6.6. О дизельном топливе европейского качества и биотопливе

В последнее время в мире, особенно в странах Западной Европы, растет спрос на легковые автомобили с дизельными двигателями. Параллельно идет постоянное обновление экологических требований к дизельному топливу.

Известно, что за прошедшие 10 лет в странах Западной Европы, США, Канаде и Японии произошло беспрецедентное ужесточение экологических требований к дизельному топливу и, как следствие, существенное изменение технологии его производства.

В этих странах были приняты жесткие законы, направленные на снижение выбросов в атмосферу соединений, которые образуются при сжигании нефтепродуктов.

В итоге нефтепереработка промышленно развитых стран сумела обновиться, перестроиться, реконструировать свои нефтеперегонные заводы (НПЗ), построить новые заводы с более совершенными технологиями. Сегодня моторное топливо в странах Запада заметно отличается по качеству от тех нефтепродуктов, что производились вчера, но всё ещё продолжают выпускаться на большинстве НПЗ России. Особенно заметные перемены произошли в странах ЕС.

Европейский стандарт EN 590 на дизельные топлива каждые 3…4 года ужесточает требования по содержанию серы.

С 1 января 2005 г. вступили в действие требования Евро-4, предусматривающие ограничение содержания серы в дизельном топливе не более 50 ppm.

В 2008 г. ограничивается содержание серы в топливе до 10 ppm (Eвpo-5). При этом такое топливо должно быть доступно во всех странах Европейского Союза уже сегодня.

Столь существенное изменение качества дизельных топлив требует значительных капитальных затрат для перехода на новые

технологии их производства. Поэтому за рубежом важная роль отводится льготному налогообложению для производителей низкосернистых дизельных топлив.

Налоговые льготы для поставщиков такого топлива существуют в Финляндии, Швеции, Норвегии, Дании, Великобритании, Германии и Польше. Эти льготы колеблются от 0,3 до 5,0 евроцента за литр.

В России система льготного налогообложения отсутствует. Какова же ситуация с качеством дизельного топлива в России?

В 2004 г. общая выработка дизельных топлив в России составила 54 млн. т. Из них 87% - это летние дизельные топлива, 13% - зимние (для справки: Москва находится в климатической зоне, где 5,5 месяцев зима). Основная масса дизельных топлив вырабатывается с содержанием серы от 0,2% до 81%.

Производство низкосернистых дизельных топлив с содержанием серы до 0,035% - около 3% от общего объема производства, с содержанием серы до 0,05% - около 10%.

Топливо европейского качества могут поставлять 14 нефтеперерабатывающих заводов [19], в том числе:

ОАО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез»;

ОАО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка»;

ОАО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»;

ОАО «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтепереработка»;

ЗАО «Рязанская НПК»;

ОАО «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез»;

ОАО «Ангарская нефтехимическая компания»;

ОАО «Нижнекамский НПЗ»;

ОАО «Новокуйбышевский НПЗ»;

ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез»;

ОАО «Сибнефть-Омский НПЗ»;

ОАО «Сызранский НПЗ»;

ОАО «Орскнефтеоргсинтез»;

ОАО «Ачинский НПЗ».

Изготавливается оно, в основном, для поставок на экспорт. На российский рынок низкосернистое топливо поступает в ограниченном количестве. Отечественная техника, разработанная под требования Евро-1 и ниже, не требует топлива такого высокого качества. Кроме того, дизельное топливо, соответствующее европейским требованиям, отличается более высокой стоимостью по сравнению с топливом по ГОСТ 305, так как оно содержит пакет присадок: противоизносную, цетаноповышающую, депрессорно-диспергирующую.

В то же время на нефтебазах и АЗС отсутствуют технические возможности для хранения и продажи дизельного топлива с различным содержанием серы, поскольку количество емкостей для его хранения и раздаточных колонок ограничено. На подавляющем большинстве АЗС имеется одна раздаточная колонка для дизельного топлива.

Ассоциация международных автомобильных перевозчиков (АСМАП) и Российский союз промышленников и предпринимателей (РСПП) говорят о необходимости создания «зеленых коридоров» и обеспечении низкосернистым топливом основных транспортных магистралей западного направления. Однако прогноз показывает, что спрос на топливо европейского качества крайне мал и составляет около 20 тыс. т., т.е. 2 резервуара в год.

О перспективе производства биотоплив. Идея использования возобновляемых источников энергии находит все большее распространение за рубежом, особенно в странах, закупающих нефть и нефтепродукты.

Наиболее распространенным и перспективным считается биодизельное топливо, состоящее из моноалкиловых эфиров высших карбоновых кислот растительного или животного происхождения. Обычно добавляют метиловый эфир рапсового масла. Биодизельное топливо можно использовать как в чистом- 100% виде, так и в смеси с обычным дизельным топливом. При использовании чистого биодизельного топлива необходима предварительная регулировка двигателя. В случае применения смесевого топлива дополнительная подготовка двигателя не требуется.

Производство биодизельного топлива обходится дороже, чем из нефти, в среднем, на 40…50 центов, поэтому также поддерживается законодательно.

В Германии биодизельное топливо не облагается экологическим налогом и налогом на нефть.

Биодизельное топливо может быть конкурентоспособным при цене нефти 80 долл./барр.

Интерес к биодизельным топливам вызван их лучшими экологическими характеристиками по сравнению с топливами из нефти.

В чистом биодизельном топливе присутствует не более 10 ррm серы и не содержится ароматических соединений, что объясняет практически полное отсутствие оксидов серы и полициклических ароматических углеводородов в выхлопных газах. Благодаря природному происхождению биодизельные топлива являются менее токсичными и при попадании в почву разлагаются с образованием безвредных продуктов в течение месяца.

