Что такое дизель топливо
Дизельное топливо
Ди́зельное то́пливо (устар. соляр, разг. солярка, соляриум) — жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти.
Название «солярка» происходит из немецкого Solaröl (солнечное масло) — так ещё в 1857 году называли более тяжёлую фракцию, образующуюся при перегонке нефти. Фракция названа так в связи с желтоватым цветом.
Содержание
Применение
Основные потребители дизельного топлива — железнодорожный транспорт, грузовой автотранспорт, водный транспорт, военная техника, сельскохозяйственная техника, а также в последнее время и легковой дизельный автотранспорт. Кроме дизельных двигателей, остаточное дизельное топливо (соляровое масло) зачастую используется в качестве котельного топлива, для пропитывания кож, в смазочно-охлаждающих средствах и закалочных жидкостях, при механической и термической обработке металлов.
Основные характеристики топлива
Различают дистиллятное маловязкое — для быстроходных, и высоковязкое, остаточное, для тихоходных (тракторных, судовых, стационарных и др.) двигателей. Дистиллятное состоит из гидроочищенных керосино-газойлевых фракций прямой перегонки и до 1/5 из газойлей каткрекинга и коксования. Вязкое топливо для тихоходных двигателей является смесью мазутов с керосиново-газойлевыми фракциями. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/кг (10180 ккал/кг).
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
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
Порядковый номер согласно принятой ООН системе: 1202, класс — 3.
Физические свойства
Летнее дизельное топливо: Плотность: не более 860 кг/м³. Температура вспышки: 33 °C. Температура застывания: −5 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 40—250 градусов Цельсия. Рост температуры конца выкипания приводит к усиленному закоксовыванию форсунок и дымности.
Зимнее дизельное топливо: Плотность: не более 840 кг/м³. Температура вспышки: 30 °C. Температура застывания: −35 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 40—200 °C. Также зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавлением 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: 25 °C. Температура застывания: −50 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 35—180 градусов Цельсия. Пределы кипения арктического топлива примерно соответствуют пределам выкипания керосиновых фракций, поэтому данное топливо — по сути утяжеленный керосин. Однако чистый керосин имеет низкое цетановое число 35-40 и недостаточные смазывающие свойства (сильный износ ТНВД). Для устранения данных проблем в арктическое топливо добавляют цетаноповышающие присадки и минеральное моторное масло для улучшения смазывающих свойств. Более дорогой способ получения арктического дизельного топлива — депарафинизация летнего дизельного топлива.
Альтернативы традиционному дизельному топливу
Биодизель
Биодизель — смесь метиловых эфиров жирных кислот, сходная по физическим и химическим свойствам с дизельной фракцией из нефти. Биодизель имеет цетановое число не менее 51 (по сравнению с обычным дизельным топливом 42—45), температуру вспышки более 150 °C, имеет хорошие смазочные характеристики. Главный недостаток — ограниченный срок хранения после изготовления — не более 3 месяцев вследствие бактериального разложения. В то же время данное свойство является одним из главных преимуществ — в случае утечек биодизельного топлива оно подвергается полному биологическому распаду без ущерба окружающей среде.
Эмульгированное дизельное топливо
Но добавление воды в дизельное топливо катастрофично. Для форсунок с высоким давлением (как у CDI) вода и сера является агрессивным элементом. При высоком давлении и воде в составе топлива образуется серная кислота, которая губит прецизионные каналы. Кроме того, при попадании картерных газов в масло сера сокращает срок его службы. Поэтому в инструкциях импортных автомобилей производители пишут, что срок замены масла в странах бывшего СССР (где ещё продается соляр с серой в 0,2 %) сокращается вдвое. Кроме того, кислоты сокращают срок службы катализаторов и сажевых фильтров.
Экспорт и внутреннее потребление в России
Дизельное топливо занимает третье место после нефти и газа в структуре экспорта России (в денежном выражении).
Что такое дизельное топливо: состав, производство, характеристики и применение
К самым востребованным нефтепродуктам относится дизельное топливо (ДТ, дизтопливо). Применяется в качестве горючего во многих сферах. Ввиду экономичного расхода по спросу не уступает, а иногда даже превосходит бензин. В связи с этим предлагаем подробнее изучить, что такое дизельное топливо, из чего и как его производят, а также марки и сферы применения.
