Производство дизельных топлив с улучшенными низкотемпературными и экологическими свойствами

 

Требования к дизельным  топливам по ТУ 38.401-58-296-2005 почти полностью  повторяют требования согласно ГОСТ Р 52368-2005 и данные изменения по сравнению с ГОСТ 305-82, в основном, введены для большего соответствия зарубежным стандартам.

 

Таблица 1.4 – Требования к дизельным топливам согласно ТУ 38.1011348

Показатель	Значение для марки
	ДЛЭЧ	ДЗЭЧ	ДАЭЧ
1	2	3	4
Цетановое число	45	45	40
Фракционный состав: 50 % отгон при температуре,  °С, не выше	280	280	255
96 % отгон при температуре,  °С, не выше	360	340	330

 

продолжение таблицы 1.4

1	2	3	4
Вязкость кинематическая при 20 °С, мм2/с	3,0-6,0	1,8-5,0	1,5-4,0
Предельная температура  фильтруемости, °С, не выше	-5	-25	-45
Температура вспышки,  определяемая в закрытом тигле,  °С, не ниже: для дизелей общего назначения	40	35	30
для тепловозных и  судовых двигателей	62	40	35
Массовая доля серы, %, не более: А вид	0,001	0,001	0,001
I вид	0,005	0,005	0,005
II вид	0,035	0,035	0,035
III вид	0,05	0,05	0,05
IV вид	0,1	0,1	0,1
Испытание на медной пластинке	выдерживает
Кислотность, мг КОН / 100 см3, не более	5,00	5,00	5,00
Зольность, %, не более	0,01	0,01	0,01
Коксуемость 10%-ного остатка, %, более	0,20	0,20	0,20
Цвет в единицах ЦНТ, не более	2,0	2,0	2,0
Содержание механических примесей	отсутствует
Плотность при 15 °С, кг/м3, не более	863,4	843,4	833,4
Содержание воды	отсутствует

 

Из таблицы мы видим, что для экологически чистого  топлива ужесточаются требования по содержанию серы (вид А соответствует требованиям Евро-5, I вид – Евро-4, II вид – Евро-3 и III вид – Евро-2); меняется температура определения плотности (для соответствия зарубежным стандартам) и фракционный состав определяется по точкам перегонки         50 % об. (показывает наличие более легких фракций) и 96 % об. (показывает полноту сгорания топлива) продукта.

Экологически чистые топлива вырабатывают гидроочисткой дизельного топлива, допускается использование в сырье гидроочистки дистиллятных фракций вторичных процессов.

 

 

2 СУЩЕСТВУЮЩИЕ МАРКИ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

 

В настоящее время  в России нефтеперерабатывающей  промышленностью вырабатывается дизельное  топливо по ГОСТ 305-82 трех марок (таблица 2.1): Л – летнее, применяемое при температурах окружающего воздуха 0 °С и выше; З – зимнее, применяемое при температура до (- 20) °С (в этом случае зимнее дизельное топливо должно иметь t_заст < (- 35) °С и t_п < (- 25)°С), или зимнее, применяемое при температурах до (- 30) °С (в этом случае  дизельное топливо должно иметь t_заст < (- 45) °С и t_п < (- 35)°С); А – арктическое, температура применения которого до (- 50) °С. Содержание серы в дизельном топливе марок Л и З не превышает 0,2 % – для I вида топлива и 0,5 % – для II вида топлива, а марки А – 0,4 %.

В соответствии с ГОСТ 305-82 принято следующее условное обозначение дизельного топлива: летнее топливо заказывают с учетом содержания серы и температуры вспышки (Л-0,2-40), зимнее – с учетом содержания серы и температуры застывания (З-0,2-минус 35). В условное обозначение на арктическое дизельное топливо входит только содержание серы: А-0,2.

 

Таблица 2.1 – Требования к дизельным топливам согласно ГОСТ 305-82

Наименование показателя	Норма для марки
	Л	З	А
1	2	3	4
1 Цетановое число	45	45	45
2 Фракционный состав:    50 % перегоняется  при температуре, °С,    не выше	280	280	255
95 % перегоняется  при температуре, °С,    не выше	360	340	330
3 Кинематическая вязкость  при 20 °С, мм2/с	3,0-6,0	1,8-5,0	1,5-4,0
4 Температура застывания, °С, не выше, для климатической зоны:     умеренной	-10	-35	-
холодной	-	-45	-55
5 Температура помутнения, °С, не выше, для климатической  зоны:     умеренной	-5	-25	-
холодной	-	-35	-
6 Температура вспышки,  определяемая в закрытом тигле, °С, не ниже     для тепловозных  и судовых дизелей и     газовых турбин	62	40	35
для дизелей  общего назначения	40	35	30

