (перегрузки или КЗ, понижение напряжения, обратный ток или мощность и др.). 

Поскольку современные АВВ имеют независимый расцепитель, то, в принципе, может осуществляться отключение автомата по любой причине.

Кроме того, ряд АВВ имеет возможность дистанционного включения. В этом случае на автомат, кроме защиты, возлагаются функции дистанционного управляемого коммутационного аппарата.

В этой связи следует различать те функции, которые может выполнять сам АВВ, без учета устанавливаемых вне автомата различных реле и блокировок, и те функции, которые предписываются АВВ общей схемой защиты. Например, АВВ непосредственно сам не может осуществлять защиту от обратной мощности, но в совокупности с реле обратной мощности, включающим независимый расцепитель автомата, он осуществляет такую защиту.

Автономные генераторы способны обеспечить надежное электроснабжение. Но выбирая между бензиновым и дизельным устройством, нужно учитывать особенности применения и назначения. Потребители покупают качественные дизельные генераторы от компании mototech.ru в том случае, когда невозможно подключиться к централизованной электросети и нужен постоянный источник питания.

Допустимые пределы концентраций серы для различных видов дизтоплива

Европейский стандарт ЕВРО-5 был принят на территории РФ 1 января 2016 года. Документ определяет нормы содержания вредных веществ в выхлопных газах, по которым можно судить о качестве топлива и его экологической безопасности. Горючее, изготовленное по европейским стандартам, имеет лучшие характеристики, например, при его эксплуатации снижается дымность отработанных газов и уровень выбросов продуктов сгорания.

Классификация дизтоплива осуществляется по двум основным параметрам: содержание сернистых соединений и температура фильтруемости.

Дизтопливо может маркироваться следующим образом: ДТ-Е-К5, или ДТ-З-К5. Расшифровываются данные условные обозначения следующим образом:

  • «ДТ» – дизельное топливо;

Следующая литера обозначает климатические условия, также эта характеристика содержит данные о температуре фильтруемости:

  • «Л» - летнее ДТ. В данном виде не определяется температура фильтруемости.

  • «Е» - межсезонное, температура фильтруемости -15°С;

  • «З» - зимнее, с температурой фильтруемости -20°С;

  • «А» - арктическое, с температурой фильтруемости -38°С.

Следующее цифробуквенное обозначение говорит, о том, какое содержание серы присуще данному типу горючего:

  • К2 – содержится не более 500 мг/кг;

  • К3 – не более 350 мг/кг;

  • К4 – не больше 50 мг/кг;

  • К5 – не более 10 мг/кг.

Влияние щелочного числа масла на износ поршневых колец дизеля

Решать эту проблему начали с помощью химического состава масла. Присадки в нём должны были нейтрализовать кислоты за счет своих щелочных и моющих свойств. Если менять масло своевременно, то полностью предотвращается коррозия и образование нагара.

Топливо с большим процентом серы требует более частых замен масла, пробег таких двигателей меньше.

Сейчас обстановка несколько другая. Лимиты изменились в разы:

  • сернистое топливо содержит 0,2% серы;
  • малосернистое – 0,035%.

Вся причина в том, что начали бороться и за состояние окружающей среды. Парк машин вырос многократно и чтобы спасти природу, ужесточили нормы выбросов в атмосферу всего того, чем автомобиль ее загрязняет. Соответственно, напряглись производители техники, снабдив двигатели дожигателями, катализаторами и фильтрами. Вносились изменения в процесс подготовки сгорания топлива.

Сернистые соединения в составе топлива при сгорании повышают уровень токсичности отработанных газов. Поэтому не только технику модернизируют под новые стандарты, но и реализуются требования снизить процент серы в автомобильном топливе.

ГОСТы и ТУ на дизельное топливо, производимое в России, регламентируют его качество не только для дорожных автомобилей, но и для кораблей, тепловозов, сельскохозяйственных машин, парка ремонта дорог и строительства. ГОСТ 305-82 распространен на 85% выпускаемого дизельного топлива. Процент серы 0,2% принят за основу. Топливо второго вида допускает увеличение процента серы до 0,5%. Но уже сейчас стандарты предусматривают содержание серы до 0,05%.

Цетановое число

Параметр характеризующий скорость самовоспламенения сжатого в цилиндре топлива.

От скорости воспламенения зависит жесткость работы дизеля. Чем выше цетановое число, тем меньше период задержки и тем быстрее воспламеняется топливо, основная масса которого сгорает по мере поступления в цилиндр, а процессом сгорания можно управлять с помощью инжекторов. Это идеальный вариант.

Малое цетановое число означает малую скорость воспламенения. Топливо накапливается в цилиндре, а затем сгорает в короткий промежуток времени. Это вызывает резкое повышение давления, которое бьет по поршню. Топливная экономичность ухудшается, происходит неполное сгорание, двигатель начинает дымить.

В случае, если цетановое число слишком высокое, самовоспламенение происходит в момент, когда топливо еще не успевает испариться и превратиться в топливную смесь. Это ведет к неполному сгоранию, увеличению вредных выбросов, жесткой работе двигателя, увеличению вибрации.

Сегодня в России действуют два стандарта на дизельное топливо – ГОСТ 305-82 и ГОСТ Р 52368-2005 . Согласно этим документам российские НПЗ выпускают топливо с цетановым числом от 40 до 51.

Какое дизельное топливо нужно лично вам? Ответ можно найти в инструкции по эксплуатации вашего двигателя. Каждый дизельный агрегат оптимизирован под топливо с определенным цетановым числом.

Любое дизельное топливо содержит сернистые соединения. Общее их количество зависит от нефти, из которой вырабатывается топливо и степени очистки.

Во время работы двигателя, сернистые соединения вода, содержащиеся в топливе превращаются в кислотные окислы. Всё происходит по такой схеме:
S0 2 (двуокись серы) --> S0 3 (сернистый ангидрид) --> H 2 S0 4 (серная кислота).

В процессе расширения, серная кислота конденсируется на стенках цилиндров, образуя растворы серной кислоты. В картере сернистые соединения резко ухудшают качество смазочного масла. С увеличением содержания серы в топливе возрастает износ поршневых колец и зеркала втулки цилиндра. Интенсивность кислотной коррозии возрастает при нарушении режимов охлаждения цилиндров.

Окислы серы и несгоревшая сера образуют отложения на выпускных клапанах, ускоряя выход их из строя. Кроме того, использование дизельного топлива с высоким содержанием серы существенно снижает срок службы катализаторов и узлов выхлопной системы автомобиля.

Существует еще одна проблема – экологическая. Окислы серы в той или иной степени присутствуют в выхлопных газах. Вступая в реакцию с влагой из воздуха, они отравляют атмосферу. Отсюда заболевания, кислотные дожди и т.д.

Именно экологические проблемы заставляют вводить ограничения на содержание серы в дизельном топливе и бензине. Снижение содержания серы достигается за счет дополнительных этапов переработки нефти и влечет за собой значительное удорожание топлива.

Действующий ГОСТ 305-82 допускает выработку дизтоплива с содержанием серы:

  • 0,5% (вид II)
  • 0,2% (вид I)
  • менее 0,2% (высший сорт).

Более новый ГОСТ Р 52368-2005 допускает выработку топлива с содержанием серы:

  • 0,35% (вид I)
  • 0,05% (вид II)
  • 0,01% (вид III).

Обратите внимание, виды топлива в этих стандартах имеют обратную нумерацию. А топливо вида I выработанное по старому ГОСТу оказывается даже чище, чем аналогичное топливо выработанное по новому ГОСТу.

Дизельное топливо характеризуется целым рядом достаточно важных параметров и один из основных среди них - содержание серы. Теоретически наличие серы улучшает смазывающие свойства топлива, но это просто ничто по сравнению с теми проблемами, которые возникают при ее сгорании во время работы двигателя. Образующиеся окислы серы вступают в реакцию с парами воды с образованием серной и сернистой кислот, которые в том или ином количестве обязательно попадают в систему смазки двигателя. Но, кроме того, о каких «Евро» можно говорить, если из выхлопной трубы валят пары серной кислоты? Да и системы нейтрализации выхлопных газов, и сажевые фильтры при использовании сернистого топлива быстро выходят из строя. Поэтому одновременно с ростом требований к чистоте выхлопных газов закономерно растут и требования к качеству топлива. В том числе и к содержанию в нем серы.

Например, в соответствии с действующими стандартами должен обязательно указываться вид топлива в зависимости от содержания в нем серы. В России с 2005 г. действует стандарт «ГОСТ Р 52368-2005 (ЕN 590:2004). Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия», а в Украине с 1 января 2008 г. вступил в силу аналогичный стандарт ДСТУ 4840:2007 «Топливо дизельное улучшенного качества. Технические условия», соответствующий тому же стандарту EN 590:2004. Впрочем, и ДСТУ 3858-99 «Топливо дизельное. Технические условия», сменивший в Украине с 1.09.1999 г. ГОСТ 305-82, до сих пор так и не отменен, он будет действовать наряду с ДСТУ 4840:2007 до конца 2010 г.

