Что такое дизельные фракции
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.
Отопление теплиц и промышленных цехов аналогом дизеля
Отопительные котлы в теплицах и промышленных цехах могут работать на разных видах топлива, среди которых широко распространен аналог дизеля — дизельная технологическая фракция ДТф. Ее главное преимущество, которым обусловлено широкое распространение во многих сферах, заключается в повышенной энергоемкости. При сгорании ДТф выделяется большое количество тепла, обеспечивая отопительным установкам высокий КПД.
Дизельная технологическая фракция
ДТФ, или дизельная технологическая фракция — это фракции нефти, которые имеют разную температуру выкипания и смешиваются вместе. Нефтепродукт представляет собой жидкость светло-желтого цвета с маслянистой структурой.
Существует 2 вида ДТф:
Как выглядит дизельная технологическая фракция
Чем отличается ДТФ от дизеля
Главное отличие ДТф от дизеля — повышенное содержание серы. Если качественное дизельное топливо содержит не более 2000 мг/кг сернистых соединений, то в ДТф может быть до 10 000 мг/кг. После гидроочистки количество серы в среднем составляет 1,1%. Подобные примеси увеличивают негативное влияние на окружающую среду, что может проявляться в большом количестве вредных выбросов.
В зависимости от содержания серы ДТф делится на 3 вида:
От содержания серы зависит чистота фракции. Чем меньше сернистых примесей, тем более чистой получается ДТф и тем выше ее температура фильтрации.
Другие отличия топлива ДТф от дизеля:
Различия прослеживаются и во фракционном составе. Аналог дизеля перегоняется при температуре: 150 °C — 10%, 370 °C — 90%. Фракции дизельного топлива имеют другие пределы выкипания: не выше 280 °C — 50%, не выше 360 °C — 95%.
Еще одно важное отличие ДТф от дизтоплива — более низкая стоимость. Поэтому дизельная технологическая фракция позиционируется как дешевый аналог дизеля. По устаревшему ГОСТу 305-82 за ДТф официально был закреплен такой статус, но сегодня документ уже заменен ГОСТ 305-2013. В целом дизельная технологическая фракция является конкурентом не только дизтоплива, но и газотурбинного горючего.
Как производят
В настоящее время выпуском дизельной технологической фракции занимаются некоторые нефтеперерабатывающие предприятие по принятым ТУ. В связи с этим конкретные характеристики нефтепродукта необходимо всегда уточнять в паспорте продукции. Несмотря на разницу в ТУ, производители стремятся производить ДТф, отвечающую следующим требованиям:
Основным документом, по которому производят дизельную технологическую фракцию, считают технические условия ТУ 38.101567-2014. ДТф получают путем смешения дистиллятных дизельных фракций нефти, образуемых при ее перегонке, со вторичными продуктами переработки.
Процесс перегонки нефти
Технология производства не самая сложная, чем объясняется дешевизна и доступность ДТФ. Суть процесса заключается в том, что фракции, выкипающие при разной температуре, затем соединяют вместе: 10% выкипают при 150 °C, а 90% при 370 °C. В качестве вторичных продуктов перегонки чаще выступают газойлевые фракции.
Для улучшения свойств готового нефтепродукта могут добавляться присадки, к примеру, Keroflux 5686, которая понижает температуру замерзания и предельную температуру фильтруемости, улучшает текучесть и препятствует выпадению парафинов при низких температурах.
Свойства, преимущества и недостатки
ДТф позиционируется как недорогое, эффективное и энергоемкое топливо, которое по ряду параметров даже превосходит обычный дизель. Основные преимущества фракции следующие:
За счет низкой предрасположенности к нагару котел для отопления теплицы, работающий на ДТф, будет более износоустойчивым и прослужит длительный срок.
К недостаткам дизельной технологической фракции можно отнести лишь повышенное содержание серы в сравнении с дизельным топливом. Но при качественной гидроочистке удается добиться концентрации сернистых соединений, приемлемой для использования ДТф в больших масштабах. В результате смесь способна сгорать без выделения токсичных выбросов, что снижает нагрузку на окружающую среду.
Почему выгодно использовать ДТФ для отопления теплиц и цехов
Котельная на топливе из дизельной технологической фракции обходится гораздо дешевле, чем электрическое отопление, а также имеет больший КПД. ДТф можно назвать универсальным горючим, которое подходит для использования во многих сферах. Фракция обладает низкой пожарной опасностью, при ее переработке не образуются взрывоопасные концентрации горючих веществ. В условиях промышленного производства это особенно актуально.
Не менее важно, что для хранения ДТф не требуется специальной подготовки. Его можно хранить в обычных условиях с соблюдением обычных (не повышенных) требований пожарной безопасности. Кроме того, для повышения КПД топливного сырья в состав ДТф можно добавлять различные присадки.
Отопление теплицы с помощью тепловой пушки
Низкая коррозионная активность позволяет продлить срок службы отопительной установки, реже проводить ее обслуживание и тратить на это меньше времени. При использовании ДТф не возникают проблемы с запуском отопительной системы после долго простоя. Нельзя забывать и про то, что дизельная технологическая фракция обладает хорошими низкотемпературными свойствами. Это делает отопительные системы более стабильными в условиях пониженных температур.
Преимущества использования ДТф особенно очевидны в сравнении с другими видами горючего. Отопление промышленных теплиц газом — самый дешевый вариант, даже выгоднее ДТф, но только в случае, если рядом находится газифицированная труба. В иных случаях приходится закупать баллоны, что может быть не всегда удобно. Когда нет технической возможности или экономической целесообразности подключения к газовым сетям, а использование электроэнергии невыгодно, использование ДТф очень актуально.
Для организации системы отопления промышленных цехов на ДТф не требуется получать специальное разрешение. Достаточно строго соблюдать общие требования, предъявляемые к помещениям котельной. Дополнительно важно учесть повышенный уровень шума установки, предусмотреть место для хранения запаса горючего и не забыть об удобстве пополнения топливных баков.
Основные требования к котельной на топливе из дизельной технологической фракции:
Котельная на дизельном топливе
Кроме стационарных существуют мобильные котельные на топливе из дизельной технологической фракции. Они оснащены автономным источником электроснабжения и полным комплектом технологического оборудования, включая баки запасы воды и горючего. Мобильные котельные используются как источник постоянного или временного теплоснабжения, актуальны для оперативной подачи тепла и удаленных объектов, а также при невозможности или затрудненности в прокладке труб отопления в теплицах.
Как выглядят мобильные котельные установки
Где ещё используют аналог дизельного топлива
Ввиду дешевизны и энергоемкости дизельную технологическую фракцию используют как аналог светлого печного, судового маловязкого и дизельного топлива. Поэтому ДТф используют как горючее:
ДТф широко применяется в высоко- и среднеоборотистых двигателях газотурбинных установок. Особенность фракции заключается в том, что ДВС с ней легко запускается после долгого простоя, и для этого не требуется никакой подготовки. Это значительно сокращает временные затраты на эксплуатационное обслуживание. Его можно проводить гораздо реже еще и потому, что для ДТф характерна низкая предрасположенность к появлению нагара.
Дизельную технологическую фракцию активно используют в отоплении жилых и складских помещений. На ДТф могут работать моторные лодки. Главное при использовании – обращать внимание на спецификацию двигателя, чтобы в ней была указана допустимость применения в качестве топлива дизельной технологической фракции.
В заключение
Дизельная технологическая фракция — современный аналог дизельного топлива, для которого характерны высокая энергоемкость, низкая стоимость и экологичность. Этим обусловлено широкое применение ДТф во многих сферах, включая отопление теплиц и промышленных цехов. Нефтепродукт обладает большим числом преимуществ: от химической стабильности и коррозионной стойкости до низкого нагарообразования и хороших смазывающих свойств. За счет этого отопительная установка на аналоге дизеля стабильно работает в течение длительного срока, не требуя серьезного эксплуатационного обслуживания.
Печное дизельное топливо
Печное дизельное топливо – это продукт, получаемый из дизельных фракций вторичной перегонки нефти. Характеризуется хорошей текучестью, не имеет специфического запаха, обладает низкой температурой замерзания. Выступает более дешевым аналогом дизельного топлива. Ввиду незначительных отличий от дизеля часто рассматривается как горючее для заправки автомобилей, но на практике это встречается редко ввиду негативного влияния на детали двигателей.
Фракционный (химический) состав
По свойствам печное топливо имеет много общих свойств с дизельным. Но в составе присутствуют различные примеси и органические соединения. Основой же, как и в случае с дизелем, выступают углеводороды. Это основные вещества, определяющие состав и свойства нефтепродукта. В печном топливе присутствуют разные виды углеводородов:
Характеристики
Среди основных характеристик продукта отмечаются:
Ввиду более высокой вязкости, чем у дизельного топлива, печное может вызвать затруднения в работе двигателя, особенно на холоде. Но на работе крупных отопительных узлов повышенная вязкость не сильно сказывается, в отличие от зольности, из-за которой оборудованию требуется систематическая чистка.
Способы получения
Печное дизтопливо получают из вторичных дизельных фракций, образуемых при перегонке нефти. Технология предусматривает небольшие затраты на производство, поскольку сырье для производства имеет невысокую стоимость. Около 10% топлива перегоняется при температуре не ниже 160 °C, а остальные 90% – при 360 °C. Для изготовления может применяться отработанное масло. Оно подвергается минимальной обработке, поскольку уже имеет все необходимые свойства.
Способы (область) применения
Печное топливо применяется в промышленных печах и стационарных паровых котлах. Основное назначение – отопление частных домов, промышленных объектов и сельскохозяйственных предприятий. Темное применяется для бытовых нужд, а светлое больше подходит для промышленного применения. В сельскохозяйственной отрасли топливо используют в процессе производства кормов, консервирования, а также сушки зерна и фруктов.
Виды печного топлива
Основная классификация разделяет печное топливо на темное и светлое. Они различаются вязкостью, температурой горения и количеством примесей в составе. В светлом их меньше, чем в темном. Еще светлое топливо обладает более высокой теплоотдачей, поэтому его активно используют в современных котлах и в тепловых генераторах в сельскохозяйственной сфере. Темное топливо чаще применяется в печах с предварительным испарением. Для современных печей оно не подходит, поскольку они просто не будут на нем работать.
У темного и светлого печного топлива есть свои плюсы:
В зависимости от содержания серы печное топливо делится на 2 вида:
При сгорании сера вступает в реакции, образуя агрессивные вещества, которые ускоряют износ оборудования из-за коррозии. Это может быть особенно критично для двигателей. Поэтому печное топливо допустимо использовать в механизмах и оборудовании, которые допускают высокое содержание серы до 0,5% или 0,5-1%.
Особенности транспортировки и хранения
Для транспортировки используют автоцистерны, бензовозы и железнодорожный транспорт (в бочках). Хранить продукт необходимо в месте, недоступном для солнечных лучей, при средней влажности воздуха. Для этого выбираются специальные герметичные резервуары. Они не позволяют топливу испаряться и помогают сохранить его эксплуатационные характеристики. При хранении важно предотвратить воздействие на топливо экстремально низкой и высокой температуры.
Регламентирующие документы (ГОСТы, ТУ)
Главный регламентирующий документ – ГОСТ EN 116 «Топлива дизельные и печные бытовые». Еще печное топливо может производиться в соответствии с техническими условиями (ТУ).
Нефтяные фракции
Современная цивилизация строится на использовании углеводородов, в частности нефти и продуктов ее переработки. При этом значение данного полезного ископаемого не ограничивается лишь тем, что оно является источником моторного топлива. Напротив, существуют целые промышленные производства – нефтеперегонные и нефтехимические, которые имеют большое значение для экономики нашей страны, а продукты перегонки нефти в последующем используются практически в каждой отрасли народного хозяйства.
Массовое использование нефтепродуктов – явление, которое имеет свои корни в относительно недавнем прошлом. По сути, до XIX века нефтяные промыслы были единичными и использовали «черное золото» в основном в качестве освещения и отопления. Однако было вполне очевидно, что именно развитие нефтяной промышленности обеспечит технологический прорыв человечества. Недаром известный русский ученый Д. И. Менделеев сравнивал использование нефти для отопления со сжиганием для этих целей ассигнаций (бумажных денег).
В то же время следует понимать, что сырая нефть в чистом виде, которая добывается в скважинах, практически не имеет применения, по крайней мере, на сегодняшний день. Используются же продукты переработки, а для ее осуществления необходимо наличие развитых нефтеперерабатывающих мощностей.
Что такое фракционный состав нефти
Нефть – уникальное природное полезное ископаемое, которое представляет собой черную жидкость маслянистой консистенции, имеющую специфический вид и запах. На сегодняшний день нет единого научного мнения о ее происхождении в природе. Так, наиболее популярная теория гласит, что процессы нефтеобразования проходили миллионы лет, а само полезное ископаемое являет собой остатки органических веществ. Иными словами, нефть образовалась из очень древних живых организмов.
Несмотря на то что данная теория получила всеобщее признание, отдельные ученые заявляют, что этот природный ресурс имеет абиогенное происхождение. Иными словами, нефть есть результат химического и физического воздействия высоких температур и давления на неорганические вещества.
Это полезное ископаемое крайне неоднородно распространено по планете. Так, наиболее крупные месторождения приходятся на районы Персидского и Мексиканского заливов, Западную Сибирь, Каспий, Норвежское море и т. д. На сегодняшний день многие из них близки к исчерпанию, что заставляет правительства и нефтяные компании проводить усиленную геологоразведку и совершенствовать методы нефтедобычи для разработки более труднодоступных участков залегания ресурса.
Нефть имеет крайне сложный химический состав. По сути, она состоит из огромного количества различных соединений, обладающих разной молекулярной массой. На сегодняшний день не существует методик, которые бы позволили получать из нефти-сырца необходимый конечный продукт. Однако возможно разделение ее на фракции, углубленная переработка которых позволяет решить данную проблему.
По сути, фракция нефти представляет собой определенную группу соединений, объединенных общими химическими свойствами. Основной их особенностью выступает тот факт, что выкипают они только в определенном температурном интервале. Это их свойство позволяет осуществлять процесс ректификации, то есть первичной перегонки нефти. При использовании различных методов очистки происходит вторичная перегонка для получения более качественного продукта.
В соответствии со стандартами, принятыми в нефтеперерабатывающей промышленности, существует определенная градация фракций. Так, они бывают:
В их число входят петролейная и бензиновая фракции. Они образуются при температуре до +140 градусов.
Считаются лигроиновые, керосиновые и дизельные. Вместе с легкими они относятся к светлым нефтяным фракциям.
При высокой температуре, составляющей более +350 градусов, и в условиях вакуума образовывается мазут (темная фракция). Из него путем углубленной перегонки получают вакуумный газойль, а также гудрон в качестве остатка.
Виды и свойства нефтяных фракций
Современные методы нефтепереработки позволяют проводить ректификацию сырой нефти для получения соответствующих фракций. Они имеют разные физико-химические свойства и, соответственно, применяются в различных отраслях промышленности и сферах народного хозяйства. Разберем каждую фракцию более подробно.
Петролейная
Является наиболее быстровыкипаемой фракцией и выделятся при ректификации одной из первых. Также она известна под некоторыми другими названиями. Несколько устаревшим среди них является термин «петролейный эфир», что говорит о летучести и легкости этих нефтяных соединений. Название «масло Шервуда» более распространено в западных странах.
Петролейный эфир состоит из легких углеводородов, преимущественно пентанов и гексанов. По своему внешнему виду он представляет собой несколько маслянистую совершенно бесцветную жидкость, плотность которой довольно низкая.
Температуры, при которых происходит выделение петролейной фракции, также весьма небольшие и составляют от +45°С до +70°С для легкого эфира и от +70°С до +100°С для тяжелого.
Масло Шервуда используется, в первую очередь, в качестве растворителя, в том числе и в нефтеперерабатывающей промышленности, а также представляет собой довольно экологичное и дешевое топливо для небольших горелок и зажигалок.
Бензиновая
Состав бензиновой фракции намного более сложный по сравнению с петролейной. В ее числе элементы на парафиновой основе, такие как: циклогесксан, метилциклопент и некоторые другие. В целом, имеется более 200 различных химических веществ.
Следует отметить, что количество различных видов углеводородов в составе бензиновых соединений может быть различным, равно как и октановое число. Оно непосредственно зависит от качества нефти из конкретного месторождения. Для повышения качества конечного продукта нередко используется нефтяная смесь.
Получают соединения бензинового типа при температуре от +100°С до +140°С.
Продукты углубленной переработки используются для получения топлива для двигателей внутреннего сгорания (тот же автомобильный бензин), а также ароматических эфиров, используемых в нефтехимической промышленности.
Лигроиновая
За счет того, что содержание нафтенов в ней значительно превышает количественное число парафинов, эта фракция также известна под названием «нафта». Кроме этого, она содержит большое количество ароматических эфиров.
Температура, при которой возможно вскипание нафты, составляет от +140°С до +180°С. Здесь же следует отметить, что в ее составе довольно большое естественное содержание серы.
Лигроиновые фракции используют для того, чтобы получить керосин и реактивное топливо. Кроме этого, из тяжелой нафты получается бензин с высоким октановым числом. В промышленности ее используют в качестве растворителя.
Любопытный факт, что до того момента, как стали использовать специальное дизельное топливо, именно нафта применялась для изготовления топливных смесей для тракторов, грузовиков и проч.
Керосиновая
В состав керосиновой фракции входят углеводородные соединения с углеродным числом от 6 до 12. При этом в ней отмечается повышенное содержание изопарафинов. И, напротив, содержание ароматических углеводородов относительно низкое.
Получают ее при температуре от +180°С до 315°С.
Данная фракция является основной для получения качественного реактивного топлива, для чего используется метод гидрокрекинга.
Кроме этого, она применяется для изготовления керосина, получаемого в качестве топлива для осветительных фонарей, а также уайт-спирита – широко распространенного в промышленном производстве растворителя.
Дизельная
Дизельное топливо получают из нефти при температуре кипения от +220°С до +350°С. Применяется в дизельных двигателях. В своем составе содержит циклогексаны и циклопентаны. Отмечается большое количество нафтенов при небольшом содержании ароматических углеводородов. В зависимости от качества нефти в дизельном топливе может присутствовать небольшое число органических веществ.
Следует отметить, что двигатели подобного типа используются в транспортных средствах, которые применяются для работы в довольно суровых климатических условиях. При низких температурах дизельное топливо может застыть. Чтобы этого не произошло, при нефтеперегонке используются методы дополнительной дефрагментации для снижения количества содержания в нем нафтенов. Также качество дизеля повышается за счет применения катализаторов гидроочистки, что, впрочем, относится ко всем легким фракциям.
Мазут
Открывает класс тяжелых нефтяных фракций. Его получают при температуре от +350°С до +500°С. При этом используется метод вакуумной перегонки.
Мазут представляет собой вязкую субстанцию с температурой застывания от +10°С до +40°С.
Его состав многокомпонентен. Так, имеются сложные углеводороды с молекулярной массой до 1000. Кроме этого, присутствуют нефтяные смолы. Имеются органические соединения.
Практическое использование мазута зависит от степени его вязкости. Согласно стандартам по этим критериям выделяются три его вида. Все из них используются в качестве топлива на ТЭЦ и небольших теплоподстанциях.
Гудрон
Эта фракция являет собой остаток после выкипания всех остальных. Гудрон содержит большое количество всевозможных примесей и тяжелых металлов. Кроме этого, в его составе имеются парафины, нафтены, ароматические углеводороды невысокого качества.
Остаток после ректификации нефти имеет широкое промышленное применение. Так, из него делают технологический кокс и битум, которые используются при строительстве автодорог и в строительной сфере.
Методы определения фракционного состава нефтепродуктов
Такое сложное по своему составу полезное ископаемое как нефть имеет разное качество. Оно зависит от конкретного месторождения. Кроме этого, даже в пределах одного из них нефть в разных слоях залегания также имеет неоднородный состав. В этой связи анализ фракционного состава нефтепродуктов имеет принципиальное значение в нефтеперерабатывающей промышленности.
Сегодня на территории стран СНГ действует единый стандарт этой процедуры, установленный межгосударственным ГОСТом 2177-99, который полностью соответствует международному ISO 3405-88.
Так, выделяется два метода определения наличия фракционного состава нефти.
Применяется для легких фракций нефти. Для этого используется специальный прибор, который изготовлен из особого закаленного стекла, способный выдержать высокую температуру.
Сам метод заключается в планомерном нагревании испытуемого образца (примерно 100 мл нефтепродукта). При этом при помощи специальных формул и графиков фиксируется начало и окончание парообразования, а также объем полученного продукта в рамках каждого температурного диапазона.
Принцип проведения исследования аналогичен тому, что используется в методе А, однако в качестве оборудования используются специальные приборы, которые создают крайне высокие температуры в условиях вакуума. Применяется для определения состава тяжелых фракций.