продолжение таблицы 2.1

1	2	3	4
7 Массовая доля серы, %, не более    вида I	0,20
вида II	0,05
8 Массовая доля меркаптановой серы, %, не более	0,01	0,01	0,01
9 Содержание сероводорода	отсутствие
10 Испытание на медной  пластинке	выдерживает
11 Содержание водорастворимых  кислот и щелочей	отсутствие
12 Концентрация фактически  смол, мг на    100 см3 топлива, не более	40	30	30
13 Кислотность, мг КОН  на 100 см3 топлива, не более	5	5	5
14 Йодное число, г  йода на 100 г топлива, не более	6	6	6
15 Зольность, %, не более	0,1	0,1	0,1
16 Коксуемость 10 %-ного  остатка, %, не более	0,2	0,3	0,3
17 Коэффициент фильтруемости,  не более	3	3	3
18 Содержание механических  примесей	отсутствие
19 Содержание воды	отсутствие
20 Плотность при 20 °С, кг/м3, не более	860	840	830
21 Предельная температура  фильтруемости, °С, не выше, для  климатической зоны:       умеренной	-5	-25	-
холодной	-	-35	-45

 

Дизельное топливо (ГОСТ 305-82) получают компаундированием прямогонных  и гидроочищенных фракций в соответствиях, обеспечивающих требования стандарта  по содержанию серы. В качестве сырья  для гидроочистки нередко используют смесь среднедистиллятных фракций прямой перегонки и вторичных процессов, чаще прямогонного дизельного топлива и легкого газойля каталитического крекинга. Содержание серы в прямогонных фракциях в зависимости от перерабатываемой нефти колеблется в пределах 0,8-1,0 % (для сернистых нефтей), а содержание серы в гидроочищеном компоненте – от 0,08 до 0,1 %.

Дизельное экспортное топливо (ТУ 38.401-58-110-94) – вырабатывают для  поставок на экспорт, содержание серы 0,2 % (таблица 2.2).

 

 

 

 

Таблица 2.2 – Характеристика дизельного экспортного топлива (ТУ 38.401-58-110-94)

Показатели	Норма для марок
	ДЛЭ	ДЗЭ
Дизельный индекс, не менее	53	53
Фракционный состав: перегоняется при температуре, °С, не выше    50 %	280	280
90 %	340	330
96 %	360	360
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с	3,0-6,0	2,7-6,0
Температура, °С:    застывания, не  выше	-10	-35
предельной фильтруемости,  не выше	-5	-25
вспышки в закрытом  тигле, не ниже	65	60
Массовая доля серы, %, не более, в топливе:    вида I	0,2	0,2
вида II	0,3	-
Испытание на медной пластинке	выдерживает
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более	3,0	3,0
Зольность, %, не более	0,01	0,02
Коксуемость 10%-ного остатка, %, не более	0,2	0,2
Цвет, ед. ЦНТ, не более	2,0	2,0
Содержание механических примесей	отсутствие
Прозрачность при температуре 10 °С	прозрачно
Плотность при 20 °С, кг/м3, не более	860	845

 

Исходя из требований к содержанию серы, дизельное экспортное топливо получают гидроочисткой  прямогонных дизельных фракций. Для оценки его качества по требованию заказчиков определяют дизельный индекс (а не цетановое число, как принято в ГОСТ 305-82). Кроме того, вместо определения содержания воды и коэффициента фильтруемости экспресс-методом устанавливают прозрачность топлива при температуре    10 °С [4, с. 452-455].

Производство дизельного топлива включает в себя ряд технологических процессов, осуществляемых, как правило, на крупных нефтеперерабатывающих заводах.

Его промышленное производство можно разделить на три этапа:

1. Первичная переработка  нефти (или же прямая перегонка) – это разделение нефти на отдельные фракции по температурам кипения. Она осуществляется в специальных ректификационных колоннах. В результате этого процесса получают, в частности, дизельные фракции, использующиеся для изготовления соответствующего топлива.

2. Вторичная переработка  изменяет химический состав и  структуру углеводородов. Основной  ее метод – это крекинг.  Его главная реакция – расщепление  крупных молекул мазута на  более мелкие. Крекинг может быть  термическим (расщепление идет  под действием высоких температур без участия какого-либо катализатора), каталитическим (в присутствии катализатора), а также гидрокрекингом (помимо катализатора присутствует водород).

Далее начинается удаление из топлива серы, для чего используется гидроочистка, которая, по сути, является разновидностью гидрокрекинга.

По сравнению с прямой перегонкой все процессы вторичной  переработки весьма сложны в технологическом  плане и отличаются очень высокой  стоимостью. Однако они необходимы, поскольку помогают заметно увеличить выход товарного дизельного топлива и, заодно, улучшить его качество.

3. Компаундирование –  смешение прямогонных фракций  с компонентами вторичных процессов  и присадок. Это завершающий процесс  получения товарного дизельного  топлива.

Стоит заметить, что дизельное топливо получают путем смешения прямогонных и прошедших гидроочистку фракций в соотношениях, гарантирующих выполнение требований стандарта содержания серы.

В целях обеспечения  хороших низкотемпературных свойств  зимнюю и арктическую разновидности  дизельного топлива получают из более легких фракций, чем летнюю. Или же проводится дорогостоящая депарафинизация. Кроме того, в арктическое дизельное топливо вводятся специальные присадки, приводящие к увеличению его цетанового числа.

Если провести гидроочистку дизельного топлива, можно получить экологически чистые летние и зимние марки данного вида горячего.

Добавление в него антидымной и депрессорной присадок позволяет получить, так называемое, городское дизельное топливо (соответствует      ТУ 38.401-58-170-96), которое рекомендуется использовать в мегаполисах с целью уменьшения уровня загрязнения его воздуха [5].