Библиографическое описание:

Коротких Ю. С., Пуляев Н. Н. Влияние цетаноповышающих присадок на работу двигателей, работающих на дизельных топливах [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы IV междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2016 г.). — СПб.: Свое издательство, 2016. — С. 91-94.



The article describes the impact of the application technopolises of additives on the diesel engines.

Keywords: Euro-6, Euro-5, hazardous substances, diesel fuel, cetane number, additives cyanopolyyne

С развитием автомобилестроения и ужесточением экологических требований к транспортным средствам производство современных дизельных топлив становится невозможно без применения разнообразного количества присадок с целью обеспечения требуемого уровня их эксплуатационных свойств [1].

Так, с 1 января 2016 года в Евросоюзе действует топливный стандарт Евро-6, требования которого ужесточают содержание вредных веществ в отработавших газах (таблица 1).

Россия отстает от Евросоюза с введением нормы Евро-6, так как в данный момент проходит внедрение Евро-5, который номинально введен в нашей стране с 1 января 2014 года, а обязательным стал лишь с 1 января 2016 года [2].

Таблица 1

Требования ккачественным показателям дизельного топлива

Характеристика дизельного топлива

Единица измерения

Нормы вотношении

Класс 2

Класс 3

Класс 4

Класс 5

Массовая доля серы, не более

мг/кг (ppm)

500

350

50

10

Массовая доля полициклических ароматических УВ, не более

%

-

11

11

8

Цетановое число, не менее

-

45

51

51

51

Цетановое число для холодного и арктического климата, не менее

-

-

47

47

47

Предельная температура фильтруемости, не выше

для холодного климата

%

-20

-20

-20

-20

для арктического климата

-38

-38

-38

-38

Смазывающая способность, (диаметр пятна износа), не более

мкм

460

460

460

460

Высокооборотные дизельные двигатели современных автомобилей, рассчитаны на топливо с цетановым числом 51–55 единиц, то есть на горючее, соответствующее стандарту «ЕВРО». Однако мощности отечественных нефтеперерабатывающих заводов не позволяют изготавливать топливо с таким цетановым числом.

В таблице 2 приведены значения цетановых чисел дизельных топлив, которые производятся на ряде нефтеперерабатывающих заводов РФ [3, 4].

Таблица 2

Значения цетановых чисел дизельных топлив некоторых НПЗ РФ

Производитель

Цетановое число

ОАО «Уфимский НПЗ»

50

ОАО «Куйбышевский НПЗ»

50

ОАО «Новокуйбышевский НПЗ»

48

ЗАО «Рязанская НПК»

48

ОАО «Орскнефтеоргсинтез»

48

Из таблицы следует, что значения цетановых чисел дизельных топлив, производимых в настоящее время нефтеперерабатывающими заводами, не отвечают требованиям Европейского стандарта ЕN-590, согласно которому значение цетанового числа не должно быть менее 51,0 ед.

«Недостаток» цетанового числа по всем заводам страны в среднем составляет 2–3 ед. Его повышение на 2 ед. достигается введением в топливо до 0,1 % масс. промотора воспламенения.

В связи с этим, для дизельных топлив большое значение имеют присадки, повышающие их цетановое число.

Цетаноповышающие присадки или промоторы воспламенения — вещества органического происхождения, позволяющие уменьшить период задержки самовоспламенения топливной смеси [5].

В РФ разрешены к применению импортные цетаноповышающие присадки Kerobrisol EHN, Paradine-668, DII-3, Dodicet 5073, ADX 743, а также отечественные 25 присадки Миакрон-2000, Цетамикс и ЦГН [6]. Основным действующим веществом этих присадок является нитраты.

В настоящее время на рынке представлен достаточно широкий ассортимент цетаноповышающих присадок, основу которых составляют пероксиды и нитраты алифатических или циклических спиртов, а также парафины [6]. Присадки на основе пероксидов имеют, как правило, высокую стоимость, но при этом являются более экологичными и безопасными в отличие от использования нитратов. Эффективность присадок на основе нитратов и пероксидов практически одинакова, хотя пероксиды по эффективности уступают нитратам. Недостатками присадок на основе пероксидов являются присущая им невысокая стабильность и повышенное смолообразование содержащих их топлив [6].

Увеличение цетанового числа с 45 до 51 единицы привело к изменениям в топливной системе дизельного двигателя одновременно с уменьшением выброса вредных веществ за счет более полного сгорания горючей смеси. Увеличение цетанового числа также поддерживает более мягкое горение и снижение дымности отработанных газов [5].