Состав дизельного топлива
Если рассматривать, из чего делают дизельное топливо, то однозначно можно сказать – из нефти. В составе продукта смесь углеводородов:
Дополнительно дизтопливо может содержать смолы, соединения серы, вода, механические примеси, а также красители (кроме зеленого и голубого) и вещества-метки. Допускается добавление присадок, но не металлосодержащих (не касается антистатических). Конкретный химический состав зависит от ряда факторов:
На что влияет состав дизельного топлива
Содержание углеводородов и других веществ влияет на свойства и особенности применения дизтоплива:
Технология производства дизельного топлива
Дизтопливо – это вязкая жидкость цвета, который зависит от количества смол в составе. Оттенок может быть от желтого до светло-коричневого. Горючее получают путем перегонки нефти. Сырье нагревают до нужной температуры, и из него выкипают определенные фракции, не только дизельные.
Газойлевые и керосиновые фракции – то, из чего преимущественно состоит дизельное топливо. Для них характерны высокие температуры кипения – 180-360 °C. Для каждой марки дизтоплива установлены температурные значения выкипания:
Указанные температуры характеризуют фракционный состав дизельного топлива, установленный п. 5.2 ГОСТ 305-2013. Фракции определяют в соответствии с ГОСТ ISO 3405-2013. Не допускается, чтобы температуре перегонки была ниже 200 °C и выше 360 °C. Знать фракционный состав важно, поскольку это помогает определить, насколько качественно будет сгорать топливо, какой будет токсичность отработанных газов и степень дымности.
Установка для производства дизельного топлива
Если говорить о том, как получается дизельное топливо, то можно выделить следующие основные этапы:
Как работают ректификационные колонны
Здесь нужно сказать, что такое гидродизельное топливо. Оно представляет собой гомогенизированную (однородную) водотопливную эмульсию (ВТЭ), применение которой помогает уменьшить выбросы в атмосферу вредных веществ NO и CO и повысить коэффициент сжигания топлива.
Какие виды дизельного топлива существуют
Дизтопливо классифицируется по сезону, когда его рекомендовано использовать. Разница заключается в максимальной температуре, до которой применение нефтепродукта не приводит к засорению топливной системы из-за кристаллизации. Если говорить о том, какие марки дизельного топлива выпускает наша промышленность, то это будут:
Зимнее дизтопливо можно получить путем добавления в летнее специальных депрессорных присадок, которые снижают температуру застывания и незначительно влияют на температуру предельной фильтруемости. Самый дорогой способ получения арктического топлива – депарафинизация летнего, т. е. очищение от парафинов, выступающих причиной кристаллизации при низкой температуре окружающей среды.
Какие виды дизельного топлива бывают по экологичности:
Дополнительно дизтопливо классифицируется на экологические классы, зависящие от содержания серы:
Основные характеристики дизельного топлива
Теперь ответим на вопрос, чем характеризуется дизельное топливо. К главным параметрам горючего относятся:
Цетановое число
Если для бензина основная характеристика – октановое число, то для дизельного топлива – цетановое. В бензиновом двигателе воспламенение происходит от искры, а в дизеле – от силы сжатия. Оба числа отражают, насколько быстро топливовоздушная смесь воспламеняется в цилиндрах двигателя. По-простому это задержка по времени между поступлением смеси в цилиндры и ее зажиганием от сжатия.
Цетановое число варьируется в пределах 40-55, оптимальное значение составляет 48-51, а минимальное рекомендованное в соответствии с п. 5.2 ГОСТ 305-2013 для всех марок равно 45. При значении менее 40 горючее считается некачественным. Двигатель в таком случае будет работать нестабильно, что проявится в падении мощности и детонации. Повышенное цетановое число – тоже не норма. При уровне более 60 топливовоздушная смесь просто не успевает сгорать в цилиндрах, что ведет к повышенному расходу и увеличению дымности выхлопов.
В Европе цетановое число должно быть не менее 54-56, а в России стандарты менее строгие, допускают использование топлива с числом 45 (для зимнего ДТ). Метод испытания для определения показателя должен отвечать требованиям ГОСТ 32508-2013.
Как цетановое число определяет степень воспламеняемости
Плотность
Показатель плотности определяет объем топлива в генераторе. При достаточной плотности горючее способствует большему выделению тепловой энергии. Нормативные значения для дизтоплива при 15 °C составляют не более:
Кинематическая вязкость
Под вязкостью понимают способность топлива противостоять перемещению одного слоя относительно другого. В технических характеристиках обычно указывается кинематическая вязкость. От нее зависит то, насколько результативным будет распыление топлива. Если вязкость превысит установленную норму, то горючее будет распыляться некачественно. В результате повышается риск преждевременного износа и увеличенного истирания деталей.
