Приоритеты в качестве дизельного топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет - Институт природных ресурсов

Направление - Химическая технология

Кафедра - химической технологии топлива и химической кибернетики

РЕФЕРАТ

«Приоритеты в качестве дизельного топлива»

по курсу

«Инновационное развитие

химической технологии органических веществ»

Выполнил студент гр. 2ДМ21 Нурмаканова А

Томск - 2012

Введение

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.

1. Общая характеристика дизельного топлива

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 Solarцl (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/мі. 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/мі. 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/мі. 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]

2. Государственные и евро- стандарты для дизельных топлив

По существующим прогнозам в последующие 20 лет соотношение объемов потребления бензинов и дизельных топлив будет изменяться в сторону последних. В связи с этим проблема повышения качества дизельного топлива является весьма актуальной.

Разработанный в 2005 году новый стандарт для российских дизельных топлив (ГОСТ Р 52368-2005 ЕН 590:2004) «Топливо дизельное Евро. Технические условия., по сути является аналогом европейской нормы EN-590.

Норма по цетановому числу значительно превышают требования, предъявляемые по этому показателю в соответствии с действующим в России стандартом (ГОСТ 30582) на дизельное топливо нефтяного происхождения.

Согласно новому ГОСТу предусмотрено 3 вида дизельного топлива Евро, причем вид зависит от содержания серы, который должен быть не более 350 мг/кг для вида 1, не более 50 мг/кг для вида 2 и не более 10 мг/кг для вида 3. [4]

Основные показатели качества дизельного топлива Евро для умеренного климата по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2004)

Показатели	Норма
Цетановое число, не менее	51
Цетановый индекс, не менее	46
Плотность при 15 С, кг/м3	820-845
Полициклические ароматические углеводороды, % масс. , не более	11
Содержание серы
Вид 1	350
Вид 2	50
Вид 3	10
Кинематическая вязкость при 15, мм2/с	2,0-4,5
Фракционный состав
При 250 С об., не менее	65
При 350 с об., не менее	85
95 % об. перегоняется при С., не более	360
Смазывающая способность: скорректированный диаметр пятна износа при 60 С, мкм., не более	460
Температура вспышки в закрытом тигле С, не ниже	55
Зольность, % массы, не более	0,01

3. Приоритеты в качестве дизельного топлива по сравнению с бензином

3.1 Воспламеняемость (цетановое число), его влияние на работу дизеля

Воспламеняемость влияет на легкость пуска, продолжительность «белого дымления» после пуска, приемистость до прогрева и интенсивность «дизельного стука» (жесткость работы) на холостом ходу.

Воспламеняемость напрямую определяет содержание вредных составляющих (СО и СН) в отработанных газах двигателя. С уменьшением задержки воспламенения процесс сгорания начинается раньше и содержание вредных составляющих в отработанных газах снижается. Влияет на шумность, мощность и дымность. Наиболее высокими цетановыми числами обладают парафиновые углеводороды нормального строения. Самые низкие цетановые числа у ароматических углеводородов, не имеющих боковых цепей.

В быстроходных дизелях цетановое число оказывает решающее влияние на процесс сгорания топлива. Оно характеризует максимальное значение цикла, экономичность и жесткость работы дизеля. В случае низкого цетанового числа используемого топлива значительно ухудшаются динамические показатели цикла, а следовательно, и дизеля в целом. Цетановое число определяет не только характер процесса сгорания при установившейся работе, но и пусковые качества топлива. Если оно ниже 40 единиц, запустить холодный двигатель не только в холодное, но и в теплое время года трудно. Нормальный пуск и мягкая работа дизелей в летнее время обеспечиваются топливом с цетановым числом около 45 единиц, в зимнее -- 50 единиц. Более высокие значения цетанового числа для двигателей существующих конструкций не нужны, так как повышение уже не сказывается заметно на улучшении процесса сгорания.

3.2 Вязкость и плотность. Влияние вязкости на качество дизельного топлива

Вязкость и плотность топлив во многом определяют процессы испарения и смесеобразования в дизелях. С их увеличением растет диаметр капель, и ухудшаются условия сгорания, в результате чего увеличивается расход топлива и дымность отработанных газов. Вязкость топлива влияет на наполнение и утечки топлива через зазоры плунжерных пар.

При работе на маловязких топливах увеличивается износ деталей топливных насосов, что требует применения в их составе противоизносных присадок. Вязкость топлива зависит от его углеводородного состава, в связи с чем варьирируется в широких пределах.

Топлива для быстроходных дизельных двигателей имеют значение кинематической вязкости при 20 градусах Цельсия от 1,5 до 6,0 кв.мм/с (сСт). Чем быстроходнее двигатель, тем выше требования к вязкости. Понижение или повышение вязкости по сравнению с нормируемыми значениями приводит к нарушению работы топливоподающей аппаратуры, процессов смесеобразования и полноты сгорания топлива. При понижении вязкости неизбежно увеличиваются подтекания и просачивания во всех зазорах и неплотностях, повышается расход топлива. Подтекания через отверстия форсунок увеличивают нагарообразование. С другой стороны, на испарение вязкого топлива затрачивается больше времени. Это приводит к неполному сгоранию, что вызывает повышенное нагарообразование и дымление. Отработанные газы становятся черными, более токсичными, повышается расход топлива. Поэтому лучшими свойствами обладает топливо средней вязкости (2,5-4,0 кв.мм/с). Вязкость топлива понижается с ростом температуры и наоборот. Изменение вязкости оказывает существенное влияние на пусковые свойства, особенно в холодное время года. Чем выше значение вязкости при 20 градусах по Цельсию, тем значительнее изменения при понижении температуры.

3.3 Фракционный состав и его влияние

От фракционного состава зависят качество распыливания и полнота сгорания. Если в дизельном топливе много легких углеводородов, нарушается процесс сгорания. Тяжелое, высококипящее топливо при распылении образует более крупные капли, ухудшая качество горючей смеси и повышая расход топлива. При значительном утяжелении топлива увеличивается коксование распылителей форсунок и возрастает количество нагаров в зоне цилиндропоршневой группы. Современные форсированные дизели могут надежно работать только на топливе нормированного фракционного состава: температура выкипания 96% не должна быть выше 340-360 градусов по Цельсию (в зависимости от сорта). С фракционным составом топлива тесно связана температура вспышки, при которой пары нефтепродукта с воздухом образуют горючую смесь, вспыхивающую при поднесении огня. Определяют температуру вспышки (ГОСТ 6356-75) в приборе закрытого типа. От температуры вспышки зависит пожарная опасность при транспортировании, хранении и применении дизельного топлива. Современные дизельные топлива имеют довольно низкую температуру вспышки (35-40 градусов по Цельсию), что достаточно для двигателей, используемых на открытом воздухе. Для двигателей, работающих в помещении, применяют специальный орт топлива с температурой вспышки 65-80 градусов. 3.4 Содержание серы и воды

Сернистые соединения, непредельные углеводороды и металлы (ванадий, натрий) влияют на процессы нагарообразования в дизелях, являются причиной повышенных износов и коррозии. Их содержание в топливе регламентировано. [4] Вода понижает теплотворную способность топлива и вызывает коррозию топливной аппаратуры.

дизельный топливо биодизель фракционный

4. Преимущества в использовании дизельного топлива по сравнению с бензином

Низкий расход и экономия топлива. Дизельное топливо расходуется меньше, чем бензин, ориентировочно на четверть.

Основной плюс дизеля, особенно важный в условиях экономического кризиса - это экономия топлива. Дело в том, что у дизельного двигателя КПД достигает 36 % и даже выше, в то время как у бензина КПД не достигает и 25%.