По своим физико-химическим характеристикам сложные эфиры растительных масел схожи с дизельными топливами, что обеспечивает их полную совместимость. Они имеют ряд преимуществ не только по экологическим показателям. Эфиры растительных масел характеризуются высоким цетановым числом, - в среднем, 54…58 ед. и высокой температурой вспышки - выше 100°С, что повышает их пожаробезопасность, а также обладают лучшей смазывающей способностью по сравнению с нефтяными дизельными топливами.

Несмотря на эти достоинства, имеется ряд недостатков. Установлено, что использование топлива с содержанием эфиров растительных масел свыше 5% может вызвать следующие проблемы:

потерю мощности двигателя и ухудшение его работы;

протечку топлива через уплотнители;

коррозию топливной аппаратуры;

засорение топливных фильтров;

образование нагара и схватывание колец;

образование осадков в топливе;

сокращение межсервисного периода.

При этом моторное масло необходимо менять в 2 раза чаще.

Ввиду гигроскопичности сложных эфиров необходима добавка присадок деэмульгаторов, а также антиокислительных присадок, так как при хранении такие топлива нестабильны.

Европейским стандартом ЕN 590 с 2005 г. разрешается добавлять в дизельное топливо метиловые эфиры жирных кислот, содержание которых ограничивается (не более 5%).

Растительные масла также могут служить заменой или добавкой к дизельным топливам. Однако применение непереработанных растительных масел является нежелательным. Они характеризуются повышенной вязкостью, сравнительно низкой теплотворной способностью, что уменьшает мощность двигателя. Они обладают плохими пусковыми свойствами при пониженной температуре, а из-за наличия свободных кислот плохо совмещаются с конструкционными и уплотнительными материалами, имеют склонность к окислению при хранении. Использование чистых растительных масел приводит к образованию нагара на стенках цилиндров и необходимости специальной регулировки двигателя.

Отечественные рапс-метиловые эфиры и рапсовые масла использовались в качестве добавок к топливу.

Рапс-метиловые эфиры добавлялись в низкосернистое дизельное топливо в количестве 5, 20 и 30% (табл. 19).

Таблица 19

Влияние эфиров рапсового масла на физико-химические характеристики низкосернистого дизельного топлива

Наименование показателя	Нормы ГОСТ 305	Исходное дизельное топливо	Содержание эфиров рапсового масла, %
			5	20	30
Плотность при 20°С, кг/м³	Не более 860	821	823	832	836
Кислотность, мг КОН\100см³	Не более 5	Отсутствие	0,76	3,04	4,55
Вязкость кинематическая при 20°С, мм²\с	3,0-6,0	3,55	3,85	4,1	4,28
Температура застывания, °С	Не выше -10	-20	-27	-32	-32
Предельная температура фильтруемости, °С	-	-10	-12	-24	-25
Коэффициент фильтруемости	Не более 3	1,34	1,9	2,03	2,31

Как видно из приведенных данных, добавка рапс-метиловых эфиров позволила улучшить низкотемпературные свойства топлива. Однако это привело к увеличению плотности, кислотности, кинематической вязкости и повышению коэффициента фильтруемос-

ти. Кроме рапс-метилового эфира в качестве компонента дизельного топлива предлагается использовать спирты, и, прежде всего, метанол и этанол. Многочисленные зарубежные исследования показали, что при одинаковой мощности двигателей применение смеси дизельных топлив со спиртом позволяет снизить дымность отработавших газов. Использование спиртового топлива улучшает окислительные процессы в камере сгорания двигателя, способствует ускорению процесса горения в начальной стадии, уменьшает нагарообразование в двигателе. При этом наблюдается некоторое увеличение эмиссии СН и СО и значительное снижение эмиссии NOх и твердых частиц. Препятствием к широкомасштабному использованию топливо-спиртовых смесей являются их некоторые физико-химические свойства. Так, при добавке спирта снижается цетановое число смеси (табл. 20).

Таблица 20

Влияние этилового спирта на физико-химические свойства

дизельного топлива

Показатели качества	Содержание спирта в смеси, %				Требования ГОСТ 305
	0	5	10	15
Температура помутнения, °С	-8	+3	+17	+25	Не выше -5
Предельная температура Фильтруемости, °С	-10	-10	-9	-8	Не формируется
Температура застывания, °С	-17	-17	Не определяется		Не выше -10
Температура вспышки в закрытом тигле, °С	82	14	14	13	Не ниже 40
Фракционный состав: - 50% перегоняется при температуре, °С - 96% перегоняется при температуре, °С	266 355	265 355	262 350	256 341	Не выше 280 Не выше 360
Плотность при 20°С, кг\м³	834	832	829	827	Не более 860
Кинематическая вязкость при 20°С, мм²\с	4,39	4,01	3,71	3,63	3,0-6,0
Коэффициент фильтруемости	1,18	1,21	1,67	1,71	Не более 3
Цетановое число	51	43	-	37	Не менее 45

При введении в дизельное топливо спиртов двигатель работает более жестко, что приводит к повышенному износу.

Установлено также, что применение смесей дизельных топлив с этанолом оказывает нежелательное воздействие на резинотехнические изделия и прокладки.

Испытания показали, что смеси дизельного топлива и спирта обладают недостаточной стабильностью и склонны к расслоению, что обусловлено их ограниченной взаимной растворимостью. Для сохранения гомогенности потребуется добавка стабилизаторов.

Для России нефтеальтернативные источники энергии не являются сегодняшней проблемой. Однако, при вступлении в ЕС, где принят закон об обязательном использовании биотоплив (2% от объема применения), эта проблема остается актуальной [19].