2) Энергетические характеристики и способы получения дизтоплива.

Дизельное топливо— жидкий продукт, использующийся как топливо в дизельном двигателе внутреннего сгорания. Обычно под этим термином понимают топливо, получающееся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти.

Различают дистиллятное маловязкое — для быстроходных, и высоковязкое, остаточное, для тихоходных (тракторных, судовых, стационарных и др.) двигателей. Дистиллятное состоит из гидроочищенных керосино-газойлевых фракций прямой перегонки и до 1/5 из газойлей каткрекинга и коксования. Вязкое топливо для тихоходных двигателей является смесью мазутов с керосиново-газойлевыми фракциями. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/кг (10180 ккал/кг). Плотность около 0,795 кКл/кг.

Основной показатель дизельного топлива — это цетановое число (Л-45). Цетановое число характеризует способность топлива к воспламенению в камере сгорания и равно объёмному содержанию цетана в смеси с α-метилнафталином, которое в стандартных условиях ASTM D613 имеет одинаковую воспламеняемость по сравнению с исследованным топливом. Температура вспышки, определённая по ASTM D93, для дизельного топлива должна быть не выше 70 °C. Температура перегонки, определённая по ASTM D86, для дизельного топлива не должна быть ниже 200 и выше 350 °C.

Физические свойства:

Летнее дизельное топливо: Плотность: не более 860 кг/м³. Температура вспышки: 55 °C. Температура застывания: −5 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180-360 градусов Цельсия. Рост температуры конца выкипания приводит к усиленному закоксовыванию форсунок и дымности.

Зимнее дизельное топливо: Плотность: не более 840 кг/м³. Температура вспышки: 55 °C. Температура застывания: −35 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180-340 °C. Также зимнее дизельное топливо получается из летнего дизельного топлива добавлением депрессорной присадки, которая снижает температуру застывания топлива, однако слабо меняет температуру предельной фильтруемости. Кустарным способом в летнее дизельное топливо добавляют до 20 % керосина ТС-1 или КО, при этом эксплуатационные свойства практически не меняются.

Арктическое дизельное топливо: Плотность: не более 830 кг/м³. Температура вспышки: 25 °C. Температура застывания: −50 °C. Получается смешением прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций с температурой выкипания 180-320 градусов Цельсия. Пределы кипения арктического топлива примерно соответствуют пределам выкипания керосиновых фракций, поэтому данное топливо — по сути утяжеленный керосин. Однако чистый керосин имеет низкое цетановое число 35-40 и недостаточные смазывающие свойства (сильный износ ТНВД). Для устранения данных проблем в арктическое топливо добавляют цетаноповышающие присадки и минеральное моторное масло для улучшения смазывающих свойств. Более дорогой способ получения арктического дизельного топлива — депарафинизация летнего дизельного топлива.

Способы получения дизельного топлива:

Существует несколько способов получения дизельного топлива. Большинство из них основано на расщеплении нефти и выделении тяжелых фракций, но современные технологии позволяют использовать для создания горючего и другие материалы, в т. ч. природный газ, растения, водоросли. Классическая технология, применяющаяся повсеместно на протяжении всего ХХ столетия, разделяется на несколько этапов.

Обработка в ректификационных колоннах

Это первая стадия нефтепереработки, при которой нефть подвергается нагреванию. Атмосферное давление при этом процессе остается неизменным, поэтому данную часть обработки еще называют атмосферной. Нефть нагревается до температур от 180 до 360 градусов по Цельсию, в результате чего она начинает разделяться на фракции. Эта часть технологии является довольно дешевой, а также наименее затратной с точки зрения потраченного времени, но выход готового топлива здесь не очень велик – всего 20-25%.

Крекинг-процесс

Крекинг-процесс направлен на расщепление длинномерных молекул, что позволяет получить компоненты, пригодные для сгорания в двигателе, в больших количествах. За все время использования дизельного топлива было разработано немало технологий, позволяющих выполнять эту операцию с максимальной полезной отдачей. Например, термический крекинг производится без катализаторов и основан на нагревании нефти. Гидрокрекинг предполагает взаимодействие нефти с водородом. Каталитический крекинг основан на использовании металлов, выступающих в роли катализатора (применяются железо, никель, губчатая платина). В результате, на этой стадии выход дизельного топлива повышается до 70-80%. Затем необходимо очистить полученное топливо от серы и других вредных примесей.

Компаундирование

На этой стадии продукты крекинга и прямой переработки смешиваются в необходимых пропорциях, также добавляются необходимые присадки. Именно благодаря этому можно получить разные марки дизельного горючего. Важный фактор, на который необходимо обращать внимание на данной стадии процесса, – содержание серы в конечном продукте. Если все в порядке, готовое топливо можно отгружать потребителю. К некоторым маркам дизтоплива предъявляются повышенные требования. В этом случае добавляется значительное количество присадок, пропорция которых тщательно рассчитывается, что позволяет добиться вполне определенных свойств, соответствующих особенностям применения конкретной марки горючего. Также могут понадобиться дополнительные технологические процессы, например, депарафинизация.