Что представляет собой дизельное топливо
Состав дизельного топлива и его свойства. Стандарты экологичности и влияние присадок на характеристики дизеля.
Дизтопливо — это жидкое топливо, применяемое в дизельных моторах. Оно состоит из смеси углеводородов, полученных из нефти. Имеет более высокую энергетическую плотность, чем бензин. Является одним из наиболее распространенных видов топлива в мире. Его используют в различных отраслях, включая автомобильный и железнодорожный транспорт, морские суда, электрогенераторы, другие области. Рассмотрим фракционный состав дизельного топлива, включая его основные компоненты, свойства.

Как появилось дизельное топливо

Дизтопливо было разработано немецким инженером Рудольфом Дизелем в конце 19 века. Дизель разрабатывал новый тип двигателя, который мог работать более эффективно, чем традиционные бензиновые моторы, используемые в то время.

Он искал способ увеличить КПД силового агрегата, решив использовать более высокий уровень сжатия, чтобы повысить температуру воздуха в цилиндре. Однако для этого нужно было разработать новое горючее, которое могло бы поддерживать такой высокий уровень сжатия.

Дизель экспериментировал с разными его видами. В конце концов выбрал тяжелое нефтяное топливо, которое было более вязким и имело более высокую температуру воспламенения, чем бензин. Это позволило ему создать новый тип двигателя, который мог работать более эффективно, чем все существующие на тот момент моторы.

С тех пор дизельное топливо (ДТ) стало широко использоваться в различных сферах, включая транспорт, производство электроэнергии и судостроение. Оно стало популярным благодаря своей высокой плотности, экономичности.

Как совершенствовалось дизельное топливо

Дизтопливо, как и другие виды топлива, совершенствовалось на протяжении многих лет. Это делалось для улучшения его качества, уменьшения воздействия на окружающую среду.

Рассмотрим, как совершенствовался дизель:

Снижение содержания серы. Содержание серы в горючем является одним из основных источников выбросов вредных веществ в атмосферу при сгорании. Для снижения вредного воздействия на окружающую среду были разработаны технологии, позволяющие уменьшить количество серы.

Использование биодизеля. Биодизель — это топливо, которое производится из растительных масел или животных жиров. Оно считается более экологически чистым, чем обычная солярка, так как при его сгорании выделяется меньше вредных веществ.

Улучшение качества ДТ. Новые технологии производства позволяют получать более чистое и качественное горючее. Так, например, в современном дизельном топливе используются добавки, которые улучшают его свойства – цетановое число, влияющее на качество сгорания.

Совершенствование дизельных двигателей. Разработка новых технологий и материалов позволила создать более эффективные и экологически чистые дизельные моторы. Новые двигатели обладают более высокой мощностью и эффективностью, меньшим уровнем выбросов вредных веществ.

Химический состав дизельного топлива

ДТ представляет собой смесь углеводородов, полученных из нефти в процессе перегонки. Химический состав может различаться в зависимости от поставщика нефти, технологии производства. Он влияет на плотность, вязкость, температуру застывания, теплотворную способность. Изучение химического состава важно для определения качества и соответствия стандартам, для правильного использования дизтоплива в двигателях, других технических устройствах. Рассмотрим основные компоненты продукта:
В числе основных показателей качества продукта:

Парафиновые углеводороды (алканы)

Они представляют собой группу насыщенных углеводородов, которые состоят из молекул углерода и водорода, связанных одинарными связями. В состав ДТ обычно входят алканы с различным числом углеродных атомов в молекуле, образуя группы с определенной длиной цепи.

Самые распространенные алканы в дизтопливе — это гексан, гептан, октан, нонан. Они образуют основную часть этого горючего. Также в дизеле могут содержаться другие углеводороды – циклогексан, ароматические углеводороды. Но их содержание обычно ограничено, так как они приводят к образованию отложений в двигателе, загрязнению окружающей среды.

Нафтеновые углеводороды (циклоалканы)

Представляют собой циклические углеводороды. Содержат один или несколько замещенных циклов углеродных атомов в молекуле, которые могут быть насыщенными или ненасыщенными. Некоторые из наиболее распространенных нафтеновых углеводородов, которые могут находиться в ДТ, включают циклогексан, метилциклогексан, диметилциклогексан, тетрагидронафталин.