Цетаноповышающие присадки действуют на начальных стадиях процесса горения за счет легкого распада их молекул. При распаде молекул, входящих в состав промоторов воспламенения нитратов или пероксидов, по связям O-O и O-N с энергией активации около 150 кДж/моль, образуются свободные радикалы, которые инициируют воспламенение топлива.

Однако, на основании результатов проведенных исследований, при добавлении промоторов воспламенения в дизельное топливо может увеличиваться значение диаметра пятна износа на 15–24 % [6], то есть происходит ухудшение смазывающей способности дизельного топлива.

Этот эффект объясняется тем, что цетаноповышающая присадка обладает повышенными окислительными свойствами, которые уменьшают период задержки воспламенения топлива. Попадая в зону трения продукты реакции окисления вызывают повышенный износ пары трения [7]. В связи с этим, для улучшения противоизносных свойств дизельного топлива необходимо введение противоизносной присадки [6].

Для производства дизельного топлива ЕВРО по ГОСТ Р 52368 на российских НПЗ используются как отечественные, так и зарубежные противоизносные и цетаноповышающие присадки. Нередко в одном пакете содержатся присадки разных фирм. Поэтому вопросы их совместимости в топливе также имеют большое значение [8]. В состав дизельного топлива рекомендуется вводить цетаноповышающие и противоизносные присадки в количестве 0,1–0,3 % масс [8].

При добавке алкилнитратов повышение цетанового числа составляет 2–3 единицы на каждые 0,1 % добавки и тем выше, чем выше цетановое число исходного топлива [9].

Однако повышение цетанового числа не может быть безгранично, так как при его увеличении больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает расход топлива и дымность выхлопных газов.

В состав присадок к дизельному топливу могут входить вещества, опасные свойства которых для окружающей среды недостаточно изучены, поэтому важным аспектом использования присадок является их непосредственное влияние на окружающую среду. Это получило свое отражение в специальной технической документации, сопровождающей присадки при их реализации: паспортах качества и паспортах безопасности. С целью безопасного обращения при производстве, транспортировке, хранении компонентов, входящих в состав присадок, самих присадок и дизельных топлив, содержащих эти присадки, в паспорте безопасности в числе прочих присутствуют разделы «Информация по экологии» («Экотоксичность») и «Указания по утилизации».

При всем при этом цетановое число должно отвечать требованиям двигателя. Необходимо учитывать его быстроходность, конструкции камеры сгорания, степень сжатия и размер цилиндров. Несоответствие цетанового числа приводит к снижению надежной работы двигателя, его быстрому износу.

Литература:

  1. Лунева В. В., Пуляев Н. Н. и др. Исследование химической стабильности современных дизельных топлив с улучшенными экологическими характеристиками // Международный технико-экономический журнал. — 2015. — № 5. — С. 84‑88.
  2. Коротких Ю. С. Экологический стандарт Евро-6 в Европе и России. // Управление рисками в АПК. 2016. № 1. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.agrorisk.ru/#!korotkih-1/lsuyi
  3. Митусова Т. Н. Современное состояние производства дизельных топлив. Требования к качеству // Мир нефтепродуктов. — 2009. — № 9–10. — С. 6–16.
  4. Влияние присадок на показатели качества дизельного топлива. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://smu.rusoil.net/pages/7081/apnt12.pdf.
  5. Буров Е. А. Исследование эффективности действия функциональных присадок в дизельных топливах различного углеводородного состава: дисс. … канд. хим. наук: 02.00.13. Защищена 2015. — Москва, 2015.
  6. Минибаева Л. К. Разработка цетаноповышающей присадки для дизельных топлив: дисс. … канд. техн. наук: 05.17.07. Защищена 2015. — Уфа, 2015.
  7. Недайборщ А. С., Любименко В. А., Митусова Т. Н. Метод компьютерного моделирования в изучении механизма действия присадок к дизельным топливам // Труды Российского гос. ун-та нефти и газа им. И. М. Губкина. — 2015. — № 2. — С. 87‑98.
  8. Митусова Т. Н., Калинина М. В., Недайборщ А. С., Капитонов И. В. Особенности испытаний дизельных топлив ЕВРО // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. — 2013. — № 8. — С. 24‑25.
  9. Цетаноповышающие присадки в дизельные топлива. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://chimservice.ru/stati/1610.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle