Обработка дизельного топлива методом кавитации

* На территории Российской  Федерации действует ГОСТ Р 52709-2007 «Топливо дизельное. Определение цетанового числа».

 

Таблица 2. Технические характеристики дизельного топлива. 
 

Показатели	летнее	зимнее	арктическое
Цетановое число, не менее	45	45	45
50 % перегоняется при температуре, °С, не выше	280	280	255
90 % перегоняется при температуре (конец перегонки), °С, не выше	360	340	330
Кинематическая вязкость при 20 ° С, мм2/с	3,0-6,0	1,8-5,0	1,5-4,0
Температура застывания, ° С, не выше	-10	-35	-
Температура помутнения, ° С, не выше	-5	-25	-
Массовая доля серы, %, не более, в топливе:
для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин	62	40	35
для дизелей общего назначения	45	40	35
Температура вспышки в закрытом тигле, ° С, не ниже:
вида I	0,2	0,2	0,2
вида II	0,5	0,5	0,4
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более	00,1	00,1	00,1
Содержание фактических смол, мг/100 см3 топлива, не более	40	30	30
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более	5	5	5
Йодное число, г I2/100 г топлива, не более	6	6	6
Зольность, %, не более	00,1	00,1	00,1
Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более	0,20	0,30	0,30
Коэффициент фильтруемости, не более	3	3	3
Плотность при 20 ° С, кг/м3, не более	860	840	830

 

Топлива для умеренной климатической зоны имеют более высокую температуру помутнения и застывания, а топлива для холодных климатических зон – более низкую.

 

 

Требования	Определяющие свойства	Результат
Хорошая воспламеняемость и достаточно полное сгорание	Фракционный состав и цетановое число	Мягкая работа и  лег кий пуск двигателя, высокие мощностные и экономические показатели, допустимые дымность и токсичность отработавших газов

Топливо арктическое имеет температуру застывания минус 55˚С.

Для экспортных топлив, содержание серы не должно превышать 0,1%, фактических смол 25 мг на 100 см3, а зольность не более 0,008%.

Непредельных углеводородов в дизельных топливах практически нет.

В некоторые сорта дизельных топлив практически добавляют 20% каталитического газойля с содержанием ароматических углеводородов.

Экологически чистые дизельные топлива производят из гидроочищенных газойлевых фракций прямой гонки и вторичных процессов. Они не имеют антиокислительных присадок и содержат в себе общей серы не более 0,05%. Такие топлива без антиокислительных присадок имеют низкую химическую стабильность и непригодны для длительного хранения.

Для улучшения качества дизельных топлив на нефтеперерабатывающих заводах добавляют присадки: изопропилнитрат и циклогексилнитрат с целью повышения цетанового числа.

В прямогонных фракциях, в зависимости от перерабатываемой нефти, содержание серы колеблется в пределах:

- для сернистых нефтей от 0,8 до 1,0%;

- в гидроочищенном компоненте от 0,08 до 0,1%.

Городские дизельные топлива с улучшенными экологическими показателями имеют присадки:

- летом антидымные (ЭФАП-Б) или импортную Лубризол 8288;

- зимой депрессорную – сополимер этилена с винилацетаном.

В городских топливах экологические свойства, такие как дымность и токсичность отработавших газов меньше на 30…50% по сравнению с топливами без присадок. Они также отвечают европейским требованиям по содержанию серы.

 

Основные характеристики дизельного топлива, влияющие на его качество

 

Вязкость и содержание воды. Различают так называемое зимнее и летнее дизельное топливо. Основное отличие в температуре предельной фильтруемости ASTM D 6371 и температурах помутнения и застывания ASTM D97, ASTM D2500, указанной в стандартах на это топливо. Производство зимнего топлива обходится дороже, но без предварительного подогрева невозможно использовать летнее топливо при −10 °C, например. Ещё одной проблемой является повышенное содержание воды в дизельном топливе. Вода отслаивается при хранении дизтоплива и собирается внизу, так как плотность дизтоплива меньше 1 кг/л. Водяная пробка в магистрали полностью блокирует работу двигателя. Требования межгосударственного стандарта ГОСТ 305-82 «Топливо дизельное. Технические условия» регламентируют кинематическую вязкость при 20 °C для летних сортов в пределах 3,0÷6,0 сст, для зимних сортов 1,8÷5,0 сст, для арктических 1,5÷4,0 сст. Этот стандарт требует также отсутствия воды во всех марках топлива.

Воспламеняемость от сжатия. Основной показатель дизельного топлива — это цетановое число (Л-45). Цетановое число характеризует способность топлива к воспламенению в камере сгорания и равно объёмному содержанию цетана в смеси с α-метилнафталином, которое в стандартных условиях ASTM D613 имеет одинаковую воспламеняемость по сравнению с исследованным топливом. Температура вспышки, определённая по ASTM D93, для дизельного топлива должна быть не выше 70 °C. Температура перегонки, определённая по ASTM D86, для дизельного топлива не должна быть ниже 200 и выше 350 °C.

Содержание серы. В последнее время в рамках борьбы за экологию жёстко нормировано содержание серы в дизельном топливе. Под серой здесь понимается содержание сернистых соединений — меркаптанов (R-SH), сульфидов (R-S-R), дисульфидов (R-S-S-R), тиофенов, тиофанов и др., а не элементарная сера как таковая; R — углеводородный радикал. Содержание серы в нефти находится в пределах от 0,15% (легкие нефти Сибири), 1,5% (нефть Urals) до 5—7% (тяжёлые битуминозные нефти); допустимое содержание в некоторых остаточных топливах — до 3%, судовом топливе — до 1%. А по последним нормативам Европы и штата Калифорния допустимое содержание серы в дизельном топливе не более 0,001% (10 ppm). Понижение содержания серы в ДТ, как правило, приводит к уменьшению его смазывающих свойств, поэтому для ДТ с ультранизким содержанием серы обязательным условием является наличие присадок.

Порядковый номер согласно принятой ООН системы: 1202, класс — 3.

 

Характеристики дизельного топлива (ГОСТ 305–82)

Показатели	Норма для марок
	Л	З	А
Цетановое число, не менее	45	45	45
Фракционный состав:
50 % перегоняется при температуре, °С, не выше	280	280	255
90 % перегоняется при температуре (конец перегонки), °С, не выше	360	340	330
Кинематическая вязкость при 20 ° С, мм2/с	3,0-6,0	1,8-5,0	1,5-4,0
Температура застывания, ° С, не выше, для климатической зоны:
умеренной	-10	-35	-
холодной	-	-45	-55
Температура помутнения, ° С, не выше, для климатической зоны:
умеренной	-5	-25	-
холодной	-	-35	-
Температура вспышки в закрытом тигле, ° С, не ниже:
для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин	62	40	35
для дизелей общего назначения	40	35	30
Массовая доля серы, %, не более, в топливе:
вида I	0,2	0,2	0,2
вида II	0,5	0,5	0,4
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более	0,01	0,01	0,01
Содержание фактических смол, мг/100 см3 топлива, не более	40	30	30
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более	5	5	5
Йодное число, г I2/100 г топлива, не более	6	6	6
Зольность, %, не более	0,01	0,01	0,01
Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более	0,20	0,30	0,30
Коэффициент фильтруемости, не более	3	3	3
Плотность при 20 ° С, кг/м3, не более	860	840	830
Примечание.  Для топлив марок Л, З, А: содержание сероводорода, водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды — отсутствие, испытание на медной пластинке — выдерживают.

 

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.

Показатели	Норма для марок
	ДЛЭ	ДЗЭ
Дизельный индекс, не менее	53	53
Фракционный состав: перегоняется при температуре, °С, не выше:
50 %	280	280
90 %	340	330
96 %	360	360
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с	3,0-6,0	2,7-6,0
Температура, °С:
застывания, не выше	-10	-35
предельной фильтруемости, не выше	-5	-25
вспышки в закрытом тигле, не ниже	65	60
Массовая доля серы, %, не более, в топливе:
вида I	0,2	0,2
вида II	0,3	-
Испытание на медной пластинке	Выдерживает
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более	3,0	3,0
Зольность, %, не более	0,01	0,01
Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более	0,2	0,2
Цвет, ед. ЦНТ, не более	2,0	2,0
Содержание механических примесей	Отсутствие
Прозрачность при температуре 10 °С	Прозрачно
Плотность при 20 °С, кг/м3, не более	860	845

Таблица 3. Характеристики дизельного экспортного топлива (ТУ 38.401-58-110–94)

 

Физические свойства:

Летнее дизельное топливо: Плотность: не более 860 кг/м³. Температура вспышки: 62 °C. Температура застывания: −5 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180—360 градусов Цельсия. Рост температуры конца выкипания приводит к усиленному закоксовыванию форсунок и дымности.

Зимнее дизельное топливо: Плотность: не более 840 кг/м³. Температура вспышки: 40 °C. Температура застывания: −35 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180—340 °C. Так же зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавление 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/м³. Температура вспышки: 35 °C. Температура застывания: −50 °C.

 

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