Дизельне паливо

Дизельне паливо (устар. соляр, разг. Солярка, соляріум) - рідкий продукт, що використовується як паливо в дизельному двигуні внутрішнього згоряння. Зазвичай під цим терміном розуміють паливо, що виходить з керосиново - газойльових фракцій прямої перегонки нафти.

Назва "солярка" походить з німецької Solarl (сонячне масло) - так ще в 1857 називали більш важку фракцію, що утворюється при перегонці нафти. Фракція названа так у зв'язку з жовтуватим кольором.


1. Застосування

Основні споживачі дизельного палива - залізничний транспорт, вантажний автотранспорт, водний транспорт, військова техніка, сільськогосподарська техніка, а також останнім часом і легковий дизельний автотранспорт. Крім дизельних двигунів, залишкове дизельне паливо (солярове масло) часто використовується в якості котельного палива, для просочування шкір, у мастильно-охолоджуючих засобах і гартівних рідинах, при механічній і термічній обробці металів.


2. Основні характеристики палива

Розрізняють дистиллятное малов'язке - для швидкохідних, і високов'язких, залишкове, для тихохідних (тракторних, суднових, стаціонарних і ін) двигунів. Дистиллятное складається з гідроочищені керосино-газойльових фракцій прямої перегонки і до 1/5 з газойлів каткрекінгу і коксування. В'язке паливо для тихохідних двигунів є сумішшю мазутів з керосиново-газойльових фракцій. Теплота згоряння дизельного палива в середньому становить 42624 кДж / кг (10180 ккал / кг).


2.1. В'язкість і вміст води

Розрізняють так зване зимове і літнє дизельне паливо. Основна відмінність в температурі граничної фильтруемости (ASTM D 6371) і температурах помутніння і застигання (ASTM D97, ASTM D2500), зазначеної в стандартах на це паливо. Виробництво зимового палива обходиться дорожче, але без попереднього підігріву неможливо використовувати літнє паливо при -10 C, наприклад. Ще однією проблемою є підвищений вміст води в дизельному паливі. Вода відшаровується при зберіганні дизпалива і збирається внизу, оскільки щільність дизпалива менше 1 кг / л. Водяна пробка в магістралі повністю блокує роботу двигуна. Вимоги міждержавного стандарту ГОСТ 305-82 "Паливо дизельне. Технічні умови" регламентують кінематичну в'язкість при 20 C для літніх сортів в межах 3,0 6,0 сСт, для зимових сортів 1,8 5,0 сСт, для арктичних 1,5 4,0 сСт. Цей стандарт вимагає також відсутність води у всіх марках палива.


2.2. Займистість

Основний показник дизельного палива - це цетанове число (Л-45). Цетанове число характеризує здібність палива до займання в камері згорання і рівно об'ємному вмісту цетана в суміші з α-метилнафталином, яке в стандартних умовах ASTM D613 має однакову займистість в порівнянні з дослідженим паливом. Температура спалаху, визначена по ASTM D93, для дизельного палива повинна бути не вище 70 C. Температура перегонки, визначена за ASTM D86, для дизельного палива не повинна бути нижче 200 і вище 350 C.


2.3. Вміст сірки

Останнім часом в рамках боротьби за екологію жорстко нормовано вміст сірки в дизельному паливі. Під сіркою тут розуміється вміст сірчистих з'єднань - меркаптанів (R-SH), сульфідів (RSR), дисульфідів (RSSR), тіофенов, тіофанов та ін, а не елементарна сірка як така; R - вуглеводневий радикал. Вміст сірки в нафті знаходиться в межах від 0,15% (легкі нафти Сибіру), 1,5% (нафта Urals) до 5-7% (важкі бітумінозні нафти); допустимий вміст в деяких залишкових паливах - до 3%, в судновому паливі - до 1%, а за останніми нормативами Європи і штату Каліфорнія допустимий вміст сірки в дизельному паливі - не більше 0,001% (10 ppm). Пониження вмісту сірки в ДТ, як правило, призводить до зменшення його змащувальних властивостей, тому для ДТ з ультранизьким вмістом сірки обов'язковою умовою є наявність присадок.

Порядковий номер згідно з прийнятою ООН системою: 1202, клас - 3.


2.4. Фізичні властивості

Літнє дизельне паливо: Щільність: не більше 860 кг / м . Температура спалаху: 33 C. Температура застигання: -5 C. Виходить змішанням прямогонного, гідроочищені і вторинного походження вуглеводневих фракцій з температурою википання 40-250 градусів Цельсія. Зростання температури кінця википання призводить до посиленого закоксовування форсунок та димності.

