Дизельное топливо - свойства, нормы, методы повышения экологичности

1.4 Низкотемпературные  свойства

     Низкотемпературные  свойства характеризуются такими показателями, как температура помутнения, предельная температура фильтруемости и  температура застывания последняя  определяет условия складского хранения топлива — условия применения топлива, хотя в практике известны случаи использования топлив при температурах, приближающихся к температуре застывания. Для большинства дизельных топлив разница между Tп и Tз составляет 5—7 °С. В том случае, если дизельное топливо не содержит депрессорных присадок, равна или на 1—2 °С ниже Tп. Для топлив, содержащих депрессорные присадки на 10 °С и более ниже Tп.

     В дизельных топливах содержится довольно много углеводородов с высокой  температурой плавления. Для всех классов  углеводородов справедлива закономерность: с ростом молекулярной массы, а следовательно, и температуры кипения повышается температура плавления углеводородов. Однако весьма сильное влияние на температуру плавления оказывает строение углеводорода. Углеводороды одинаковой молекулярной массы, но различного строения могут иметь значения температур плавления в широких пределах. Наиболее высокие температуры плавления имеют парафиновые углеводороды с длинной неразветвленной цепью углеводородных атомов. Ароматические и нафтеновые углеводороды плавятся при низких температурах (кроме бензола, п-ксилола), однако эти углеводороды, но с длинной неразветвленной боковой цепью, плавятся при более высоких температурах. По мере разветвления цепи парафинового углеводорода или боковой парафиновой цепи, присоединенной к ароматическим или нафтеновым кольцам, температура плавления углеводородов снижается. 

Таблица 1 — Плотность  отечественных дизельных топлив

       Исследования показали, что при  охлаждении дизельных топлив  в первую очередь выпадают  парафиновые углеводороды нормального  строения. При этом температура  помутнения топлива не зависит от суммарного содержания в нем н-парафиновых углеводородов.

     Для обеспечения требуемых температур помутнения и застывания зимние топлива  получают облегчением фракционного состава. Так, для получения дизельного топлива с t3= –35 °С и tп = –25 °С требуется понизить температуру конца кипения топлива с 360 до 320 °С, а для топлива с t3 = –45 °С и tn= –35 °С — до 280 °С, что приводит к снижению отбора дизельного топлива от нефти с 42 до 30,5 и 22,4 % соответственно.

     Сократить потери при производстве зимнего дизельного топлива можно введением в топливо депрессорных присадок (в сотых долях процента). Добавка депрессорных присадок позволяет снизить предельную температуру фильтруемости на 10—15 °С и температуру застывания на 15—20 °С. Введение присадок не влияет на taтоплива. Это связано с механизмом действия депрессорных присадок, заключающемся в модификации структуры кристаллизующихся парафинов, уменьшении их размеров. При этом общее количество н-парафиновых углеводородов не снижается. Последнего можно достичь лишь в результате депарафинизации (цеолитной, карбамидной, каталитической) топлива. 

 Таблица 2 — Характеристики дизельных топлив  с различными низкотемпературными свойствами*  

Низкотемпературные  свойства дизельных топлив с депрессорными  присадками спецификациями всех стран  оцениваются по ГОСТ 305-82 для топлива  без депрессора низкотемпературные свойства регламентируют по tЗи tП. Разность не должна превышать 10 °С. 

          1.5  Смазывающие (противоизносные) 

     Топлива являются смазочным материалом для  движущихся деталей топливной аппаратуры быстроходных дизелей, пар трения плунжерных топливных насосов, запорных игл, штифтов  и других деталей.

     Смазывающие свойства топлив значительно хуже, чем у масел, так как и вязкость, и содержание поверхностно-активных веществ (ПАВ) в топливах меньше, чем их содержание в маслах. Противоизносные свойства топлив улучшаются с увеличением содержания ПАВ, вязкости и температуры выкипания.

     В связи с ужесточением требований к качеству дизельных топлив по содержанию серы и переходом на выработку  экологически чистых топлив, гидроочистку их проводят в жестких условиях. При этом из дизельных топлив удаляются  соединения, содержащие серу, кислород и азот, что негативно влияет на их смазывающую способность. Наиболее реальным способом улучшения смазывающих свойств дизельного топлива является применение противоизносных присадок.

1.6 Химическая  стабильность.

       Химическая стабильность дизельного  топлива — способность противостоять окислительным процессам, протекающим при хранении. Эта проблема возникла с углублением переработки нефти и вовлечением в состав товарного дизельного топлива среднедистиллятных фракций вторичной переработки нефти, таких, как легкого газойля каталитического крекинга, висбрекинга, коксования. Последние обогащены ненасыщенными углеводородами, включая диолефины и дициклоолефины, а также содержат значительное количество сернистых, азотистых и смолистых соединений. Наличие гетероатомных соединений, особенно в сочетании с ненасыщенными углеводородами, способствует их окислительной полимеризации и поликонденсации, тем самым влияя на образование смол и осадков. Самыми сильными промоторами смоло- и осадкообразования являются азотистые и сернистые соединения.

     Химическая  стабильность оценивается по количеству образовавшегося в топливе осадка (мг/100 мл) по ASTMD 2274. Легкий газойль каталитического  крекинга (ЛГКК) по химической стабильности существенно уступает прямогонным  или гидроочищенным дистиллятным фракциям:  

Содержание ЛГКК 43/107 в топливе, %. 0    10     20    30    40   100    Норма 

Осадок, мг/100 мл                                      1,2  5,5 7,2   8,9  10,3 21,5    < 0,2

1.7 Коррозионная агрессивность                                                                                                                                                                                                                                                   

       Стандартами на дизельные топлива регламентируются следующие показатели качества, характеризующие их коррозионную агрессивность: содержание общей серы, содержание меркаптановой серы и сероводорода, водорасворимых кислот и щелочей, испытание на медной пластинке.

     Современная технология получения дизельных топлив практически исключает возможность присутствия в них элементной серы и сероводорода в количествах, вызывающих коррозионное воздействие на металлы. Отсутствие элементной серы и сероводорода надежно контролируется испытанием на медной пластинке. Топливо выдерживает эти испытания, если содержание свободной серы не выше 0,0015 %, сероводорода не более 0,0003 %.

     Общее содержание серы мало характеризует  коррозионную агрессивность топлива  по отношению к металлам. При увеличении содержания серы с 0,18 до 1,0 %, но незначительном повышении содержания меркаптановой серы с 0,005 до 0,009 %, коррозионная агрессивность топлива почти не изменяется.

     Большое влияние на коррозионную агрессивность  дизельных топлив оказывает глубина  их гидроочистки, так как при этом вместе с сернистыми и ароматическими соединениями удаляются поверхностно-активные вещества, в результате чего ухудшаются защитные свойства топлив. Удаление поверхностно-активных веществ приводит к снижению способности топлива вытеснять влагу с поверхности металлов и образовывать защитную пленку.

     Коррозионная  агрессивность дизельных топлив, в основном, зависит от содержания меркаптановой серы. Так, повышение  содержания меркаптановой серы с 0,01 % (норма ГОСТ) до 0,06 % увеличивает  коррозию более чем в 2 раза.

     Коррозионная  активность меркаптановой серы в  дизельном топливе существенно  зависит от присутствия в нем  свободной воды и растворенного  кислорода, которые ускоряют процесс  образования меркаптидов.

     Прямогонные дизельные топлива обладают более высокими защитными свойствами по сравнению с гидроочищенными. Сравнительно низкими защитными свойствами обладает газойль каталитического крекинга.

     Защитные  свойства мало зависят от фракционного состава. Зимнее и летнее топлива, полученные по одинаковой технологии, обладают примерно одинаковым защитными свойствами.

     Причиной  повышенной коррозии и износа является присутствие в топливе металлов. 

Содержание металлов в дизельных топливах (х10-4 %), полученных на различных предприятиях: