Экологические свойства дизельных топлив

Автомобильное дизельное топливо является малотоксичной жидкостью и по степени воздействия на организм человека относится к 4-му классу опасности. Топливо раздражает слизистую оболочку и кожу человека, вызывая её поражение и возникновение кожных заболеваний. Постоянный контакт с дизельным топливом может вызвать острые воспаления и хронические экземы. Дизельное топливо представляет собой легковоспламеняющуюся жидкость с температурой самовоспламенения 310 ⁰С, взрывоопасная концентрация паров топлива в смеси с воздухом составляет 2-3 % (по объёму).

При работе дизельных двигателей образуются твердые частицы (сажа), доля которых в общей токсичности выхлопа составляет 60-90 % в зависимости от режима работы двигателя. Сажа является загрязнителем воздуха и является адсорбентом различных канцерогенных веществ, в частности бенз(а)пирена. Сажа в дизеле образуется на предпламенных стадиях процесса сгорания в тех зонах камеры, где недостаточна концентрация кислорода. Здесь создаются условия для крекинга и дегидрогенизации углеводородов с образованием очень мелких (десятые доли нанометра) частичек сажи. При последующем развитии процесса сгорания часть сажи может выгореть, а несгоревшие частицы укрупнятся до размеров от единиц до десятков микрон. На образование частиц сажи и её выделение с отработавшими газами значительное влияние оказывает групповой состав топлива. Наибольшее количество сажи при сгорании образуют тяжелые ароматические углеводороды, наименьшее – парафины.

Для оценки дымности отработавших газов дизелей разработан ряд методов и приборов, из которых широкое распространение получили дымомер Хартриджа и дымомер фирмы Bosch. В дымомере фирмы Bosch дымность оценивается по степени почернения фильтра, через который пропускают определенное количество отработавших газов. В дымомере Хартриджа дымность оценивают по поглощению света слоем отработавших газов в сравнении с поглощением света чистым воздухом.

Для уменьшения количества твердых частиц в отработавших газах в дизельное топливо вводят противодымные (антидымные) присадки. В качестве таких присадок применяют растворимые органические соли щелочноземельных металлов, а также их сульфонаты. Противодымные присадки повышают полноту сгорания топлива, а также уменьшают содержание и размеры твёрдых частиц сажи в отработавших газах, катализируя догорание частиц и предотвращая их агломерацию в выпускном тракте.

Ассортимент автомобильных дизельных топлив

Нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатывается дизельное топливо по ГОСТ 305-82 «Топливо дизельное. Технические условия» трех марок: летнее (Л), зимнее (З), арктическое (А).

Летнее топливо (Л) предназначено для эксплуатации при температуре окружающего воздуха ⁰С и выше.

Зимнее топливо (3) вырабатывается двух видов:

одно - для умеренной климатической зоны, оно предназначено для эксплуатации двигателей при температурах окружающего воздуха до минус 20 ⁰С, имеет температуру застывания не выше минус 35 ⁰С, температуру помутнения не выше минус 25 ⁰С,

другое - для холодной климатической зоны, оно предназначено для эксплуатации при температуре до минус 30 ⁰С, имеет температуру застывания не выше минус 45 ⁰С, температуру помутнения не выше минус 35 °С.

Арктическое топливо (А) — для эксплуатации при минус 50 ⁰С и выше (с температурой застывания минус 55 ⁰С).

В условное обозначение топлива марки Л входит значение массовой доли серы и температура вспышки, например, Л-0,2-40.

Обозначение топлива марки З состоит из указания массовой доли серы и температуры застывания, например: 3-0,2-минус 35.

В условное обозначение топлива марки А входит только массовая доля серы: А – 0,2.

Основные показатели качества дизельных топлив, выпускаемых по ГОСТ 305-82, представлены в таблице 3.

В 2005 году в России разработан новый ГОСТ Р 52368-2005 (EN 590:2004) «Топливо дизельное ЕВРО», позволяющий приблизить качество отечественных дизельных топлив к качеству европейских. Для умеренных климатических условий ГОСТ Р 53368-2005 предусматривает выпуск дизельных топлив шести сортов: A, B, C, D, E, F, отличающихся величиной предельной температуры фильтруемости: t_ф изменяется от +5 ⁰С до минус 20 ⁰С через каждые пять ⁰С.

Каждый сорт топлива подразделяется на 3 вида, различающиеся содержанием серы. Для вида I содержание серы должно быть не более 350 мг/кг, для вида II - не более 50 мг/кг, для вида III - не более 10 мг/кг.

Для холодного и арктического климата выпускается дизельное топливо пяти классов: 0, 1, 2, 3 и 4, которые также отличаются величиной предельной температуры фильтруемости. Для класса 0 предельная температура фильтруемости t_ф составляет минус 20 ⁰С, для класса 1 – минус 26 ⁰С, для класса 2 - минус 32 ⁰С, для класса 3 - минус 38 ⁰С, для класса 4 - минус 44 ⁰С.

В условном обозначении топлива указывают его сорт или класс в зависимости от значений предельной температуры фильтруемости и вид топлива в зависимости от содержания серы.

Примеры маркировки:

Топливо дизельное ЕВРО по ГОСТ Р 52368-2005 (EN 590:2004), сорт А, вид I.

Топливо дизельное ЕВРО по ГОСТ Р 52368-2005 (EN 590:2004), класс, вид II.

Уменьшение содержания серы в топливе приведёт к снижению выбросов вредных оксидов серы, что позволит улучшить состояние атмосферы, особенно в крупных промышленных центрах. В дизельном топливе ЕВРО по ГОСТ Р 52368-2005 для регионов с умеренным климатом содержание полициклических ароматических углеводородов не должно превышать 11 % (масс.), а цетановое число таких топлив не должно быть менее 51, что также благоприятно отразится на экологической ситуации в нашей стране.

Сезонное применение дизельных топлив по ГОСТ Р 52368-2005 в регионах РФ определяется требованиями к предельной температуре фильтруемости. Так, в Республике Татарстан в летний период с 1 мая по 30 сентября (5 месяцев) рекомендуется применять дизельное топливо сорта С, в переходный период с 1 по 30 апреля и с 1 по 31 октября - топливо сорта Е, в зимний период с 1 ноября по 31 марта (5 месяцев) – топливо класса 2. В соответствии с климатическими условиями допускается изменение продолжительности переходных периодов (весеннего и осеннего) в сторону зимы или лета.

Таблица 3- Основные показатели качества дизельных топлив, выпускаемых в соответствии с ГОСТ 305-82

Показатель	Марки топлива
	Л	З	А
Цетановое число, не менее	45	45	45
Кинематическая вязкость при 200С, мм2/с (сСт)	3-6	1,8-5	1,5-4
Температура застывания, 0С, не выше: для умеренной климатической зоны для холодной климатической зоны	-10 -	-35 -45	- -55
Температура помутнения, 0С, не выше: для умеренной климатической зоны для холодной климатической зоны	-5 -	-25 -35	- -
Массовая доля серы, %, не более	0,2	0,2	0,2
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более	5	5	5
Коэффициент фильтруемости, не более	3	3	3
Плотность при 20 0С, кг/м3, не более	860	840	830

Примечания: 1. Дизельные топлива не содержат водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды.

2. Все топлива выдерживают испытание на медной пластинке.

Некоторые марки дизельных топлив выпускаются по отдельным техническим условиям. По ТУ 38.1011348-90 предусмотрен выпуск экологически чистого дизельного топлива трех марок: двух марок летнего (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и одной марки зимнего (ДЗЭЧ). Содержание серы составляет в летних видах топлива до 0,05 %, в зимнем виде – до 0,1 %. Введена норма по содержанию ароматических углеводородов: для марки ДЛЭЧ-В – не более 20 %, для марки ДЗЭЧ – не более 10 %.

По ТУ 38.401-58-170-96 выпускаются дизельные топлива с улучшенными экологическими свойствами (городские) следующих марок:

летнее ДЭК-Л, рекомендуется для применения при температуре окружающего воздуха минус 5 ⁰С и выше;

зимнее ДЭК-З, рекомендуется для применения при температуре окружающего воздуха минус 25 ⁰С и выше

летнее с присадкой ДЭКп-Л, рекомендуется для применения при температуре воздуха минус 5 ⁰С и выше;

зимнее ДЭКп-З (-15), рекомендуется для применения при температуре окружающего воздуха минус 15 ⁰С и выше;

зимнее ДЭКп-З (-20), рекомендуется для применения при температуре окружающего воздуха минус 20 ⁰С и выше.

В летние топлива вводят антидымную присадку, в зимние – антидымную и депрессорную. Это снижает показатели дымности и токсичности отработавших газов дизеля.

В странах Европы качество автомобильных дизельных топлив регламентируется европейской нормой EN 590, согласно которой существуют шесть сортов дизельных топлив: A, B, C, D, E, F. Они имеют одинаковый фракционный состав, но отличаются низкотемпературными характеристиками, в частности, величиной предельной температуры фильтруемости t_ф. Содержание серы в дизельных топливах не превышает 50 млн^-1, в 2011 году планируется перейти на выпуск топлив с содержанием серы не более 10 млн^-1.