Нелетучесть Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее (т. е. легко не испаряется) и, таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более что в них не используется система зажигания (к тому же, в дизель-моторах, как известно, не используется система зажигания, что ещё больше снижает риск воспламенения). До сих пор этим несомненным преимуществом пользовались, в основном, военные - танки и многие другие наземные боевые машины работают на дизельном топливе. Теперь же высокая безопасность данного вида горючего начинает понемногу привлекать и производителей легковых автомобилей. В последнее время они заметно увеличили количество выпускаемых машин на дизельном двигателе. В настоящее время практически все крупнейшие мировые автоконцерны предлагают минимум одну модель такого типа. [1]

Универсальность. Дизельное топливо отличается потрясающей универсальностью. Область применения дизельного топлива достаточно широка. Основные же его потребители - грузовой автотранспорт, водный и железнодорожный транспорт, военная и сельскохозяйственная техника. Кроме того, остаточное дизельное топливо (или соляровое масло) часто используется в качестве котельного топлива, в смазочно-охлаждающих средствах при механической и закалочных жидкостях при термической обработке металлов, а также для пропитывания кож.

Безопасность и экологичность. Выхлопные газы дизельного двигателя являются относительно «чистыми» по сравнению с выхлопными газами бензинового двигателя. Окись углерода (СО) практически отсутствует в выхлопных газах дизеля, поэтому токсичными газами, которые присутствуют в заметных количествах, являются углеводороды (НС или СН) (на рисунке не показаны), окислы азота (NОх) и сажа (или ее производные) в форме черного дыма. Они могут привести к астме и раку легких, больше всего загрязняют атмосферу дизели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными.

Концентрация СО может быть уменьшена с помощью системы рециркуляции выхлопных газов (ЕСК). Эта система отбирает некоторое количество выхлопных газов из выпускного коллектора через трубопровод во впускной коллектор. Процесс контролируется клапаном , и благодаря уменьшению температуры сгорания концентрация СО уменьшается). Для существенного сокращения выбросов углеводородов и СО используются каталитические преобразователи (катализаторы} окислительного типа. Что касается остающейся серы, улучшения в системе впрыска топлива и в процессе сгорания в сочетании с отделителями частиц выпускной системы существенно уменьшают ее выбросы. Качественное обслуживание дизельных двигателей помогает свести черный дым к минимуму.

Относительная дешевизна. Цена на «дизель» была существенно ниже. Связано это было с тем, что доставка и перевозка дизельного топлива обходились значительно дешевле бензина.

Преимущества дизельного двигателя. В Западной Европе дизтопливо особенно популярно - ведь при заправке качественным дизельным топливом и регулярном уходе дизельный двигатель реально способен отработать 500 000 километров без капитального ремонта. Дизельный двигатель становится в мире все популярнее для оснащения современных авто.

Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 25% энергии топлива в полезную работу. Дизельный двигатель, однако, обычно имеет коэффициент полезного действия в 36%. Дизельное топливо, как правило, дешевле.

Исключение электрической системы зажигания является очевидным преимуществом для всех типов двигателей, на лодках или на строительной технике увеличивается надёжность, а также меньше уровень токсичных выбросов в выхлопных газах, что даже более важно. Дизельный двигатель также выдает высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «гибким» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. Это является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более легким эффективное использование мощности двигателя. Это также помогает передвигаться в городских пробках и в пробках на трассе на холостых оборотах.

5. Биодизель как альтернатива обычному дизельному топливу

Биодизель -- смесь метиловых эфиров жирных кислот, сходная по физическим и химическим свойствам с дизельной фракцией из нефти. Биодизель имеет цетановое число не менее 51 (по сравнению с обычным дизельным топливом 42--45), температуру вспышки более 150 °C, имеет хорошие смазочные характеристики. Главный недостаток -- ограниченный срок хранения после изготовления -- не более 3 месяцев вследствие бактериального разложения. В то же время данное свойство является одним из главных преимуществ -- в случае утечек биодизельного топлива оно подвергается полному биологическому распаду без ущерба окружающей среде.

5.1 Сравнение биодизеля с дизельным топливом по физико-химическим характеристикам

Плотность. В случае заменителей дизельного топлива (биодизеля) разница в плотности может достигать20%, что приведет к закономерному повышению массы транспортного средства. Наиболее негативные последствия проявляются при эксплуатации легкового транспорта в режиме частых остановок и стартов, характерном для эксплуатации автомобиля в городе.

Вязкость. Вязкость дизельного топлива установлена на уровне 2-8 мм²/с при 20С. Вязкость различных биодизелей на 1-2 порядка выше, что затрудняет перекачку по топливной магистрали от бака до двигателя, особенно в условиях холодного климата, так с понижением температуры она чаще всего возрастает.

Содержание воды. Жиры и метиловые эфиры жирных кислот липофильны, т.е.менее склонны к поглощению воды, как и нефтяное топливо, состоящее в основном из углеводородов. Поэтому можно считать, что содержание воды в биодизелях и дизельном топливе отличается незначительно. Хотя альтернатива бензину, топливо, содержащее спирты, может образовывать азеотропные смеси с водой, удаление которой представляет серьезную проблему.

Содержание серы. По этому показателю нефтяное топливо значительно уступает биотопливам, в которых серы практически не содержится виде того, что растения не перерабатывают ее.

Содержание смолы. В современных нефтяных топливах, полученных с помощью термического и каталитического крекинга, в обязательном порядке присутствуют непредельные углеводороды. Растительный биодизель практически полностью состоит из эфиров непредельных жирных кислот, что является причиной постепенного осмоления топливной смеси под воздействием условий окружающей среды, причем индуктивный период для биодизеля в разы меньше, чем для обычного дизельного топлива.

Наличие смол в топливе ведет к интенсивному загрязнению топливных магистралей и системы питания двигателя внутреннего сгорания и камер сгорания, ухудшению испарения топлива в процессе образования топливовоздушной смеси и прочим негативным последствиям.

Содержание золы. Анализ литературных источников показал, что в общем зольность биодизеля (0,03 мг/кг) приблизительно в 3 раза выше, чем у нефтепродуктов (0,01 мг/кг). Это связано с поглощением фотосинтезирующими организмами в процессе жизнедеятельности неорганических веществ из окружающей среды. Эти вещества в процессе производства биотоплива способны попадать в получаемое топливо. Повышенная зольность приводит к загрязнению камеры сгорания механическими частицами, вызывающими повышенный износ в системе цилиндр-поршень, являющийся важным узлом трения любого двигателя внутреннего сгорания и, как следствие, к преждевременному выходу из строя двигателя.

Кислотное число. Все, без исключения, предлагаемые альтернативные топлива содержат кислоты или сами ими являются, в то время как нефтяные топлива кислот не содержат. Повышенное кислотное число свидетельствует о том, что данный вид топлива будет вызывать усиленную коррозию деталей топливной арматуры двигателя внутреннего сгорания ( топливного бака, насоса, толивных магистралей, форсунок и т.п.) и их преждевременный износ.

Таким образом, при сравнительном рассмотрении физико-химических свойств биотоплив и традиционных топлив выяснено, что биодизели имеют преимущество перед обычным дизельным топливом только по содержанию серы.[7]

5.2 Сравнение биодизеля с дизельным топливом по эксплуатационным характеристикам

Были поведены сравнительные опыты по следующим пунктам:

- Давление насыщенных паров;

- Температура вспышки;

- Температура застывания;

- Теплота сгорания;

- Цетановое число.

Таким образом, при сравнительном рассмотрении эксплуатационных характеристик было выяснено, что топливо биологического происхождения в абсолютном большинстве не имеют значительных преимуществ перед топливами нефтяного происхождения. [8]

5.3 Сравнение биодизеля с дизельным топливом по экологическим характеристикам

При сгорании любое органическое соединение образует оксид углерода и воду. В данном случае более экологичным будет считаться такое топливо, которое при сгорании образует меньше всего оксида углерода. Если с точки зрения эмиссии СО2 переход к более низкомолекулярному топливу в случае замены бензина на спирты вполне оправдан, то замена нефтяного дизельного топлива боле высокомолекулярным биодизелем не выдерживает никакой критики. Исходя из изложенного использование топлива растительного происхождения не избавит от эмиссии в атмосферу.

