Что влияет на стабильность дизельных топлив и способы ее повышения
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Стабильность дизельных топлив характеризуется их способностью противостоять образованию смолистых веществ, в результате чего появляются смолистые отложения и нагары в топливоподающей аппаратуре двигателя, на стенках камер сгорания, на выпускных клапанах и форсунках. Отложение нагара на выпускных клапанах дизельного двигателя приводит к нарушению их посадки и потере герметичности, а в результате появления нагара на продувочных окнах ухудшается продувка цилиндров двигателя. [1]
На стабильность дизельных топлив влияют их фракционный состав, содержание сернистых соединений, количество непредельных и ароматических углеводородов, а также количество и характер смолистых неуглеводородных примесей. [2]
Более полно стабильность дизельного топлива в топливной системе двигателя можно оценить на стендах, моделирующих не только фильтрующие элементы, но и форсунки двигателя. Требуемая температура топлива в форсунках создается электрообогревом металлического блока, заключающего форсунки. [6]
Для оценки стабильности дизельных топлив существуют также стендовые методы, входящие в комплекс методов квалификационной оценки топлив для быстроходных дизелей. [8]
Для оценки стабильности дизельных топлив при хранении применяют методы ускоренного окисления и искусственного старения. Критериями в этих методах служат в основном образование нерастворимых продуктов окисления и изменение цвета топлива. Искусственное старение дизельного топлива осуществляют так же, как бензинов и реактивных топлив. Количество нерастворимых продуктов окисления определяют взвешиванием или по степени пропускания света [17], изменение цвета контролируют колориметрами. [9]
Для оценки стабильности дизельных топлив при хранении нами применялась методика ускоренного окисления [18], согласно которой топливо окисляли в присутствии медного катализатора при 120 С в течение 2 ч в закрытом сосуде. Критериями оценки служило образование осадка, смол и кислот. В табл. 68 приведены данные, характеризующие эту методику. [10]
Очень важно обеспечить стабильность дизельных топлив в условиях длительного хранения. В результате систематического образования твердой фазы, состоящей из продуктов окислительного уплотнения, продуктов коррозии металлов, почвенной пыли и воды, в емкости накапливаются загрязнения. Вследствие значительной вязкости дизельных топлив, особенно при пониженных температурах, мелкодисперсная фаза отстаивается медленно. Значительное содержание ее в топливе приводит к увеличению абразивного износа механических деталей топливной системы двигателя. При этом может происходить повышенный износ топливного насоса и форсунок, заедание плунжеров и засорение распылителей. [11]
В табл. 73 приведены примерные результаты оценки стабильности дизельных топлив в топливной системе на форсуночном стенде, моделирующем топливную систему дизельного двигателя. Результаты оценки топлив, полученные на форсуночных стендах, хорошо совпадают с результатами, полученными в реальных двигателях при длительной их работе. [13]
В данном разделе рассмотрено каталитическое действие металлической меди на окисление дизельного топлива кислородом и влияние содержания серы на окисляемость дизельного топлива. Исследовано влияние адсорбционной очистки, при которой удаляются смолистые вещества и микропримеси, происхождения и сорта дизельного топлива на его окислительную стабильность. Сделана оценка стабильности дизельного топлива по результатам изучения кинетики поглощения О2 с одновременной регистрацией оптической плотности топлива. Рассмотрена кинетика накопления первичных продуктов окисления дизельного топлива. Сопоставлены показатели термоокислительной стабильности дизельных и реактивных топлив, получаемых с применением гидрогенизационных процессов. На базе кинетической модели окисления проведено прогнозирование допустимых сроков хранения дизельного топлива с пониженным содержанием серы при контакте с металлической поверхностью. [15]
Стабильность и надёжность дизельного топлива
Стабильность и надёжность дизельного топлива напрямую влияет на расход бензина и экономичность работы движка. Стабильность солярки влияет и на быстроту износа всех деталей дизельного двигателя.
Если топливо хранили или транспортировали с нарушениями, то это напрямую скажется на «здоровье» дизельного двигателя. Выбор ответственного и честного продавца топлива дело серьезное.
Химическая стабильность дизельного топлива
Состав ДТ определяет его химическую стабильность. ДТ с включением непредельных соединений, таких как алкены и смолы, снижает мощность движка до 20 процентов. Предельное количество содержания смол в ДТ – 5 мг на 100 мл.
Смолы образуются в топливе в результате окисления и конденсации углеводородов при изменении температурного режима или в результате присутствия катализаторов. Требования к таре по перевозке нефтепродуктов строго регламентированы существующим ГОСТом и ТУ. В поверхности тары для перевозки нефтепродуктов исключены металлы переменной валентности – железо, марганец, кобальт и хром.
В лабораторных условиях химическая стабильность топлива оценивается по периоду индукции – отрезку времени до начала окислительного процесса. Индукционный период – период времени, за который в герметически закрытом сосуде топливо не вступает в химическую реакцию с кислородом (при давлении 0,7Мпа и температуре 100 градусов).
Чем больше время индукционного периода, тем выше химическая стабильность дизельного топлива.
Физическая стабильность ДТ
Дизельное топливо, которое не содержит летучих компонентов и посторонних примесей считается физически стабильным. Давление паров в физически стабильном ДТ при температуре 20 градусов не должно превышать 1 кПа. При этом потери ДТ при проветривании резервуара хранения не должны превышать 1.5 кг/м3 от объема паровоздушного пространства.
Нагарообразование, которое ухудшает распыл топлива форсунками, напрямую зависит от физического (фракционного) состава ДТ. Наличие в топливе серы и ее соединений, алкенов и аренов, а также смол, вызывают усиленное образование нагара при сгорании топлива.
Для нормальной работы двигателя важно отсутствие воды в ДТ, она ухудшает смазывающие свойства. По нормативам даже следы присутствия воды в ДТ допустимы в пределах 0,025 процента, и только для летнего вида топлива.
Топливная компания «ExpressDiesel» располагает обширными площадями для хранения ДТ, а также специализированным автопарком для перевозок. Поэтому химическая и физическая стабильность нашего топлива гарантирована правильными условиями хранения и транспортировки. Стоимость на ДТ от нашей компании – самая выгодная в северо-западном регионе.
бензин топливо тормозной смазочный
Стабильность – это способность сохранять заложенные свойства в допустимых пределах, как при эксплуатации, так и при хранении топлива.
Под воздействием внешних факторов в дизельном топливе протекают физические и химические процессы, т.е. происходит испарение, загрязнение механическими примесями и водой, при охлаждении выпадают высокоплавкие компоненты, а также окисление, разложение и конденсация. Кроме этого в топливо попадают пыль из атмосферы, продукты коррозии, нерастворимые вещества, образующиеся в результате окисления.
Различают физическую и химическую 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 лёгкого 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 образования в топливе осадка (мг/100 мл) по ASTM D 2274. Лёгкий газойль каталитического крекинга по химической стабильности существенно уступает прямогонным и гидроочищенным дистиллятным фракциям.
Физическая стабильность обусловлена химическим составом топлива и оценивается по изменению его фракционного состава с течением времени, по потерям при разгонке. Чем больше эти потери, тем меньше физическая стабильность топлива. Дизельные топлива изготавливают из фракций прямой перегонки нефти, добавляя до 20 % продуктов термического и каталитического крекинга, а серу и сернистые соединения удаляют гидроочисткой. Фракционный состав дизельных топлив включает: Л (летнее), З (зимнее), А (арктическое). По ГОСТ 305–82 фракционный состав дизельных топлив оценивается температурой выкипания 50% и 96 % топлива. В первом случае (50 %), температура характеризует пусковые качества дизельных топлив, а также однородность их состава, что влияет на устойчивую работу двигателя. Во втором случае (96 %), температура указывает на наличие в топливе трудноиспаряющихся тяжёлых фракций, ухудшающих смесеобразование, испарение и экономичность работы дизельного двигателя.
Причины окисления дизтоплива и способы замедления процесса
Многие разновидности ДТ производятся из смеси продуктов прямой и вторичной перегонки нефти. Легкие и среднедистиллятные фракции замедленного коксования, каталитического, термического крекинга содержат повышенные количества неустойчивых соединений — непредельных углеводородов, гетероатомных и смолоподобных структур. Особенности состава повышают склонность горючего к окислению при хранении и эксплуатации. Задача повышения его стабильности очень актуальна.
Химическая стабильность топлива — это способность противостоять окислительным процессам, протекающим при хранении. Она оценивается по содержанию осадка в мг/100 мл стандартным ускоренным методом ASTM D 2274. Нормативные сроки хранения солярки — 1 год при температуре до 20 °C и 6 мес. при температуре до 30 °C.
Негативные последствия окисления
Нестабильные компоненты, которые содержатся в ДТ, подвержены деструктивным изменениям. Протекающие при этом параллельно-последовательные реакции характеризуют обобщенным термином — окисление. Наиболее характерные процессы:
Топливо темнеет, теряет товарный вид, а самое главное, ухудшаются его эксплуатационные свойства:
На окисляемость ДТ влияют:
Методы стабилизации
Повысить устойчивость горючего к деструкции можно несколькими способами. Первый вариант — изготавливать его из ценных прямогонных нефтяных фракций, но это экономически нецелесообразно. Метод гидроочистки от сернистых и азотистых соединений лишь частично решает проблему. Наиболее универсальный способ — добавки специальных присадок — ингибиторов-антиоксидантов.
Способностью замедлять или подавлять процессы окисления дизельного топлива обладают соединения разной химической природы — амины, хиноны, алкилфенолы, соли азота, фосфора, их смеси.
Чаще всего используются антиоксиданты марок Агидол-1 (2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол), Агидол-12 (раствор смеси фенолов в толуоле), пара-оксидифениламин. Механизм их действия основан на прерывании цепных свободно-радикальные реакций за счет связывания радикалов и гидропероксидов.
Антиоксиданты добавляют в микро количествах — от тысячных до десятых долей процента. В течение длительного времени они обеспечивают окислительную стабильность ДТ, но практически не влияют на его вязкость, плотность, противоизносные свойства.
В нашей компании вы можете приобрести по доступной цене дизельное топливо от ведущих российских НПЗ крупным и мелким оптом. Вся продукция экологически безопасна, проходит проверку на соответствие действующим стандартам и снабжена паспортами качества. Доставка осуществляется в течение 1-3 дней специализированным транспортом в любую точку Москвы и Московской области.
Научно-Производственное Объединение
Окисление топлив и способы его предотвращения
Химическая стабильность дизельных топлив и бензинов, производимых на отечественных НПЗ достаточно высокая. Однако при производстве печных и котельных топлив в их состав включают нестабильные продукты вторичных процессов. Такие компоненты содержат в своем составе значительное количество непредельных углеводородов (олефинов), склонных к окислению. При взаимодействии с кислородом воздуха и особенно на свету (в результате протекания фотохимических реакций) топливо темнеет и теряет свой товарный вид. Зачастую могут окисляться и прямогонные дизельные фракции, если использовалось низкокачественного сырье или не были соблюдены условия производства.
Автобензины также могут быть склонны к окислению, особенно если они были изготовлены с применением октаноповышающих присадок.
Окисление компонентов топлива не только влияет на товарный вид топлива, но и способствует появлению в его составе соединений, ухудшающих эксплуатационные свойства. В результате окислительных превращений углеводородов различных классов, гетероатомных соединений и смолистых веществ в топливе появляются соединения, склонные к образованию отложений на нагретых поверхностях элементов топливной системы и к забивке фильтров тонкой очистки.
В качестве антиоксидантов используются соединения различных классов: фенолы, нитросоединения, хиноны, соединения серы, азота, фосфора, также применяются антиоксиданты смешанного действия, в которых нередко проявляются синергетические эффекты.
Внешний вид
Нестабильное топливо слева. Топливо с CHIMTEC STAB справа.
Образцы находились под прямыми солнечными лучами в течении 10 дней.
Самым распространенным антиокислителем на рыке является 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол известный под торговой маркой – Агидол-1 (или как его иногда называют – ионол). Продукт представляет собой белые кристаллы, хорошо растворяющиеся в углеводородах.
В российском ассортименте, кроме Агидола-1 (ионола) современным требованиям отвечает еще одна антиокислительная присадка – Агидол-12, содержащая смесь экранированных фенолов в виде раствора в толуоле. По эффективности она близка к ионолу, но удобнее в применении.
Однако эффективность этих продуктов зачастую недостаточна для стабилизации товарного цвета продукта, содержащего значительное количество олефинов или присадок на долгое время.
В качестве более эффективной альтернативы наша компания предлагает антиокислительную присадку – стабилизатор цвета CHIMTEC STAB, позволяющий эффективно предотвращать потемнение топлив, склонных к окислению. При минимальных дозировках (от 100 грамм на тонну) продукт позволяет эффективно сохранять товарный цвет топлива в течение длительного времени. Продукт поставляется в жидком виде, так что является более удобным в применении, чем обычные кристаллические присадки.