Таблица 1. Цетановое число и предельное содержание серы в дизтопливах разного вида, мг/кг, в зависимости от стандарта

Характеристика

ДСТУ 3868-99

ГОСТ Р 52368-2005

ДСТУ 4840:2007

Цетановое число

*Топливо с содержанием серы не более 10 мг/кг в сопроводительных документах допускается обозначать как «не содержащее серы» .

Таблица. 2 Цетановое число и предельное содержание серы в дизтопливах различных экологических норм и стандартов

Цетановое число

Сера, мг/кг

ДСТУ 3868-99**

ГОСТ Р 52368-2005*

EN 590 (до 1.01.2005)

ДСТУ 4840:2007**

EN 590 (с 1.01.2005)

*Стандарт, действующий в России.

**Стандарты, действующие в Украине.

Таким образом, в Украине сейчас можно с одинаковым успехом заправиться как дизтопливом уровня Евро-5, содержащим серу в количестве 10 мг/кг, так и «советской» соляркой, в которой концентрация серы в 500 (!) раз больше.

Морозостойкость

Пожалуй, вторым по важности параметром дизельного топлива является его морозостойкость, которая обратно пропорциональна количеству находящихся в нем парафинов. При понижении температуры парафины имеют свойство выкристаллизовываться, в результате чего дизтопливо сначала мутнеет, потом превращается в «кисель», а затем и вовсе застывает. Поэтому неотъемлемыми характеристиками дизельного топлива являются такие его параметры, как температура помутнения и предельная температура фильтруемости, которые специфичны для каждого вида дизтоплива и отстоят одна от другой примерно на 10 ºС.

В то же время оба вышеназванных параметра являются достаточно условными, и поэтому не стоит думать, что можно безболезненно использовать помутневшее топливо. Особенно если топливные фильтры не имеют подогрева. Ведь в этом случае их фильтрующие элементы очень быстро наглухо забьются парафином, который уже ничем не удалить. О том, что в подобном случае дальнейшая работа двигателя в принципе невозможна, мы умолчим. А для решения проблемы придется менять весьма недешевые фильтрующие элементы.

Причиной помутнения дизтоплива является появление групп ориентированных молекул парафинов, которые становятся центрами образования кристаллов. При этом минимально допустимая температура использования дизельного топлива, при которой обеспечивается его нормальная прокачиваемость по топливной системе через фильтрующие элементы, как минимум на 2 ºС превышает температуру его помутнения.

Что же касается такого понятия, как «предельная температура фильтруемости дизельного топлива», то оно означает тот предел, при котором охлажденное дизтопливо способно проходить через стандартный фильтрующий элемент с определенной скоростью. Данный показатель используется только для определения возможности запуска двигателя. Но если в этом случае использовать не подогреваемые топливные фильтры, они сразу же будут заблокированы парафином.

К этому можно добавить, что нормируется и такой параметр, как «температура застывания дизельного топлива», причиной которого является сращивание кристаллов углеводородов между собой в жесткую кристаллическую решетку. Температура застывания определяет возможность транспортирования, заправки, слива и налива дизельного топлива в резервуары и не имеет никакого практического значения для определения возможности запуска двигателя или его работы.

А чтобы можно было легко определить, в каких температурных диапазонах можно использовать то или иное дизельное топливо, по требованиям стандартов в его условном обозначении должен указываться сорт (в зависимости от значений предельной температуры фильтруемости, или класс), определяемый как температурой фильтруемости, так и температурой помутнения.

При этом сортность устанавливают для топлива, предназначенного для использования в зонах с умеренным климатом, а классность - для арктических зон.

Таблица 3. Требования к низкотемпературным свойствам дизельного топлива (ГОСТ Р 52368-2005)

Наименование показателя

Предельная температура фильтруемости, ºС, не выше

Температура помутнения, ºС, не выше

Цетановое число, не менее

*Н/н - не нормируется.

В то же время украинский ДСТУ 4840:2007 предусматривает те же шесть сортов (A-F), но только два класса (0-1) дизтоплива, что и ГОСТ Р 52368-2005, регламентирует меньшее содержание серы и более высокое цетановое число (не менее 51). Тогда как ДСТУ 3868-99, который будет действовать в Украине до 01.01.2011 г., предусматривает только две марки дизтоплива: Л - летнее и З - зимнее.

Таблица 4. Требования ДСТУ 3868-99 к низкотемпературным свойствам дизельного топлива

В связи с этим дизтопливо может маркироваться следующим образом:

- «Топливо дизельное ЕВРО по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2004), сорт А, вид I»;

- «Топливо дизельное повышенного качества (Евро) класса 1, вида II в соответствии с ДСТУ 4840:2007».

Одним словом, разобраться во всем этом многообразии сортов, классов и видов дизтоплива достаточно непросто. Теоретически в качестве заменителя зимнего и арктического дизтоплива для дизельных двигателей можно использовать керосин. Но практически этого делать нельзя, поскольку керосин имеет два существенных недостатка. Во-первых, его цетановое число около 40, чего для нормальной работы двигателя слишком мало. А во-вторых, керосин в отличие от солярки не имеет смазывающих свойств, поэтому все трущиеся детали в топливной системе (ТНВД, плунжерные пары и т. д.) быстро придут в негодность.

Подобное допускается только в исключительных случаях и только как временное средство, прежде всего на старых двигателях с механическим ТНВД. Но и в этом случае необходимо ввести противоизносные и цетаноповышающие присадки. Считается, что без ущерба для двигателя можно добавлять до 20 % керосина в летнее дизтопливо для снижения температуры его застывания. Но это тоже следует рассматривать только как крайнюю меру, недопустимую на современных двигателях с высоким давлением впрыска.

Цетановое число

Важным показателем для дизтоплива является и цетановое число (ЦЧ), которое характеризует скорость воспламеняемости топлива - от момента его впрыска в цилиндр до начала горения (период задержки самовоспламенения). И чем выше ЦЧ, тем быстрее дизтопливо воспламеняется.

Численное значение ЦЧ равно процентному содержанию цетана (С16Н34, ЦЧ которого принимается за 100) в его смеси с α-метилнафталином (его цетановое число равно 0), воспламеняемость которой эквивалентна испытуемому дизтопливу. При этом ЦЧ определяется испытанием на моторной установке.

При цетановом числе менее 40 благодаря большому периоду задержки самовоспламенения топливо в цилиндре успевает хорошо прогреться, поэтому воспламенение носит взрывной характер, давление в цилиндре резко возрастает, что приводит к стукам в двигателе. Такую работу дизеля называют жесткой, поскольку она вызывает ударные нагрузки на поршень и подшипники коленвала, что приводит к их ускоренному износу.

Чем выше цетановое число, меньше задержка воспламенения, плавнее горит топливная смесь, тем мягче работает двигатель и экологичнее выхлоп. Но хорошо это до определенных пределов. Дизтопливо с ЦЧ выше 55, имеющее малый период задержки самовоспламенения, поступив в цилиндр, не успевает хорошо прогреться, поэтому давление в цилиндре нарастает равномерно и двигатель работает мягко. Однако при этом ухудшается процесс смесеобразования, поскольку горючее не успевает хорошо перемешаться с воздухом, что приводит к неполному сгоранию топлива, падению мощности и экономичности двигателя, повышению дымности отработавших газов. Кроме того, дизтопливо с высоким ЦЧ и стоит существенно дороже. Поэтому в отличие от октанового числа, которое чем больше - тем лучше, цетановое число имеет свой рабочий диапазон в 40 - 55 единиц, оптимум которого составляет 51 - 53 единицы.

При этом стандартное дизтопливо характеризуется цетановым числом 40 - 45, а топливо высшего качества имеет цетановое число 51 - 55. Согласно современным стандартам ЦЧ летнего и зимнего дизтоплива должно быть не менее 49 единиц. (Согласно стандарту ЕN 590:2004 ЦЧ должно быть не менее 51, а цетановый индекс (то же самое, но определяемое расчетным путем) - не менее 46.)

К этому можно добавить, что цетановое число косвенно свидетельствует и о низкотемпературных характеристиках топлива - чем оно меньше, тем ниже температура застывания. Поэтому летние и зимние дизтоплива обычно имеют разные ЦЧ, а у арктического дизтоплива оно и вовсе находится на грани жесткой работы двигателя. Но здесь мягкой работой дизеля зачастую сознательно жертвуют ради обеспечения его нормального пуска и прокачиваемости топлива через фильтры в сильные морозы. В то же время дизтопливо высокого качества более легкое, содержит больше легковоспламеняющихся легких фракций и поэтому более пригодно для запуска двигателя в холодную погоду. Кроме того, отношение водорода к углероду в легких фракциях выше, потому при сгорании такого дизельного топлива образуется меньше дыма.

Коксуемость, зольность и другие…

К числу других нормируемых параметров дизтоплива относится его коксуемость, способствующая образованию отложений в камере сгорания и на поршневых кольцах, и зольность, определяющая несгораемый остаток горючего. Так, коксуемость десятипроцентного остатка, остающегося после отгонки летучих фракций дизтоплива, должна укладываться в 0,3 %, а зольность не должна превышать 0,01 %, тогда как по прежним стандартам эта величина была в десять раз больше.

Что же касается различных присадок, то они обычно промышленным способом добавляются только в специальные сорта дизтоплива, прежде всего в арктическое. Хотя иногда производители выбрасывают на рынок и особые сорта горючего.

В их число входит, например, Shell V-Power Diesel.

Впервые это топливо было представлено в Италии в 2002 г. А сейчас оно появилось и в Украине. При этом ни российские, ни белорусские водители пока заправиться подобным горючим не могут, несмотря на то, что Shell пришла в Россию намного раньше, чем в Украину. В Беларуси же и вовсе нет заправок Shell.

Новое топливо производится на базе «Евродизеля», соответствующего стандартам Евро-4 (вид II), с добавлением специальной моющей присадки NEMO 2010. При этом, как декларирует производитель, состав Shell V-Power Diesel способствует удалению существующего нагара и препятствует образованию новых отложений в камере сгорания двигателя, что способствует продлению его ресурса, стабильной мощности и улучшению экологических параметров. Данное топливо содержит не более 0,05 % (50 мг/кг) серы, но и стоит оно как АИ-95.

По заверениям представителей компании Shell, пробега в 2400 км на топливе Shell V-Power Diesel вполне достаточно для практически полной очистки камеры сгорания и инжектора. Естественно, преимущества данного топлива в наибольшей степени могут проявиться при использовании на автомобилях с пробегом, тогда как на новых автомобилях разница будет незаметной.

В 2005 году в связи с принятыми государственными обязательствами по снижению экологической нагрузки от выхлопных газов, а также необходимость соответствовать требованиям европейских заказчиков при экспортных отгрузках вынудило разработать в России новый стандарт на дизельное топливо.

ГОСТ Р 52368-2005 дублирует все требования европейского стандарта EN 590:2004 (именно поэтому в обозначениях дизельного топлива, изготовленного по ГОСТ Р 52368-2005 обязательно присутствует слово «ЕВРО» и ссылка на «EN 590:2004»).

Осенью 2009 года в Европе вступила в действие новая версия BS EN 590:2009. Основным отличием ее от прошлого стандарта является исключение видов дизтоплива с содержанием серы 50 мг/кг. Таким образом, в стандарте Евросоюза остается только одна норма по содержанию серы - не более 10 мг/кг.

В российском ГОСТ Р 52368-2005 норма содержания серы до 350 мг/кг существовала до 31 декабря 2011 г., а 50 мг/кг просуществует до 31 декабря 2014 г. У дизельного топлива с содержанием серы 10 мг/кг срок выпуска в оборот не ограничен. Итак, с 2012 г. нефтеперерабатывающая промышленность вырабатывает дизельное топливо с содержанием серы 10 и 50 мг/кг.

Согласно ГОСТу Р 52368-2005 дизельное топливо классифицируется по двум параметрам:

1. Предельное содержание серы, отраженное в показателе «ВИД» топлива, а именно:

вид I - содержание серы не более 350 ррМ (мг/кг);

вид II - содержание серы не более 50 ррМ (мг/кг);

вид III с содержание серы менее 10 ррМ (мг/кг).

2. Температура применения (климатическая зона, в которой дизельное топливо может применяться). Для умеренной климатической зоны дизельное топливо разделяют по шести сортам: А,В,С,D,E,F.

Требования к топливу для умеренного климата

Для районов с холодным климатом дизельное топливо условно разделяют на пять классов: 0, 1, 2 , 3, 4.

Смазывающая способность

  • Евро-5 – 10 мгкг;
  • Евро-4 – 50 мгкг;
  • ГОСТ 305-82 (корабельное топливо) – 5000 мгкг;
  • Евро-3 – 150 мгкг;
  • EN-590 – 10-50 мгкг.

Продолжать можно достаточно долго, причем периодически эти стандарты признаются неактуальными и им на смену создаются новые.

Не стоит забывать про основное назначение серы, из-за которого ее пока что не удается полностью вывести из состава – смазка топливной системы и обеспечение ее работы. Даже самые современные присадки, которые используются производителями, не способны полностью заменить данный элемент.

Сорта ДТ по предельной температуре фильтруемости в районах умеренного климата:

Для районов с умеренным климатом дизельное топливо разделяется по сортам, которые указывают на предельную температуру фильтруемости.

  • Сорт А (+5 °С)
  • Сорт B (0 °С)
  • Сорт C (-5 °С)
  • Сорт D (-10 °С)
  • Сорт E (-15 °С)
  • Сорт F (-20 °С)

Сернистые соединения в дизтопливе: польза и вред

Принято считать, что основной задачей процесса гидроочистки дистиллятного дизельного топлива является разрушение всех содержащихся в нём сернистых соединений для того, чтобы образовался сероводород, который можно будет впоследствии легко отделить. Но в то же время всё чаще между специалистами в данной области ведутся споры о том, насколько целесообразным будет удаление из топлива всех сернистых соединений, не учитывая при этом их химическое строение.

На самом деле в нефтепродуктах содержится столько разных видов сернистых соединений, что их количество превышает число углеводородов. При этом важно, что среди них имеются коррозионноактивные составляющие, которые заметно снижают стабильность дизельного топлива, становятся причиной образования осадка, смол. Но есть и достаточно стабильные соединения, которые оказывают на дизтопливо антиокислительный эффект и являются некоррозионноактивными.

График
Некоторые сернистые соединения имеют поверхностную активность, которая оказывает существенное влияние на снижение износа трущихся пар. Всё это позволяет сделать вывод о том, что сера и её соединения вполне способны для химической отрасли стать новым источником сырья, который требует своего тщательного изучения. Но в настоящее время содержание серы при производстве товарных нефтепродуктов нужно строго регламентировать. При получении топлива методом прямой перегонки стоит предварительно вести работу по выбору нефти, в которой содержание серы будет ограничено. Другим вариантом становится дополнительная глубокая переработка высокосернистых нефтепродуктов, при которой сернистые соединения будут разрушены (это может быть гидроочистка, каталитический крекинг, гидрирование).

ООО «Компания «Нипетойл» специализируется на поставках дизельного топлива в Москве и Московской области. У нас имеется собственный автопарк спецтранспорта, который позволяет перевозить горючее в любом необходимом заказчику объёме. Мы гарантируем качество нефтепродуктов, оптимальную цену, наличие всей необходимой в таких случаях документации. Сроки поставки минимальны. При необходимости могут быть задействованы автомобили с разделёнными на отсеки цистернами, чтобы доставить дизтопливо сразу в несколько пунктов назначения, указанных заказчиком. Обращайтесь за более детальной информацией к нашим специалистам по указанным на сайте телефонам.

Технология производства дизельного топлива

Дизтопливо – это вязкая жидкость цвета, который зависит от количества смол в составе. Оттенок может быть от желтого до светло-коричневого. Горючее получают путем перегонки нефти. Сырье нагревают до нужной температуры, и из него выкипают определенные фракции, не только дизельные.

Газойлевые и керосиновые фракции – то, из чего преимущественно состоит дизельное топливо. Для них характерны высокие температуры кипения – 180-360 °C. Для каждой марки дизтоплива установлены температурные значения выкипания:

  • 50% перегоняется при температуре не выше 280 °C для летней, межсезонной и зимней марки, не выше 255 °C – для арктической;
  • 95% по объему перегоняется при температуре не выше 360 °C для всех марок дизтоплива.

Указанные температуры характеризуют фракционный состав дизельного топлива, установленный п. 5.2 ГОСТ 305-2013. Фракции определяют в соответствии с ГОСТ ISO 3405-2013. Не допускается, чтобы температуре перегонки была ниже 200 °C и выше 360 °C. Знать фракционный состав важно, поскольку это помогает определить, насколько качественно будет сгорать топливо, какой будет токсичность отработанных газов и степень дымности.

Установка для производства дизельного топлива
Установка для производства дизельного топлива

Если говорить о том, как получается дизельное топливо, то можно выделить следующие основные этапы:

  • В ректификационных колоннах нефть делят на несколько фракций: бензиновую, керосиновую, дизельную и мазут. Колонны представляют собой аппараты для разделения жидких смесей, компоненты которых кипят при разной температуре.
  • Дизельную фракцию подвергают вторичной переработке, чтобы добиться нужного химического состава и структуры углеводородов. С помощью каталитического (высокотемпературного) или гидрокрекинга горючее очищают от избытка серы.
  • Прямогонные фракции совмещают с теми, что прошли гидроочистку, что позволяет соблюсти требования ГОСТа. В дизельное топливо высокого класса дополнительно вводят депрессорные и антидымные присадки.

Как работают ректификационные колонны
Как работают ректификационные колонны

Здесь нужно сказать, что такое гидродизельное топливо. Оно представляет собой гомогенизированную (однородную) водотопливную эмульсию (ВТЭ), применение которой помогает уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ NO и CO и повысить коэффициент сжигания топлива.

Основные характеристики дизельного топлива

Теперь ответим на вопрос, чем характеризуется дизельное топливо. К главным параметрам горючего относятся:

  • цетановое число;
  • плотность;
  • вязкость;
  • температура вспышки;
  • массовая доля серы;
  • зольность;
  • кислотность;
  • содержание воды;
  • предельная температура фильтруемости.

