Особенности климата России диктуют свои требования к распределению дизельного топлива по категориям. Зимний период эксплуатации дизельных транспортных средств начинается при температуре воздуха +5°С. Это связано с тем, что дизельное топливо проявляет особые свойства при низких температурах.

Классификация по температуре климатической зоны

Разделение топлива на три вида, принятое в РФ связано с климатическими особенностями (в скобках обозначение по ГОСТ Р 52368-2005):

  • Летнее топливо для климатических зон с умеренным климатом (сорта A…F) — распределяются по предельной температуре фильтруемости (°С, не выше) от +5 до -20.
  • Зимнее топливо для температур воздуха до -20 °С (классы 0…4).
  • Арктическое топливо для температур воздуха до -50 °С (классы 0…4).

Классы зимнего и арктического вариантов более строго определяют предельную температуру фильтруемости, цетановое число и ряд других показателей.

Фракционный состав

Фракционный состав — важный показатель дизельного топлива, который показывает содержание легколетучих углеводородов и определяется выпариванием при разных температурах. Изменяется в достаточно широких пределах. Этот показатель опосредованно указывает на содержание н-парафинов в топливе, которые влияют на показатели текучести топлива и температуры образования твердых частиц парафина.

Для конкретного указания свойств вида топлива определяются:

  • Температура помутнения топлива, при которой низкокипящие парафины из раствора начинают переходить в твердое состояние образовывать частицы аморфно-кристаллической структуры с размерами до 5 мкм. При этой температуре топливо не теряет способности проходить через фильтр топливной системы.
  • Температура фильтруемости, при которой частицы парафина образуют гелеобразную субстанцию. Температура фильтруемости является наиболее важным показателем для применяемости топлива, т.к. она определяет минимальную температуру бесперебойной эксплуатации топливной системы дизельного двигателя на открытом воздухе.
  • Температура потери текучести, при которой топливо превращается в желе и перестает перекачиваться топливным насосом.

Для соответствия топлива требуемым параметрам применяется промышленная обработка топлива — депарафинизация и добавление в готовое топливо присадок.

Депарафинизация дизельного топлива

В составе нефти, добываемой в РФ, содержится много тяжелых фракций (битум, парафины и смолы), что сказывается на качестве и технологии изготовления дизельного топлива. Большая концентрация низкоплавких парафинов приводит образованию парафиновой пробки в порах топливного фильтра, а низкое содержание парафинов в топливе приводит быстрому выходу из строя топливного насоса (ТНВД), т.к. парафины служат смазкой трущихся частей насоса. Получение стабильного и оптимального фракционного состава (содержания н-парафинов) — это задача, которая решается несколькими способами.

Промышленная депарафинизация

Нефтеперегонные заводы, в зависимости от специфики сырья, применяют различные способы, которые различаются по технологическим принципам и экономичности.

  • Температурное регулирование концентрации парафинов основано на снижении температуры в конце процесса выпаривания легких фракций, т.к. в конце цикла крекинга увеличивается концентрация высококипящих парафинов (концевые фракции).
  • Способ депарафинизации кристаллизацией основан на свойстве парафинов создавать нерастворимые образования при добавлении растворителей и понижении температуры раствора. Образовавшиеся кристаллы удаляются фильтрацией или центрифугированием.
  • Способ карбамидной депарафинизации основан на образовании нерастворимых соединений при добавлении карбамида (мочевина). Нерастворимые комплексы удаляются фильтрацией.

Эти способы имеют технологические недостатки, что снижает качество топлива и приводит к экономическим потерям — уменьшается выход дизельного топлива и снижается цетановый индекс, а при карбамидной депарафинизации не происходит полного удаления высокомолекулярных углеводородов.

  • Способ экстрадиционной депарафинизации основан на способности разных растворителей избирательно растворять парафины. Отделение раствора с низкозастывающими парафинами происходит после расслоения жидкостей.
  • Способ адсорбирования парафинов основан на способности некоторых материалов поглощать их. Например, активированный уголь способен поглощать низкокипящие парафины.