Зимове дизельне паливо: Щільність: не більше 840 кг / м . Температура спалаху: 30 C. Температура застигання: -35 C. Виходить змішанням прямогонного, гідроочищені і вторинного походження вуглеводневих фракцій з температурою википання 40-200 C. Так само зимове дизельне паливо виходить з літнього дизельного палива додаванням депрессорной присадки, яка знижує температуру застигання палива, проте слабо змінює температуру граничної фильтруемости. Кустарним способом в літнє дизельне паливо додають до 20% гасу ТС-1 або КО, при цьому експлуатаційні властивості практично не змінюються.

Арктичне дизельне паливо: Щільність: не більше 830 кг / м . Температура спалаху: 25 C. Температура застигання: -50 C. Виходить змішанням прямогонного, гідроочищені і вторинного походження вуглеводневих фракцій з температурою википання 35-180 градусів Цельсія. Межі кипіння арктичного палива приблизно відповідають межам википання гасових фракцій, тому дане паливо - по суті обважений гас. Однак чистий гас має низьке цетанове число 35-40 і недостатні змащувальні властивості (сильний знос ТНВД). Для усунення даних проблем у арктичне паливо додають цетаноповишающіе присадки і мінеральне моторне масло для поліпшення змащувальних властивостей. Більш дорогий спосіб отримання арктичного дизельного палива - депарафінізації літнього дизельного палива.


3. Альтернативи традиційному дизельному паливу

3.1. Біодизель

Біодизель - суміш метилових ефірів жирних кислот, подібна за фізичним та хімічним властивостям з дизельною фракцією з нафти. Біодизель має цетанове число не менше 51 (у порівнянні зі звичайним дизельним паливом 42-45), температуру спалаху більше 150 C, має хороші змащувальні характеристики. Головний недолік - обмежений термін зберігання після виготовлення - не більше 3 місяців внаслідок бактеріального розкладання. У той же час дана властивість є одним з головних переваг - у разі витоків біодизельного палива воно піддається повному біологічному розпаду без шкоди навколишньому середовищу.

Виходить реакцією переетерифікації жирних кислот, що містяться в рослинних оліях (рапсова, соєва, пальмова) і метилового спирту в співвідношенні 10:1, в присутності як каталізатора - метилат натрію. Реакція відбувається в процесі змішання олії і спирту в ємності з мішалкою при нормальній температурі 20-25 C. Побічним продуктом є гліцерин, відокремлюваний далі в отмивочной колоні водою.


3.2. Емульгованих дизельне паливо

Альтернативою звичайному дизельному паливу є додавання в звичайне дизельне паливо 20% води і 1% емульгатора. Суміш можна використовувати в звичайних дизелях без їх переробки. Колір суміші - мутно білий. Термін зберігання після приготування - близько трьох місяців. Технологія застосовується в Німеччині. Можливість додавання води і емульгатора в біодизель не вивчена.

 Емульгатори - речовини, що забезпечують створення емульсій з несмешивающихся рідин. 
 Дія емульгаторів засноване на здатності поверхнево-активних речовин (ПАР) знижувати енергію, необхідну для створення вільної поверхні розділу фаз. Концентруючись на поверхні розділу смешивающихся фаз, ПАР знижують міжфазний поверхневий натяг і забезпечують тривалу стабільність композиції. В залежності від природи ПАР вони прискорюють утворення і стабілізує тип емульсії, в дисперсійному середовищі якої вони краще розчинні. 

Але додавання води в дизельне паливо катастрофічно. Для форсунок з високим тиском (як у CDI) вода і сірка є агресивним елементом. При високому тиску і воді в складі палива утворюється сірчана кислота, яка губить прецизійні канали. Крім того, при попаданні картерних газів в масло сірка скорочує термін його служби. Тому в інструкціях імпортних автомобілів виробники пишуть, що термін заміни масла в країнах колишнього СРСР (де ще продається соляр з сіркою в 0,2%) скорочується вдвічі. Крім того, кислоти скорочують термін служби каталізаторів і сажових фільтрів.


4. Експорт і внутрішнє споживання в Росії

Дизельне паливо займає третє місце після нафти і газу в структурі експорту Росії (у грошовому вираженні).

  • В 2005 з Росії було експортовано 33800000 тонн дизельного палива на суму 16,2 млрд дол [1].
  • В 2006 - 36,1 млн тонн, на суму 20,2 млрд дол
  • В 2007 - 35,7 млн. тонн, на суму 21400000000 дол [2].

Джерела

Література

  • Товарні нафтопродукти, їх властивості та застосування. Довідник, під ред. Н. Г. Пучкова, М., 1971;
  • Нафтопродукти. Довідник, під ред. Б. В. Лосікова, М., 1966.