Цетановое число

Если для бензина основная характеристика – октановое число, то для дизельного топлива – цетановое. В бензиновом двигателе воспламенение происходит от искры, а в дизеле – от силы сжатия. Оба числа отражают, насколько быстро топливовоздушная смесь воспламеняется в цилиндрах двигателя. По-простому это задержка по времени между поступлением смеси в цилиндры и ее зажиганием от сжатия.

Цетановое число варьируется в пределах 40-55, оптимальное значение составляет 48-51, а минимальное рекомендованное в соответствии с п. 5.2 ГОСТ 305-2013 для всех марок равно 45. При значении менее 40 горючее считается некачественным. Двигатель в таком случае будет работать нестабильно, что проявится в падении мощности и детонации. Повышенное цетановое число – тоже не норма. При уровне более 60 топливовоздушная смесь просто не успевает сгорать в цилиндрах, что ведет к повышенному расходу и увеличению дымности выхлопов.

В Европе цетановое число должно быть не менее 54-56, а в России стандарты менее строгие, допускают использование топлива с числом 45 (для зимнего ДТ). Метод испытания для определения показателя должен отвечать требованиям ГОСТ 32508-2013.

Как цетановое число определяет степень воспламеняемости
Как цетановое число определяет степень воспламеняемости

Плотность

Показатель плотности определяет объем топлива в генераторе. При достаточной плотности горючее способствует большему выделению тепловой энергии. Нормативные значения для дизтоплива при 15 °C составляют не более:

  • 863,4 кг/м3 – для летнего и межсезонного дизтоплива;
  • 843,4 кг/м3 – для зимнего;
  • 833,5 кг/м3 – для арктического.

Кинематическая вязкость

Под вязкостью понимают способность топлива противостоять перемещению одного слоя относительно другого. В технических характеристиках обычно указывается кинематическая вязкость. От нее зависит то, насколько результативным будет распыление топлива. Если вязкость превысит установленную норму, то горючее будет распыляться некачественно. В результате повышается риск преждевременного износа и увеличенного истирания деталей.

Значения вязкости при 20 °C для разных видов дизельного топлива по ГОСТ 305-2013:

  • 3-6 мм2/с – для летнего и межсезонного;
  • 1,8-5 мм2/с – для зимнего;
  • 1,5-4 мм2/с – для арктического.

Температура вспышки в закрытом тигле

Безопасность использования дизтоплива определяется температурой вспышки. В соответствии с ГОСТ 305-2013 она ограничивается следующими значениями:

  • Для дизелей общего назначения – 40 °C для всех марок дизтоплива.
  • Для тепловозных, судовых и газотурбинных двигателей – 62 °C для летнего и межсезонного дизельного топлива, 40 °C – для зимнего, 35 °C – для арктического.

Массовая доля серы

Содержание серы в разных видах нефтепродуктах сегодня строго нормируется. Это связано с усиленной борьбой за экологию. Сера опасна для окружающей среды, а также приводит к образованию коррозии, повышенному нагару и износу внутренних элементов двигателя и топливной системы.

Массовая доля сернистых соединений ограничивается 2000 мг/кг. Но при производстве дизтоплива нужно учитывать, что при слишком низком уровне серы горючее теряет свои смазочные свойства. В таком случае в состав топлива обязательно добавляются специальные смазывающие присадки.

Зольность

При сгорании топлива образуется зола, содержащая минеральные вещества. Попадая в места между трущимися деталями, она вызывает усиленный износ. Особую опасность представляет кварц, приводящий к абразивному износу прецизионных элементов топливного насоса и форсунок. По этой причине уровень зольности тоже ограничивают. Для дизтоплива она составляет не более 0,01%.

Кислотность

По ГОСТ 305-2013 кислотность KOH на 100 см3 составляет не более 5 мг. Это важно, поскольку кислоты приводят к коррозии деталей двигателя и топливной системы. Подобный процесс вызывают минеральные кислоты и щелочи, используемые при производстве дизтоплива. Их нельзя удалить полностью, поэтому количество подобных веществ ограничивают.

Предельная температура фильтруемости

Предельная температура фильтруемости определяется в соответствии с ГОСТ 22254-92 и ГОСТ EN 116-2013. По ГОСТ 305-2013 показатель составляет:

  • не выше -5 °C – для летней марки;
  • не выше -15 °C – для межсезонной;
  • не выше -25 °C (по ГОСТ 22254-92) и -35 °C (по ГОСТ EN 116-2013) – для зимней;
  • не выше -45 °C – для арктической.

