Начиная с 2016 года, Технический регламент Таможенного союза (ТР ТС 011/2013) предусматривает выпуск в обращение дизельного топлива только экологического класса К-5 (содержание серы до 10 мг/кг). В 2016 г. производство такого топлива составило 86,8% от общего объема производства, т.е. по сравнению с 2008 годом увеличение составило 10 раз. При этом производство дизельных топлив с содержанием серы до 0,2% хотя и существенно снизилось – с 65,8% в 2008 году до 11,3% в 2016, но не прекратилось (таблица 1).
Таблица 1 Производство дизельных топлив в зависимости от содержания серы
Достаточно стабильной остается ситуация с производством низкозастывающих дизельных топлив. В 2016 году выпуск зимнего дизельного топлива составил 15,8%, арктического - 1,8% (таблица 2), что недостаточно для удовлетворения потребности в них северных и арктических регионов страны, которые занимают 80% территории. Потребность в зимнем и арктическом дизельных топливах составляет 40% от общего объема производства. Поэтому проблема снабжения предприятий народного хозяйства зимним и арктическим топливом остается актуальной, а освоение таких районов, как Ямал, Арктика, требует увеличения производства арктических дизельных топлив.
Таблица 2 Производство летнего, зимнего и арктического дизельного топлива
в 2016 г.
Известно, что дизельные топлива ЕВРО невозможно изготовить без добавки присадок, которые условно можно разделить на 2 типа:
- применяемые для доведения качества дизельных топлив до требований стандарта. К ним относятся противоизносные, цетаноповышающие и депрессорно-диспергирующие присадки.
- улучшающие эксплуатационные свойства топлив для соответствия дополнительным требованиям потребителя и придающие топливу отличительное качество. Последние, это полифункциональные пакеты присадок, в состав которых ходят в обязательном порядке моющая, антистатическая и антикоррозионная присадки, деэмульгатор.
На многих отечественных НПЗ существуют несколько фирм поставщиков противоизносных присадок. В основном это присадки кислотного типа, получаемые на основе кислот таллового масла. Однако в последнее время на российском рынке появились противоизносные присадки на основе эфиров, например OLI 9900 фирмы Инноспек. Учитывая, что при закупке присадок на НПЗ используется одна емкость, существует вероятность смешения этих двух типов присадок. В связи с этим, нами была исследована смесь присадок кислотного и эфирного типа (соотношение 1:1) по методам DGMK-531. В результате проведенных исследований установлено, что дизельное топливо, содержащее смесь этих присадок, проявляет склонность к образованию стойких эмульсий при попадании воды. При использовании присадок по отдельности, образования эмульсий топлив с водой не наблюдалось. Поэтому при закупке противоизносных присадок разных фирм необходимо учитывать их природу и совместимость.
Зимние и арктические дизельные топлива изготавливаются с добавкой депрессорно-диспергирующих присадок, что является наиболее целесообразным способом улучшения их низкотемпературных свойств. Наиболее распространены депрессоры двух типов: сополимеры этилена с винилацетатом и полимеры акрилатов. В основном применяются депрессорно-диспергирующие присадки зарубежного производства.
При производстве дизельных топлив с присадками необходимо учитывать их совместимость, т.к. присадки могут быть антагонистами и оказывать негативное влияние на эффективность действия друг друга.
Наиболее заметный отрицательный эффект на смазывающую способность дизельного топлива наблюдается при добавке цетаноповышающих присадок. Активным веществом цетаноповышающих присадок является 2-этилгексилнитрат отечественного и зарубежного производства. В случае использования цетаноповышающей присадки концентрацию противоизносной присадки необходимо увеличить в 2 раза (рис.1).
Рисунок 1 Влияние цетаноповышающей присадки в пакете с противоизносной на смазывающую способность дизельного топлива
Добавка депрессорно-диспергирующей присадки дает положительный эффект и позволяет в пакете с противоизносной присадкой снизить концентрацию последней в 2 раза (рис.2).
Рисунок 2 Влияние депрессорно-диспергирующей присадки в пакете с противоизносной присадкой на смазывающую способность дизельного топлива
Для дизельных топлив, содержащих депрессорно-диспергирующие присадки, важнейшим показателем качества является стабильность при холодном хранении. Как показали проведенные исследования, на стабильность при холодном хранении могут оказывать отрицательное влияние противоизносные присадки.
В связи с этим, на седиментационную устойчивость топлива с депрессорно-диспергирующей присадкой был испытан образец отечественной противоизносной присадки в концентрации 0,025%. Концентрации депрессорно-диспергирующей присадки составили от 0,01% до 0,04% (таблица 3).
Таблица 3 Седиментационная устойчивость при холодном хранении зимнего дизельного топлива с пакетом присадок
Как видно из результатов испытаний, представленных в таблице 3, депрессорно-диспергирующая присадка, добавленная в топливо без противоизносной присадки, обеспечивает стабильность топлива уже в концентрации 0,01%.
При введении в топливо противоизносной присадки седиментационная устойчивость топлива ухудшается – топливо расслаивается. Для обеспечения стабильности топлива при холодном хранении концентрацию депрессорно-диспергирующей присадки необходимо увеличить в 4 раза. Это связано с присутствием в противоизносной присадке полярных канифольных кислот, влияющих на работу диспергатора парафинов.
В последнее время на НПЗ все чаще стали применять в одном пакете присадки разных фирм. При постановке на производство таких топлив нами было выявлено, что добавление моющей присадки (химическая основа, как правило, сукцинимиды) в пакет, содержащий депрессорно-диспергирующую присадку другой фирмы, может привести к расслоению топлива при отрицательных температурах (табл. 4 и рис.3).
Таблица 4 Влияние моющей присадки фирмы на седиментационную устойчивость дизельного топлива с пакетом присадок
Как видно из данных таблицы 4, добавка моющей присадки ухудшает седиментационную устойчивость дизельного топлива при отрицательных температурах: топливо расслаивается.
Рис. 3 Седиментационная устойчивость дизельного топлива с депрессорно-диспергирующей присадкой и моющей присадкой разных фирм
В последнее время широкое распространение получили антистатические присадки, что связано с низкой электрической проводимостью дизельных топлив – до 10 пСм/м. Как правило, их добавляют по условиям договоров, контрактов и устанавливают норму – не менее 150пСм/м.
Исследуя совместимость присадок различного функционального назначения в дизельных топливах ЕВРО, нами было установлено, что противоизносные и депрессорно-диспергирующие присадки отрицательно влияют на эффективность действия антистатической присадки (рис. 4). Так, при добавлении 0,0001% антистатической присадки удельная электропроводность топлива увеличилась с 0пСм/м до 65 пСм/м. При добавлении в пакет 0,02% противоизносной присадки значение удельной электропроводности составило 52 пСм/м.
Депрессорно-диспергирующие присадки увеличивают электропроводность топлива за счет полярного диспергатора. Но, при использовании депрессорно-диспергирующей присадки в пакете с антистатической присадкой, эффективность действия последней резко снижается.
Рисунок 4. Влияние присадок различного функционального назначения на эффективность действия антистатической присадки
Таким образом, при производстве дизельного топлива ЕВРО необходим тщательный подбор пакета присадок. Для этого проводятся квалификационные испытания, результаты которых исключают негативные последствия влияния присадок на эксплуатационные характеристики двигателей.