Токсичность выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания не зависит от происхождения топлива, так как любое органическое топливо может полностью окислить, но в значительной степени зависит от режима его сгорания. Единственным на сегодняшний день неоспоримым фактом, свидетельствующим в пользу использования биотоплива, является отсутствие в нем серы, поскольку растительные организмы ее практически не усваивают. [9]

дизельный топливо биодизель фракционный

6. Недостатки дизельного топлива

Недостатками современных дизелей также являются:

· постоянный шум при работе мотора;

· существуют некоторые сложности по запуску дизельного двигателя в зимнее время года (автомобилисты пользуются следующими методами по облегчению запуска мотора зимой: использование синтетических масел, применение специальных присадок к двигателю и пр.);

· дороговизна сервисного обслуживания и ремонта дизеля.

Конечно, система питания дизельного двигателя намного сложнее и отличается от системы питания бензинового. Поскольку дизельное топливо в камеру сгорания подается под большим давлением, количество его очень мало, а вся схема питания делает двигатель более дорогим. Кроме того, дизельный двигатель с целью сохранения необходимого уровня безопасности изготавливают более прочным, нежели бензиновый, а значит, он и тяжелее.

7. Присадки к дизельным топливам

В настоящее время производство высококачественных дизельных топлив невозможно без добавки присадок различного функционального назначения, таких как депрессорные, цетаноповышающие, противоизносные, антидымные, моющие, антиокислительные, диспергирующие, ингибиторы коррозии и другие. Добавка пакета присадок позволяет получить топливо с улучшенными эксплуатационными и экологическими свойствами. При составлении пакетов присадок к дизельному топливу необходимо учитывать их совместимость, поскольку различные поверхностно-активные вещества могут отрицательно влиять на функциональные свойства друг друга, т.е. проявлять антагонистический эффект. [10]

Для обеспечения требуемого цетанового числа в топлива вводят присадки на основе алкилонитратов. Алкилнитраты при достаточно высокой эффективности характеризуются рядом серьезных недостатков. Они токсичны и коррозионно агрессивны, ухудшают цвет топлив при хранении. Поэтому не прекращается попытки создания промоторов воспламенения на основе других соединений, из которых наибольшее внимание уделяют органическим пероксидам. Из органических пероксидов практический интерес представляют симметричные диалкил- и диарилпероксиды. Они наиболее устойчивы при хранении и нагревании, не разлагаются контакте с водой, олефинами и другими соединениями, которые могут присутствовать в товарных топливах.

Малосернистые дизельные топлива характеризуются плохими смазочными свойствами и поэтому должны обязательно содержать противоизносные присадки. Отечественные, вырабатывающие топлива на экспорт по требованиям европейской нормали EN-590, добавляют в них пакет присадок, состоящий из промотора воспламенения и противоизносной присадки. Обе присадки закупают по импорту.

В присутствии пероксидов в сочетании с противоизносной присадкой смазочные свойства топлива улучшаются в большей степени, чем в присутствии только противоизносной присадки.

Пероксиды в качестве присадок к дизельным топливам имеют ряд преимуществ перед алкилнитратами. Они нетоксичны, менее взрывоопасны, не оказывают отрицательного влияния на физико-химические характеристики топлива и хорошо совмещаются с присадками других типов. Основное препятствие - сравнительная высокая стоимость. [11]

Авторами [12] был разработан состав много функциональной присадки, позволяющий в концентрации 0,02-0,05 % (масс.) улучшить качество дизельного топлива одновременно по шести показателям: Понизить температуру застывания и предельную температуру фильтруемости с получением зимнего топлива на базе летнего с умеренным климатом; обеспечить седиментационную устойчивость при отрицательных температурах окружающей среды; улучшить противоизносные свойства; повысить цетановое число; уменьшить дымность отработанных газов. Предложен безотходный, экологический безопасный процесс получения присадки. Для исследования в качестве ее компонентов были выбраны отечественные недефицитные продукты, которые могли улучшить показатели дизельного топлива:

· Низкомолекулярный сополимер этилена с пропиленом - депрессор;

· Скуцинимид - диспергирующий компонент;

· Алкилсульфонат кальция - противодымный компонент;

· 2-этилгексилнитрат - промотор воспламенения;

· Алкиламиды синтетических жирных кислот - компонент, улучшающий противоизносные свойства.

8. Современные перспективы в развитии производства дизельного топлива высокого качества

Для производства высококачественного дизельного топливо совершенствуются методы глубокой переработки нефти, процессы экстракции и гидрооблагараживания. Новые разработанные технологии внедрятся в процесс работы отечественных НПЗ.

Например, авторами [13] был получен компонент дизельного топлива многоступенчатой противоточной экстракцией N,N-метилформаммидом легкого газойля замедленного коксования и разработана принципиальной схемы установки экстракции.

Одним из факторов, отрицательно влияющих на экологические свойства дизельных топлив, является содержание в них серы. При сгорании таких топлив образуются высокотоксичные оксиды серы. С 2009 года содержание серы в странах ЕЭС содержание серы в дизельном топливе устанавливается на уровне 10 мг/кг, к 2010 весь дизельный парк автомобилей будет переведен на топливо с почти с нулевым содержанием серы.

Возможность организации производства дизельного топлива, отвечающим самым современным требованиям, на отечественных НПЗ показала НК «Лукойл», введя в комплекс глубокой переработки нефти, способный вырабатывать дизельное топливо с содержанием серы 10 мг/кг.

Производство малосернистых дизельных топлив, приведет к необходимости улучшения противоизносных свойств, так как многие соединения серы, удаляемые при гидроочистке, обеспечивают необходимые смазывающие свойства.

Актуальность проблемы разработки противоизносных присадок для малосернистых дизельных топлив определяется также и тем, что в отечественных условиях внедрение различных присадок для моторных топлив занимает достаточно длительный период.

В 2002 г. НК «Роснефть» приняла решение о строительстве комплекса глубокой переработки нефти в ОАО «Комсомольский НПЗ», в том числе установка глубокой гидроочистки дизельного топлива. Введенная установка обеспечивает требуемое его качество с широкой перспективой дальнейшего улучшения. [14]

Степень обессеривания дизельных фракций в значительной мере зависит от фракционного состава, поскольку он определяет содержание и групповой состав соединений серы.

В ОАО «Новокуйбышевский НПЗ» основным компонентом сырья установки гидроочистки является прямогонная фракция дизельного топлива с установок АВТ. Процесс проводится в присутствии алюмоникельмолибденового катализатора НКЮ-220. Технология его синтеза была отработана в промышленном масштабе на Новокуйбышевском заводе производства катализаторов.[15]

Авторами [16] была предложена экологически чистая, основанная на принципиально новых решениях (защищены патентами Украины) технология извлечения из дизельного топлива соединений серы. Создание предлагаемой технологии стало возможно благодаря разработанному авторами мембранному материалу, обладающему избирательной поглощающей способности к определенным органическим веществам.

Авторами [17] был описан метод доочистки гидрочищенного дизельного топлива от серы в две стадии. На первой окисление соединений серы, оставшихся в гидрогенизате, пероксидом водорода до сульфонов происходит в пенно-эмульсионном режиме в присутствии кислот, на второй сульфоны извлекаются из оксидата адсорбцией силикагелем. Однако используемые в качестве катализатора кислоты вызывают коррозию оборудования, борьба с которой требует дополнительных затрат, что затрудняет промышленное внедрение процесса. Для исключения из технологии кислот и отработанного адсорбента было исследовано окисление соединений серы в гидрогенизате пероксидом водорода до сульфонов в пенно-эмульсионном режиме в присутствии соединений металлов с последующим каталитическим разложением сульфонов на сернистый ангидрид и углеводород.

Заключение

Вторая половина XX в. характеризуется резким увеличением в мировой добыче нефти доли стран Ближнего Востока и Латинской Америки. Большая часть добываемых в этих странах нефтей относится к типу тяжелых, сернистых и высокосернистых. Более 80 % доказанных мировых запасов нефти относится к тяжелому типу нефтей, характеризующихся высокой плотностью и большим содержанием асфальтенов, металлов (V, Ni) и серы. Вследствие этого в мировом балансе добываемых нефтей наблюдается непрерывное и весьма заметное увеличение удельного веса данного типа нефтей. Аналогичная тенденция имеет место и в балансе добываемых нефтей в России.

Развитие техники, особенно транспортных средств, основанных на использовании реактивных и дизельных двигателей, значительно увеличило потребление средних прямогонных нефтяных фракций (200- 350°С).

Несмотря на то, что дизельное топливо имеет и серьезные недостатки, оно все равно остается весомым аргументом в современной топливной энергетике.

Список литературы

1. А.А. Гуреев, И.Г. Фукс, В.Л. Лашхи. Химмотология. Изд. «Химия» -М:1986 г, 368 с.;

2. Е. В. Бойко. Химия нефти и топлив. Учебное пособие. Ульяновск 2007, 60 с.;

3. Ч.3 Черножуков Н.И. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов.

4. Современные требования, предъявляемые к качеству дизельного топлива в России. Научно-технический журнал «Технологии нефти и газа»/ РГУ имени нефти и газа Губкина/ №5(46), 2006, стр.24;

5. В.Г. Рассадин, О.В. Дуров, Г.Г. Васильев, Н.Г. Гаврилов, О.Ю. Шлыгин, И.М. Лихтерова. Российские экологически чистые дизельные топлива европейского уровня качества. /ХТТМ /№1, 2007, стр. 3;

6. В.П. Баженов. - ИнфоТЭК: статистика, документы, факты. / №11, 2002, стр.83-90;

7. Сравнение жидких биотоплив с нефтяными топливами по физико-химическим характеристикам. К.Е. Панкин, Ю.В. Иванова, Р.И. Кузьмина, С.Н. Штыков. Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского. /ХТТМ/ №1, 2011, стр. 8;

8. Сравнение жидких биотоплив с нефтяными топливами по эксплуатационным характеристикам. К.Е. Панкин, Ю.В. Иванова, Р.И. Кузьмина, С.Н. Штыков. Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского. /ХТТМ/ №2, 2011, стр. 3;

9. Сравнение жидких биотоплив с нефтяными топливами по экологическим характеристикам. К.Е.Панкин, Ю.В.Иванова, Р.И.Кузьмина, С.Н.Штыков. Саратовский государственный университет имени Н.Г.Чернышевского. /ХТТМ/ №3, 2011, стр. 3;

10. Митусова Т.Н., Полина Е.В., Калинина М.В., Сафонова Е.Е., Ахтырская В.С. Присадки к дизельным топливам. /ХТТМ/№5, 2005, стр. 5;

11. А.М. Данилов, Т.Н. Митусова, В.А. Ковалев, А.Н. Чурзин. Органические пероксиды - цетоноповышающие присадки к дизельным опливам. /ХТТМ / №6, 2003. 22 стр.

12. И.Н. Гришина, С.Т. Башкатова, Луис Эррера, И.М. Колесников. Многофункциональная присадка к дизельным топливам. /ХТТМ/ №3, 2007. Стр. 25.

13. А.А. Гайле, В.Н. Чистяков, Л.Л. Колдобская, В.В. Колесов. Санкт-Петербургский ГТИ. Получение компонента дизельного таоплива многоступенчатой экстракционной очисткой легкого газойля замедленного коксования.

14. В.В. Нападовский, В.В. Ежов, К.В. Балашов, Ю.Н. Лебедев, А.С. Левандовский, В.В. Мелехин, В.Г. Зайцев. Установка глубокого гидрооблагораживания дизельного топлива. /ХХТМ/ №5., 2006. Стр 13.

15. А.Г. Олтырев, В.В. Самсонов, В.Г. Власов, С.В. Шураева. Гидрообессиривание прямогонных и вторичных дизельных топлив. /ХТТМ/ №6, 2004. Стр 43.

16. И.А. Буртная, А.И. Гагулашвили, О.О. Гачечиладже, Л.И. Ружинская, И.А. Хананашвили, Н.В. Шафаренко. Киевский политехнический университет. /ХТТМ/ №5, 2008. Стр. 3

17. А.Х. Шарипов, В.Р. Нигматулин. Доочистка дизельного топлива от соединений серы после гидроочистки. /ХТТМ/ №4, 2005. Стр. 42.

Размещено на Allbest.ru