Как определяют предельную температуру фильтруемости
Как определяют предельную температуру фильтруемости

Для районов с умеренным климатом установлена классификация дизтоплива на сорта с разной предельной температурой фильтруемости:

  • А (+5 °С),
  • B (0 °С),
  • C (-5 °С),
  • D (-10 °С),
  • E (-15 °С),
  • F (-20 °С).

Таким образом, говорят про дизельное топливо сорта F и что это такое, можно сказать, что это горючее с предельной температурой фильтруемости -20 °C. К летним маркам относятся A, B, C, D, к межсезонным – E и F.

Для районов с холодным климатом горючее разделяется на другие классы, различающиеся температурой помутнения и предельной температурой фильтруемости. К зимним маркам относятся классы 0-3, к арктическим – 4.

Показатель/Класс

0

1

2

3

4

Предельная температура фильтруемости, °C, не выше

-20

-26

-32

-38

-44

Температура помутнения, °C, не выше

-10

-16

-22

-28

-34

Чем грозит превышение допустимых норм содержания серы в дизельном топливе

Соединения серы, присутствующие в горючем, вступают в реакцию с водяными парами, образуя кислоты. Последствием подобного взаимодействия будет сильный коррозирующий эффект и множественное нагарообразование при сгорании топлива. Поэтому, превышение серы в дизельном топливе оказывает негативное влияние на его эксплуатационные характеристики.

Основными последствиями повышенного содержания серы будут:

  • Сильная коррозия поршневой системы двигателя, снижение срока службы;

  • Нагарообразование и появление отложений на контактирующих с продуктами сгорания участках;

  • Общее снижение эффективности топливной и выхлопной систем;

  • Загрязнение окружающей среды.

Так как полное удаление серосодержащих соединений нерентабельно, некоторый процент серы всегда остается в ДТ, кроме того, снижение концентрации серосодержащих компонентов до 0,035% и ниже приводит к уменьшению смазывающей способности топлива.

Определение массовой доли серы в дизельном топливе

Массовая доля серы в дизельном топливе - важная характеристика горючего. Все стандартизированные методы определения количества серы можно разделить на несколько типов:

  • методы, основанные на процессе окисления серы;

  • методы, в основе которых лежит восстановление серы до сероводорода (H2S);

  • спектральные методики анализа, в том числе с применением УФ-флуоресцентного, рентгеновского излучений и атомно-эмиссионные методы.

Рассмотрим метод ультрафиолетовой флуоресценции, который позволяет установить, сколько серы содержится в ДТ. Эта методика описана в нескольких российских нормативных документах: ГОСТ ISO 20846-2012, ГОСТ Р 56342-2015, ГОСТ 34237-2017.

анализатор NSX2100H

Рис. 1. Анализатор NSX-2100H, производства Mitsubishi Chemical Analytech Co.,Ltd, с детектором SD-210 для анализа серы в дизельном топливе

Анализ серосодержащих примесей включает стадию пиролитического сжигания образца с последующим детектированием ультрафиолетового флуоресцентного излучения, интенсивность которого соответствует содержанию серы в пробе.

Преимуществами данного способа можно считать:

  1. Минимальное влияние присадок и соотношения С-Н на результаты измерений;

  2. Доступность сертифицированных СО для построения калибровочных кривых;

  3. Возможность определения низкого содержания серы в пределах от 0,02 до 10000 ppm (1 ppm = 1 мг/кг);

  4. Множество типов устройств для ввода, позволяющих анализировать образцы в различном агрегатном состоянии.

Немного истории и химии

Согласно настоящему стандарту, топливо может быть «малосернистым» и «сернистым». Эти слова понимали раньше неоднозначно. Когда не было или почти не было ограничений на количество вредных выбросов, норма на содержание серы нужна была только для того, чтобы она не вредила двигателю. Этот подход в производстве топлива не был таким затратным, как сейчас, и приходится на период с 1950 до 1970 гг.

В то время «сернистым» считалось топливо, имеющего в составе 1% серы, «малосернистое» ограничивалось 0,2%. Кроме износа узлов и деталей дизельного двигателя проблемы не видели. Беспокоили также и отложения на металле, образовавшиеся при сгорании серных соединений SO3 и SO2.

В основном эти соединения выбрасываются из двигателя вместе с отработанными газами. Другая же часть данных серных продуктов вступает во взаимодействие с водяным паром, и образует серную и сернистую кислоты.

Результат их воздействия на двигатель следующий:

  • увеличение коррозии на деталях поршневой группы;
  • образование нагара снижает теплоотдачу от поршня;
  • нагар ограничивает подвижность колец, и компрессия снижается.

Комментарии запрещены.

Adblock
detector