Ассортимент, качество и состав дизельных топлив

Лекция №6

Ассортимент, свойства и применение дизельных топлив.

Дизельные топлива предназначены для быстроходных дизельных (с воспламенением от сжатия), некоторых типов газотурбинных двигателей наземной и судовой техники. Изготавливаются на основе летних марок с содержанием серы 0,2% и 0,5% с добавкой депрессорных присадок, снижающих температуру фильтруемости.

Условия смесеобразования и воспламенения топлива в дизелях отличаются от таковых в карбюраторных двигателях. Преимуществом первых является возможность осуществления высокой степени сжатия (до 18 в быстроходных дизелях), вследствие чего удельный расход топлива в них на 25—30 % ниже, чем в карбюраторных двигателях. В то же время дизели отличаются большей сложностью в изготовлении, большими габаритами. По экономичности и надежности работы дизели успешно конкурируют с карбюраторными двигателями.

Ассортимент, свойства и применение дизельного топлива.

ДАЭЧ (арктическое экологически чистое) - с низким содер­жанием серы (не более 0,05% - 1 вид и не более 0,1% - II вид) и ароматических углеводородов (5-10%).

ДЛЭЧ (летнее экологически чистое) - с низким содержанием серы (не более 0,05% -1 вид и не более 0,1% - II вид).

ДЛЭЧ-В - с ограниченным содержанием ароматических уг­леводородов.

УФС (утяжеленный фракционный состав) - с более высокой (на 20-30 С) температурой конца кипения, позволяющей увеличить ресурс на 5-8%.

ДЛЭ, ДЗЭ (экспортные) - с низким содержанием серы (до 0,2%). По требованию покупателя нормируется дизельный индекс и прозрачность при 100°С.

РФС (расширенный фракционный состав) - с вовлечением бензиновых фракций, температурой выкипания в пределах 60-400°С, позволяющей увеличить ресурс на 30%, низкой вязкостью и температурой вспышки.

Основные эксплуатационные показатели дизельного топлива:

цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя;

фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов двигателя;

вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыление в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;

низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды и условия хранения топлива;

степень чистоты, характеризующая надежность работы фильтров грубой и тонкой очистки и цилиндро-поршневой группы двигателя;

температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива в дизелях;

наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и метал­лов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износ.

Свойства

Цетановое число — основной показатель воспламеняемости дизельного топлива. Оно определяет запуск двигателя, жесткость рабочего процесса (скорость нарастания давления), расход топлива и дымность отработавших газов. Чем выше цетановое число топлива, тем ниже скорость нарастания давления и тем менее жестко работает двигатель. Однако с повышением цетанового числа топлива сверх оптимального, обеспечивающего работу двигателя с допустимой жесткостью (менее 0,5 МПа/ °ПВК*) ухудшается его экономичность в среднем на 0,2—0,3 % и дымность отработавших газов на единицу цетанового числа повышается на 1—1,5 единицы Картриджа.

Чем выше цетановое число топлива, тем быстрее произойдут процессы предварительного окисления его в камере сгорания, тем скорее воспламенится смесь и запустится двигатель.

Цетановое число, равное процентному содержанию цетана (н-гексадекана) в смеси его с сульфаметилнафталином, эквивалент­ной по самовоспламеняемости испытуемому топливу, определяет условия запуска двигателя, скорость нарастания давления, расход топлива и дымность.

Цетановое число определяют экспериментально по ГОСТ 3122, сравнивая самовоспламеняемость испытуемого топлива с эта­лонным, а также по расчетным формулам.

При определении воспламеняемости используют также цетановый индекс и дизельный индекс, которые находятся расчетным путем (ASTM D 976).

Оптимальным цетановым числом является 40-50. Превыше­ние оптимума приводит к увеличению расхода топлива за счет уменьшения полноты сгорания, а занижение - к жесткой работе двигателя.

Коксуемость - показатель коксовых отложений при сгорании нефтепродуктов. Коксуемость определяется по методам ГОСТ 8852, ГОСТ 19932, ASTM D 189, JP 13, DIN 51551, ISO 6615, сущность которых заключается в сжигании нефтепродукта в специальных аппаратах и определении массы коксового остатка в % от массы испытуемого нефтепродукта (для дизельных топлив - массы 10%-ного остатка).

Коэффициент фильтруемости определяется по ГОСТ 19006 по изменению пропускной способности фильтра при последова­тельном пропускании через него определенных количеств топлива.

Ассортимент, качество и состав дизельных топлив

Нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305—82 трех марок: Л — летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха О°С и выше; 3 — зимнее, применяемое при температурах до -20 °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь t _заст. < -35^оС, или зимнее, применяемое при температурах до -30 °С, тогда топливо должно иметь t _заст. < -45 °С, марки А — арктическое, температура применения которого до -50 °С. Содержание серы в дизельном топливе марок Л и 3 не превышает 0,2 % — для I вида топлива и 0,5 — для II вида топлива, а марки А — 0,4 %. Для удовлетворения потребности в дизельном топливе разрешаются по согласованию с потребителем выработка и применение топлива с температурой застывания О °С без нормирования температуры помутнения.

В соответствии с ГОСТ 305—82 принято следующее условное обозначение дизельного топлива: летнее топливо заказывают с учетом содержания серы и температуры вспышки (Л-0,2-40), зимнее — с уче­том содержания, серы и температуры застывания (3-0,2-минус 35). В условное обозначение на арктическое дизельное топливо входит только содержание серы: А-0,2.

Дизельное топливо (ГОСТ 305—82) получают компаундированием прямогонных и гидроочищенных фракций в соотношениях, обеспечи­вающих требования стандарта по содержанию серы. В качестве сырья для гидроочистки нередко используют смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и легкого газойля каталитического крекинга. Содер­жание серы в прямогонных фракциях в зависимости от перерабатываемой нефти колеблется в пределах 0,8—1,0 % (для сернистых нефтей), а содержание серы в гидроочищенном компоненте — от 0,08 до 0,1 %.

Дизельное экспортное топливо (ТУ 38.401-58-110—94) — выраба­тывают для поставок на экспорт, содержание серы 0,2 %. Исходя из требований к содержанию серы, дизельное экспортное топливо получают гидроочисткой прямогонных дизельных фракций. Для оценки его качества по требованию заказчиков определяют дизельный индекс (а не цетановое число, как принято ГОСТ 305—82). Кроме того, вместо определения содержания воды и коэффициента фильтруемости экспресс-методом устанавливают прозрачность топлива при температуре 10 "С.

Зимние дизельные топлива с депрессорными присадками. С 1981 г. вырабатывают зимнее дизельное топливо марки ДЗп по ТУ 38.101889— 81. Получают его на базе летнего дизельного топлива. Добавка сотых долей присадки обеспечивает снижение предель­ной температуры фильтруемости до -15 °С, температуры застывания до -30^оС и позволяет использовать летнее дизельное топливо в зимний период времени при температуре до -15 ^оС. Для применения районах с холодным климатом при температурах -25 и -45^о С вырабатывают топлива по ТУ 38.401-58-36-92. Согласно 1суни^еским условиям получают две марки топлива: ДЗп-15/-25 (базовое дизельное топливо с температурой помутнения 15 ^оС, товарное — с предельной температурой фильтруемости -25 °С) и арктическое дизель­ное топливо ДАп-35/-45 (базовое топливо с температурой помутнения -35 ^оС, товарное—с предельной температурой фильтруемости -45 °С).

Экологически чистое дизельное топливо выпускают по ТУ 38.1011348—89. Технические условия предусматривают выпуск двух марок летнего (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и одной марки зимнего (ДЗЭЧ) дизельного топлива с содержанием серы до 0,05 % (вид I) и до 0,1 % (вид II). ,

С учетом ужесточающихся требований по содержанию аромати­ческих углеводородов введена норма по этому показателю: для топлива марки ДЛЭЧ-В — не более 20 %, для топлива марки ДЗЭЧ — не более 10 % (табл. 1.35). Экологически чистые топлива вырабатывают гидроочисткой дизельного топлива, допускается использование в сырье гидроочистки дистиллятных фракций вторичных процессов.

Городское дизельное топливо (ТУ 38.401-58-170—96) предназначе­но для использования в г. Москве. Основное отличие городского дизельного топлива от экологически чистого - улучшенное ка­чество благодаря использованию присадок (летом - антидымной, зимой — антидымной и депрессорной). Добавка присадок в городское дизельное топливо снижает дымность и токсичность отработавших газов дизелей на 30-50 %. В качестве антидымной присадки могут быть использованы отечественная ЭФАП-Б и зарубежная Любризол 8288, допущенные к применению. Активным веществом этих продуктов является барий.

Депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства топлива представляют собой, в основном, сополимеры этилена с винилацетатом зарубежного производства.

Европейский стандарт EN 590 действует в странах Европейского экономического сообщества с 1996 г. Стандарт предусматривает выпуск дизельных топлив для различных климатических регионов. Общими для дизельных топлив являются требования по температуре вспышки

— не ниже 55^оС, коксуемости 10 %-ного остатка — не более 0,30 %, зольности — не более 0,01 %, содержанию воды — не более 200 ррm, механических примесей — не более 24 ррm, коррозии медной пластинки — класс 1, устойчивости к окислению - не более 25 г осадка/м³.

Для районов с умеренным климатом изготовляют 6 марок дизель­ного топлива: А, В, С, D, Е и F с предельной температурой фильтруемости +5, 0, -5, -10, -15 и -20 °С соответственно.

Для районов с холодным климатом предусмотрен выпуск пяти классов дизельного топлива с низкотемпературными свойствами.

В 1996 г. в Европе введены ограничения на содержание серы в дизельных топливах — не более 0,05 %. Таким требованиям отвечают отечественные ТУ 38. 1011348-89.