Эти способы эффективны в плане получения максимального выхода конечного продукта, но используют дорогостоящие расходные материалы.

Современные нефтеперерабатывающие заводы работают по технологиям с высокой степенью автоматизации процессов, что позволяет выпускать дизельное топливо с минимальным содержанием парафинов.

«Непромышленная» депарафинизация

Потребитель иногда вынужден регулировать фракционный состав имеющегося в наличии дизельного топлива, т.е. предпринимать действия по изменению содержания парафинов, что позволит снизить температуру «замерзания» солярки или наоборот — сделать «погуще». К этой категории потребителей можно отнести:

  • Крупные хранилища и заправочные станции.
  • Частные или юридические лица, эксплуатирующие транспортные средства или машины с дизельным двигателем.

Существует два способа:

  • Разбавление «летнего» топлива «зимним», которое имеет наиболее низкие численные показатели фракционного состава и наоборот. При этом способе имеет большое значение соблюдение пропорций.
  • Добавление в топливо органических жидкостей (бензин, керосин) или спиртов. Этот способ применяется только для «перевода» дизтоплива в «зимний» класс и серьезно сказывается на длительности эксплуатации дизеля.

Регулирование фракционного состава (содержания парафинов) в непромышленных условиях может иметь место при условии, что есть возможность провести лабораторные испытания на температуру вспышки в закрытом тигле и измерение температуры фильтрации. При несоблюдении этого условия можно говорить о фальсификации продукта.

Наиболее перспективный и эффективный способ улучшения низкотемпературных свойств дизельного топлива — добавление в топливо полимерных добавок, которые получили название депрессоры и диспергаторы.

Депрессорные присадки (антигели)

Назначение депрессорных присадок — взаимодействовать с частицами н-парафина на стадии помутнения топлива под действием низкой температуры и препятствовать возникновению более крупных образований при дальнейшем понижении температуры.

Молекулы депрессора осаждаются на поверхность частиц в начальной фазе их образования и не дают формироваться агломератам величиной более 3…5 мкм. Частицы такого размера значительно меньше забивают топливный фильтр тонкой очистки.

Депрессорные присадки в основном состоят из:

  • полимеров метакриловой кислоты;
  • ароматических и алифатических дистиллятов нефти;
  • сополимеров этилена с винилацетатом.

Применяя антигель, следует помнить:

  • Универсальные присадки с большим диапазоном температуры действия или другими добавками менее эффективны, чем специализированные, т.к. нельзя корректно определить количество действующего вещества.
  • Количество добавляемой присадки должно создавать концентрацию, которая рекомендована изготовителем присадки. Увеличение концентрации не приводит к повышению ее эффективности.
  • Процесс замерзания дизельного топлива, до образования желе, происходит лавинообразно от значения температуры фильтруемости, т.е. для используемого топлива присадка должна работать при температуре фильтруемости и ниже.
  • Эффективность антигеля зависит от качества топлива (соответствия заявленным параметрам).

Депрессорные присадки обладают свойством связывать воду, что снижает возможность образования льда в топливной системе и образования серосодержащих кислот в камере сгорания.

Диспергирующие присадки

Диспергаторы парафинов — препараты препятствующие осаждению парафинов, которое приводит к разделению топлива на слои при холодном хранении или стоянке. Расслоение топлива — образование верхнего слоя, практически не содержащего парафина и нижнего, в котором концентрация парафина сделает невозможной работу двигателя.

Молекулы препарата (вместе с депрессором) оседают на частицах парафина и создают электростатическое поле, которое отталкивает частицы парафина друг от друга и создает их равномерное распределение по объему.

Совместное применение депрессорных и диспергирующих присадок дает максимальный эффект при соблюдении пропорций компонентов и подбирается для конкретного типа дизельного топлива.

Оба типа присадок не могут быть заменой друг другу. Они дополняют и усиливают действие, но в рекомендованных инструкцией концентрациях. Более того, следует обращать внимание на совместимость присадок от разных производителей.