Как правило, нафтеновые углеводороды находятся в дизтопливе вместе с парафиновыми углеводородами (алканами), ароматическими углеводородами. Химический состав горючего может меняться в зависимости от производителя, региона, применения.

Ароматические углеводороды (арены)

Являются частью химического состава ДТ. Арены содержат один или несколько ароматических циклов углеродных атомов, которые имеют особую структуру, известную как ароматический кольцевой заряд.

Некоторые из наиболее распространенных ароматических углеводородов, которые находятся в дизельном топливе, включают бензол, толуол, ксилол, нафталин, антрацен. Обычно ароматические углеводороды в дизеле присутствуют в небольшом количестве, так как их высокое содержание приводит к формированию отложений, загрязнению окружающей среды.

Состав дизельного топлива может меняться, как и содержание различных классов углеводородов в зависимости от сезона. Например, дизтопливо для использования в зимних условиях содержит меньше парафиновых углеводородов для предотвращения образования парафиновых отложений при низких температурах.

На что влияет состав и свойства дизельного топлива

Состав оказывает влияние на многие характеристики ДТ, включая:

Консистенцию, текучесть. Дизтопливо, содержащее большое количество парафиновых углеводородов, может иметь более высокую вязкость при низких температурах, стать менее текучим, что может затруднить его подачу к двигателю.

КПД мотора. Состав горючего влияет на КПД дизельного силового агрегата. Например, ДТ с высоким содержанием циклических углеводородов – нафтенов и ароматов, может иметь более высокий теплотворный эффект, улучшенные смазывающие свойства, что может привести к более эффективной работе мотора.

Экологические показатели. Состав дизельного топлива влияет на экологические показатели. Высокое содержание ароматических углеводородов в виде бензола приводит к увеличению выбросов вредных веществ.

Хранение, транспортировка. Состав ДТ влияет на его хранение, перевозку. Дизельное топливо с высоким содержанием парафиновых углеводородов становится менее стабильным при хранении в холодных условиях, требует специальной обработки для предотвращения образования отложений.

Характеристики ДТ

У дизеля несколько характеристик, которые определяют его качество, свойства. Некоторые из них включают:

Вязкость. Вязкость относительно высокая, что может создавать проблемы с его подачей, распределением в системе топливоподачи. Обычно вязкость измеряется в единицах сантистокс (сСт или cSt) при температуре 40°C.

Цетановое число. Цетановое число (CN) показывает скорость, с которой топливо горит в дизельном моторе. Чем выше цетановое число, тем лучше качество ДТ, более плавно происходит горение. Цетановое число измеряется в единицах от 0 до 100.

Наличие сернистых соединений. Горючее содержит сернистые соединения, которые приводят к образованию выбросов оксидов серы при сгорании. Поэтому для уменьшения вредного воздействия на окружающую среду во многих странах установлены нормы на максимальное содержание серы в топливе.

Плотность. Плотность ДТ - важная характеристика, которая влияет на его эффективность, экономичность. Плотность измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м³). Может изменяться в зависимости от температуры, давления.

Коэффициент фильтруемости. В последние годы на дизельных двигателях широко используются бумажные фильтры тонкой очистки. По этой причине повысились требования к чистоте дизтоплива и введен коэффициент фильтруемости. По этому коэффициенту оценивают способность топлива предотвращать забивку фильтров.

Температура вспышки. Температура вспышки — это минимальная температура, при которой пары дизеля образуют взрывоопасную смесь с воздухом. Эта характеристика важна для безопасности хранения, транспортировки нефтепродуктов.

Температура застывания. Температура застывания — это минимальная температура, при которой ДТ начинает кристаллизоваться. Температура застывания бывает разной в зависимости от состава и качества горючего, от условий окружающей среды, в которых оно используется. Например, для использования в холодных регионах требуется дизтопливо с более низкой температурой застывания, чтобы избежать проблем с его замерзанием в системе топливоподачи.

От чего зависит химический состав дизельного топлива

Химический состав ДТ зависит от многих факторов, включая источник сырья, методы его переработки, присадки, используемые для улучшения его свойств.

Источником сырья для производства дизтоплива является нефть, которая содержит различные углеводороды - парафины, нафтены, ароматические углеводороды. В зависимости от типа нефти и ее месторождения, относительное количество этих углеводородов может сильно меняться.

Методы переработки нефти еще влияют на химический состав горючего. Например, используя метод гидроочистки удаляют сернистые соединения, насыщают непредельные углеводороды. Это приводит к изменению химического состава ДТ. Также присадки, добавляемые при производстве, могут изменять не только химический состав топлива, но и его свойства.

Виды дизельного топлива и их составы

Климатические особенности России обусловили классификацию дизтоплива:

Летнее

Летнее ДТ обычно имеет более легкий состав, чтобы обеспечить более эффективную работу двигателя в теплых условиях.

В состав летнего дизельного топлива входят:

  • Парафины. Летнее горючее содержит парафиновые углеводороды - н-гексадекан и н-октадекан, которые имеют низкую температуру застывания (застывает при температуре -5°С). Они обеспечивают хорошую текучесть топлива в более теплых условиях.
  • Ароматические углеводороды. Летнее дизтопливо содержит ароматические углеводороды - толуол, ксилол и бензол. Интересный факт: наряду с признанной вредностью для дизтоплива их присутствие в бензине желательно, поскольку они повышают октановое число.
  • Сернистые соединения. Летнее ДТ содержит меньше сернистых соединений, чем зимнее, что уменьшает коррозию, износ моторов.
  • Добавки. В летнее дизельное топливо добавляются разные присадки - антиокислители, диспергаторы, ингибиторы коррозии, антипенные присадки. Они помогают улучшить качество топлива, защитить двигатель от повреждений.

Общий состав может меняться в зависимости от требований и стандартов, установленных в каждой стране. К недостаткам летнего ДТ относится его повышенная способность к образованию водяного конденсата. Вода внутри бака с горючим отслаивается и скапливается внизу. Сбои в работе ДВС по большей части происходят именно по причине водяных пробок, которые блокируют ТНВД.

    Межсезонное

    Межсезонное дизтопливо, известное как весенне-осеннее. Это компромиссный вариант между летним и зимним горючим. Его состав оптимизирован для использования в более прохладных условиях – весной и осенью, когда температуры находятся в промежутке между летними и зимними.

    Компонентный состав межсезонного дизельного топлива:

    • Парафины. Межсезонное ДТ содержит смесь различных парафиновых углеводородов, которые обеспечивают оптимальную текучесть при умеренных температурах.
    • Ароматические углеводороды. Еще содержит некоторое количество ароматических углеводородов. При этом содержание в дизтопливе ароматических углеводородов сегодня ограничено нормативно.
    • Сернистые соединения. Межсезонное горючее содержит меньшее количество сернистых соединений, чем зимнее, что уменьшает коррозию, износ мотора.
    • Добавки. В межсезонное дизтопливо добавляются разные присадки – антиокислители, диспергаторы, ингибиторы коррозии, антипенные присадки. Они улучшают качество топлива, защищают двигатель от повреждений.

    Зимнее

    Зимнее дизельное топливо разработано специально для использования в холодных условиях -зимой, когда температура может опускаться до -30 градусов Цельсия. Его состав оптимизирован для обеспечения лучшей текучести, предотвращения застывания при низких температурах.

    В состав зимнего дизельного топлива входят:

    • Парафины. Зимнее ДТ содержит высококачественные парафиновые углеводороды, которые обеспечивают оптимальную текучесть при низких температурах.
    • Метиловый эфир. Это добавка, которая улучшает текучесть при низких температурах, предотвращает застывание. Ее доля в общем объеме продукта не превышает 5-10 %.
    • Ароматические углеводороды. Зимнее горючее содержит некоторое количество ароматических углеводородов. Влияет на выбросы твердых частиц. В зимнем топливе некоторых производителей среднее содержание ароматических углеводородов составляет до 6% (при норме до 8%). Это обеспечивает сокращение образования нагара и делает дизель более безвредным с точки зрения экологии.
    • Сернистые соединения. Нужно учитывать, что низкое содержание серы тоже не очень хорошо для дизеля. При уменьшении сернистых соединений ниже 0,035 % ухудшаются смазывающие свойства горючего. В результате появляется преждевременный износ и сокращаются сроки эксплуатации топливной системы. В зимнем дизеле содержится допустимое количество сернистых соединений, которые обеспечивают лучшую смазку, защиту двигателя в условиях низких температур.
    • Добавки. В продукт добавляются разные присадки: антигель, антиокислители, диспергаторы, ингибиторы коррозии, антипенные присадки. Они улучшают качество топлива, защищают двигатель от повреждений.

      Арктическое

      Арктическое дизельное топливо предназначено для использования в крайне суровых условиях сильных морозов, характерных для арктических регионов. Его состав оптимизирован для обеспечения максимальной текучести, предотвращения застывания при очень низких температурах, которые могут опускаться до -50 градусов Цельсия.

      Состав арктического дизтоплива:

      • Парафиновые углеводороды. Главной особенностью обычного дизтоплива является высокая концентрация в нем парафинов. Они рассматриваются в качестве основных причин того, что в холодное время года горючее загустевает, мешая полноценной работе мотора. Дизельное топливо А (арктическое) специально приспособлено для работы в условиях крайне низких температур.
      • Нафтеновые углеводороды. Обладают невысокими цетановыми числами, но большими, чем ароматические углеводороды.
      • Ароматические углеводороды. Арктическое дизельное топливо может содержать некоторое количество ароматических углеводородов. Они имеют более высокую температуру кипения, чем нафтеновые компоненты углеводородной части нефти.
      • Сернистые соединения. Арктическое ДТ также содержит допустимое количество сернистых соединений. Благодаря включениям серы улучшается смазывающее свойство горючего. Но важно помнить, что слишком большая сернистость является причиной повышенной токсичности отработанных выхлопов.

      Добавки. Есть в нем и различные присадки - антигель, антиокислители, диспергаторы, ингибиторы коррозии, антипенные присадки, которые помогают улучшить качество, защитить мотор от повреждений

        Биодизель

        Биодизель — это альтернативное топливо, которое производится из растительных масел или животных жиров. Он используется для замены обычного дизтоплива и считается более экологически чистым, так как при его сгорании выделяется меньше вредных веществ.

        Состав биодизеля зависит от исходного сырья, которое использовалось для его производства. Биодизель состоит из следующих компонентов:

        Метилового эфира жирных кислот (МЭЖК) — основной компонент биодизельного топлива, которое обычно получают из растительных масел путем переэтерификации. Физические свойства сложных эфиров жирных кислот ближе к свойствам ископаемого дизтоплива, чем к чистым растительным маслам, однако их свойства зависят от типа растительного масла.

        Этилового эфира жирных кислот (ЭЭЖК) — также является одним из основных компонентов биодизеля, который производится из растительных масел, но отличается от метилового эфира тем, что содержит этиловый спирт вместо метилового. Обладает хорошими смазывающими способностями и используется для приготовления разнообразных масел и смазок.

        Кроме того, биодизель может содержать различные добавки и присадки, улучшающие его свойства - стабильность, смазывающие характеристики, др. Биодизель – экологически более чистый вид топлива, чем обычное ДТ, но его использование имеет некоторые недостатки – более высокую стоимость, ограничения по производству и использованию в определенных регионах.

          Нормы химико-физических значений по ГОСТ

          Рассмотрим некоторые химико-физические показатели и их нормы для состава дизельного топлива, установленные ГОСТами России:

          • плотность при 20°C - 820-870 кг/м³;
          • цетановое число - не менее 45;
          • температура вспышки - не ниже 55°C;
          • температура застывания:
            • летнее — застывает при температуре -5°С и полностью замерзает при -10°С;
            • зимнее — густеет, а также замерзает при температуре ниже -35°С;
            • арктическое — оптимально подходит для использования в регионах, где морозы достигают -50°С.
          • вязкость кинематическая при 20°C - от 2,5 до 8,0 мм²/с, в зависимости от типа дизельного топлива;
          • массовая доля серы - не более 0,05% для класса "Евро-5" и не более 0,001% для класса "Евро-6";
          • массовая доля фракций, начиная с температурой конденсации не выше 350°C - не более 10% массы.

          Нормы могут различаться в зависимости от типа дизеля и его класса, установленного в соответствии с европейскими стандартами.

            Влияние присадок на состав ДТ

            Присадки значительно влияют на состав дизтоплива, улучшая его качество, свойства. В зависимости от типа присадок, они могут добавляться для улучшения одного или нескольких характеристик горючего.

            Некоторые присадки и их влияние на состав:

            • Ингибиторы коррозии - предотвращают коррозию металлических деталей в топливной системе.
            • Депрессоры температуры застывания - понижают температуру застывания дизтоплива, что обеспечивает его нормальную работу в холодное время года.
            • Добавки, увеличивающие цетановое число - улучшают качество сгорания горючего, что приводит к более эффективной работе двигателя.
            • Добавки, уменьшающие вязкость - снижают вязкость дизельного топлива, улучшая его текучесть, подачу в топливную систему.
            • Добавки, снижающие содержание серы - уменьшают загрязнение окружающей среды, продлевают срок службы системы выхлопных газов, катализаторов.

            Присадки добавляются в процессе производства нефтепродуктов. Правильный подбор присадок существенно улучшит свойства, характеристики горючего.

            Отличие дизтоплива от солярки

            ДТ и солярка — это два названия одного и того же топлива, используемого для работы дизельных моторов. Они имеют одинаковый химический состав, идентичные физические свойства.

            Однако в ряде стран, включая Россию, термин "солярка" относится к дизтопливу, который соответствует определенным техническим требованиям. "Дизельное топливо" может использоваться для обозначения любого класса горючего. В России, например, солярка должна соответствовать ГОСТу, который определяет химический состав, требования к качеству.

            Разницы между дизельным топливом и соляркой по своему составу и свойствам нет. Они предназначены для любых дизельных моторов.

              Стандарты экологичности

              Дизельное топливо может соответствовать разным стандартам экологической безопасности. Стандарты экологической безопасности для дизеля в России определяются ГОСТом. На данный момент действуют следующие стандарты:

              ГОСТ Р 52368-2005. Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30 сентября 2005. Является модифицированным по отношению к международному стандарту ЕН 590:2009.

              Устанавливает ограничения на содержание серы, ароматических углеводородов, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), других вредных веществ в горючем. Это снижает вредные выбросы в атмосферу при использовании дизельных моторов.

              ГОСТ 32511-2013 - более строгий стандарт экологической безопасности для ДТ. Введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 года. Подготовлен на основе ГОСТа Р 52368-2005. Является модифицированным по отношению к европейскому стандарту EN 590:2009 + А1:2010. Устанавливает еще более жесткие ограничения на содержание серы, ароматических углеводородов, ПАУ, других вредных веществ в дизтопливе. Это позволяет дизельным двигателям работать еще более экологически чисто, снижать вредные выбросы в атмосферу.

              В Европейском союзе существует система классификации ДТ, которая основана на содержании серы в топливе. Эта система называется Euro-стандартами. Была введена в 1992 году. В настоящее время Евро-6 - наиболее строгий стандарт в Европе.

              В США стандарты экологической безопасности для дизельного топлива устанавливаются Агентством по защите окружающей среды (EPA). В США существует две основных системы классификации. Одна основана на содержании серы в топливе, а другая - на содержании ароматических углеводородов. Наиболее строгим стандартом в США является ULSD (Ultra-Low Sulfur Diesel).

              В других странах – Канаде, Японии, Китае и Индии существуют национальные стандарты экологической безопасности для дизеля. Цель стандартов экологической безопасности для дизтоплива - снижение вредных выбросов в атмосферу оксидов азота, твердых частиц.

                Как некачественное дизтопливо влияет на атмосферу

                Некачественное дизтопливо может негативно влиять на атмосферу в нескольких различных аспектах. Во-первых, в нем содержится определенное количество вредных веществ - серы и азотных оксидов (NOx), которые при сгорании выбрасываются в атмосферу в виде выхлопных газов. Эти вредные вещества вызывают загрязнение воздуха, приводят к формированию смога, негативно влияют на здоровье, животных.

                Во-вторых, некачественное ДТ содержит большое количество углеводородов, которые при сгорании выбрасываются в атмосферу, могут приводить к формированию смога на уровне земли. Смог может вызывать проблемы с дыханием, раздражение глаз и кожи, негативно влиять на растения.

                В-третьих, некачественное горючее содержит частицы - дым и сажу, которые также выбрасываются в атмосферу, приводят к загрязнению воздуха. Эти частицы оседают на поверхности земли и водных ресурсов, что приводит к загрязнению почвы и воды, негативно влияют на здоровье, в том числе животных.
                    Читайте также
                    Возникли вопросы?
                    Заполните форму обратной связи и наши менеджеры свяжутся с вами