Значения вязкости при 20 °C для разных видов дизельного топлива по ГОСТ 305-2013:
Температура вспышки в закрытом тигле
Безопасность использования дизтоплива определяется температурой вспышки. В соответствии с ГОСТ 305-2013 она ограничивается следующими значениями:
Массовая доля серы
Содержание серы в разных видах нефтепродуктах сегодня строго нормируется. Это связано с усиленной борьбой за экологию. Сера опасна для окружающей среды, а также приводит к образованию коррозии, повышенному нагару и износу внутренних элементов двигателя и топливной системы.
Массовая доля сернистых соединений ограничивается 2000 мг/кг. Но при производстве дизтоплива нужно учитывать, что при слишком низком уровне серы горючее теряет свои смазочные свойства. В таком случае в состав топлива обязательно добавляются специальные смазывающие присадки.
Зольность
При сгорании топлива образуется зола, содержащая минеральные вещества. Попадая в места между трущимися деталями, она вызывает усиленный износ. Особую опасность представляет кварц, приводящий к абразивному износу прецизионных элементов топливного насоса и форсунок. По этой причине уровень зольности тоже ограничивают. Для дизтоплива она составляет не более 0,01%.
Кислотность
По ГОСТ 305-2013 кислотность KOH на 100 см3 составляет не более 5 мг. Это важно, поскольку кислоты приводят к коррозии деталей двигателя и топливной системы. Подобный процесс вызывают минеральные кислоты и щелочи, используемые при производстве дизтоплива. Их нельзя удалить полностью, поэтому количество подобных веществ ограничивают.
Содержание воды
Вода в составе дизельного топлива содержится во взвешенном состоянии и в виде эмульсии. Капельки заполняют поры хлопчатобумажных фильтров, прекращая доступ топлива к насосу. При снижении температуры до уровня ниже 0 °C вода замерзает, и мелкие кусочки льда тоже забивают фильтры и топливопроводы.
В связи с этим максимальное содержание воды по ГОСТ 305-2013 составляет 200 мг/кг. Превышение этого показателя приводит к тому, что вода отслаивается и собирается в нижней части, поскольку имеет более высокую плотность. Из-за образования водяной пробки в магистрали блокируется работа двигателя.
Предельная температура фильтруемости
Предельная температура фильтруемости определяется в соответствии с ГОСТ 22254-92 и ГОСТ EN 116-2013. По ГОСТ 305-2013 показатель составляет:
Как определяют предельную температуру фильтруемости
Для районов с умеренным климатом установлена классификация дизтоплива на сорта с разной предельной температурой фильтруемости:
Для районов с холодным климатом горючее разделяется на другие классы, различающиеся температурой помутнения и предельной температурой фильтруемости. К зимним маркам относятся классы 0-3, к арктическим – 4.
Дизельное топливо
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.
Дизельное топливо (ГОСТ 305-82) получают компаундированием прямогонных и гидроочищенных фракций в соотношениях, обеспечивающих требования стандарта по содержанию серы.
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.
Экологически чистое дизельное топливо выпускают по ТУ 38.1011348-89.
Экологически чистое топливо 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.
Добавка присадок в городское дизельное топливо снижает дымность и токсичность отработавших газов дизелей на 30-50 %.
Депрессорные присадки, улучшающие низкотемпературные свойства топлива представляют собой, в основном, сополимеры этилена с винилацетатом зарубежного производства.
Дизельное топливо европейский стандарт EN 590 действует в странах Европейского экономического сообщества с 1996 г.
Стандарт предусматривает выпуск дизельного топлива для различных климатических регионов.
Дизельное топливо
Дизельное топливо (ДТ) – это нефтепродукт, используемый как топливо для ДВС, т. е. двигателей внутреннего сгорания. Является одним из самых известных и востребованных среди существующих сегодня. ДТ получают при первичной переработке нефти после отгона из нее определенных фракций.
Фракционный (химический) состав, особенности и характеристики дизельного топлива (ДТ)
Традиционно дизельное топливо представляет собой комбинацию газойлевых и керосиновых фракций нефти. В основе нефтепродукта смесь углеводородов, выкипающих при температуре 180-360 °C. В зависимости от вязкости выделяют 2 вида дизтоплива:
Цетановое число
Качество горючего отражает цетановое число. Этот показатель отражает время, которое происходит до возгорания топливной смеси в двигателе. Для легковых автомобилей число должно быть не менее 42, для тяжелой техники – от 48. Слишком высокие показатели (больше 60) не рекомендованы. Топливо не успевает сгореть, что ведет к дымным выхлопам и повышенному расходу.
Марки топлива
Дизтопливо классифицируется на несколько видов:
Основная разница между указанными видами заключается в температурных показателях. Зимнее топливо дороже, но оно необходимо, поскольку летнее дизтопливо зимой просто загустевает. Во всех перечисленных марках не должна содержаться вода, поскольку водяная пробка в магистрали приводит к остановке работы двигателя.
Характеристики летних марок:
Характеристики межсезонных марок:
Характеристики зимних марок:
Характеристики арктических марок:
Способы получения дизельного топлива (ДТ)
Для получения дизельного топлива нефть подвергают переработке с использованием ректификационных колонн, где она нагревается до нужной температуры и делится на фракции. Дизельная фракция – около четвертой части – получается при нагреве до 180-360 °C. Остальное получают в результате крекинг-процессов с катализаторами в виде металла, водорода или температуры. На этапе крекинга получают до 80% объема дизельного топлива. В конце его подвергают щелочной очистке от примесей.
Способы (область) применения и виды
Дизтопливо используют в качестве горючего для транспорта:
В тихоходных агрегаторах часто используют один из аналогов дизельного топлива – соляровое масло (в народе «солярка»). Их часто сравнивают между собой, но солярка – отдельный нефтепродукт, выступающий лишь частью дизтоплива.
Использование солярового масла в ДВС не слишком эффективно, но ввиду невысокой стоимости его активно применяют в быту, строительстве и на производстве. Солярка может использоваться как горючее на котельных. Дополнительно она применяется для пропитки кожи, в обработке металла, а также как смазочно-охлаждающее средство или закалочная жидкость.
Особенности транспортировки и хранения
Дизельное топливо транспортируют по правилам перевозки опасных грузов. Используется водный, воздушный, железнодорожный и автомобильный транспорт. Последний считают наиболее удобным и доступным. Для перевозки используют автоцистерны вместимостью до 1500 л.
Регламентирующие документы (ГОСТы, ТУ)
Дизельное топливо ЕВРО производится в соответствии с ГОСТ 32511-2013 (EN 590:2009), а обычное – по ГОСТ 305-2013.
Все о дизельном топливе
Представленный продукт является самым известным и востребованным среди всех существующих видов нефтепродуктов. Раньше было невозможно производить дизтопливо должного качества, соответствующее требования экологии, из-за несовершенных технологий. Однако в современном мире данная проблема полностью решена. Производимое дизельное топливо отличается высокими характеристиками для использования, и безопасностью относительно экологической стороны вопроса.
Основные характеристики дизтоплива:
Показатель качества дизтоплива может увеличить или уменьшить срок службы фильтров. Чем больше в топливе добавок, воды и парафинов – тем прерывистее будет подача энергии. От части данного состава зависит токсичность выхлопных газов, полнота сгорания смеси и уровень смрадности.
Также нужно обратить внимание на выбор топлива в зависимости от времени года. Виды дизельного топлива:
В погоне за высокими свойствами топлива, большинство людей забывают о сезонности температуры дизтоплива и его соответствия требованиям, при которых будет работать генератор. Тем не менее, если устройство постоянно используется на открытом воздухе, тогда необходимо дизтопливо подбирать по погодным условиям.
Благодаря этому, сфера эксплуатации дизельного топлива существенно расширилась. Главными пользователями горючего является сельскохозяйственное и строительное оборудование, железнодорожный, сухопутный и водный транспорт. Двигатели, функционирующие на дизеле, активно устанавливаются на технологическое оборудование и электростанции.
Когда речь идет о работе техники с огромным потреблением энергии, применение дизтоплива становится намного выгодней и технически оправданным. Главными преимуществами данного решения являются:
Главной качественной характеристикой каждого ДТ является цетановое число. Именно этот показатель говорит о воспламеняемости и времени, которое необходимо для воспламенения топлива в моторном цилиндре. Усредненным показателем для дизтоплива является от 40 до 50 единиц. Если данная характеристика снижена, то также снижается и скорость возгорания. Если цетановое число меньше 40, то отмечается как задержка в горении, так и быстрое увеличение давления в камере, наряду с повышением износа двигателя.
По стандартам, принятым в России, качественное горючее должно быть с цетановым числом от 48 до 51, для дизтоплива данный параметр составляет от 51 до 55 единиц. Если показатель более 60, то двигатель не может сжигать горючее с достаточной полнотой, что влечет за собой высокую задымленность выхлопов и ускорение расхода ДТ.
Виды дизтоплива
Соответственно с техническими регламентами нашей страны ДТ классифицируется с показателями максимально допустимого содержания серы и температурой его эксплуатации. В первой ситуации во внимание берутся такие показатели: