Сера в дизельном топливе: проблема и решение. Дизельное топливо и сера: проблемы и решения Содержание серы ppm

• летнее - используется при температуре воздуха не ниже 0°С и имеет в своем обозначении кол-во серы и температуру вспышки, например, Л-0,2-40;
• зимнее - применяется при температурах не ниже -20°С и имеет в обозначении кол-во серы и температуру застывания, например, З-0,05 (-25°С);
• арктическое - применяется до -50°С, имеет в обозначении кол-во серы и температуру застывания, например, А-0,05 (-50°С).

В настоящее время вышеуказанный стандарт СССР устарел, но старые обозначения солярки еще можно встретить в запросах потребителей.

В Европейском союзе в 1993 г. введен стандарт EN 590 (первоначально Евро-1), который претерпел 4 модификации. В настоящее время действует европейский стандарт EN 590-2009, он же ЕВРО-5. Эти стандарты классифицируют дизельное топливо по температурно-климатическим зонам применения: Class A - F для температур от +5 до -20 °С, Class 0 - 4 для температур от -20 до -44 °С.

В России при уходе от советского стандарта изначально решили переходить на европейскую систему классификации. С 2005 г. в РФ действует новый государственный стандарт на дизельное топливо - ГОСТ Р 52368-2005 . Он полностью соответствует спецификации EN 590 . Согласно новому стандарту в дизельном топливе ограничивается содержание серы, а именно:

• вид I - содержание серы не более 350 мг/кг;
• вид II - содержание серы не более 50 мг/кг;
• вид III - содержание серы не более 10 мг/кг.

Новый ГОСТ рассматривает дизельное топливо отдельно в зависимости от климатических условий местности его использования. Для районов с умеренным климатом дизельное топливо разделяется по сортам , которые указывают на предельную температуру фильтруемости:

• Сорт А (+5 °С)
• Сорт B (0 °С)
• Сорт C (-5 °С)
• Сорт D (-10 °С)
• Сорт E (-15 °С)
• Сорт F (-20 °С)

А для районов с холодным климатом дизельное топливо подразделяют на классы c предельной температурой фильтруемости:

• Класс 0 (-20 °С)
• Класс 1 (-26 °С)
• Класс 2 (-32 °С)
• Класс 3 (-38 °С)
• Класс 4 (-44 °С)

Необходимо отметить, что в настоящее время (2014 г.) в России запрещено использование дизельного топлива экологического класса К2 , с 01 января 2015 г. выводится из обращения топливо класса К3, а с 01 января 2016 г. на территории Российской Федерации разрешен выпуск и обращение дизельного топлива экологического класса не ниже К5.

С 1 июля 2014 года в России будет введен в действие ГОСТ Р 55475-2013 «Топливо дизельное зимнее и арктическое депарафинированное» . Это топливо производится с применением современного метода каталитической депарафинизации. В соответствии с ГОСТом, дизельное топливо для районов с холодным климатом обозначается следующим образом:

• ДТ-З-К3 (К4, К5) минус 32;
• ДТ-З-К3 (К4, К5) минус 38;
• ДТ-А-К3 (К4, К5) минус 44;
• ДТ-А-К3 (К4, К5) минус 48;
• ДТ-А-К3 (К4, К5) минус 52.

При этом выпуск и использование дизельного топлива по ГОСТ Р 52368-2005 не ограничивается.

Как видно, при классификации дизтоплива используются 2 основных параметра солярки: содержание серы и температура фильтруемости. Между тем, дизельное топливо характеризуется большим количеством показателей , часть из которых приводится в паспортах качества на выпущенную партию топлива.

Однажды представители зарубежного автостроения высказали свою оценку российскому дизельному топливу. Они посчитали, что вряд ли какой работающий на нём двигатель автомобиля способен перешагнуть 600 000 км пробега. Практика же показала обратное, бывает, и больший пробег выдерживают. После обращения за разъяснением к таким специалистам «ВНИИ НП», как Резников В. Д. и Бакалейник А. М., стала понятна общая картина.

Откуда сера в топливе

Наличие серы и ее соединений в сырой нефти никого не удивляет, она просто там содержится в элементарном состоянии. А элементарная сера, сероводород и меркаптаны довольно агрессивно вызывают коррозию металла, если допустить ее наличие в дизтопливе или бензине. На нефтеперегонных предприятиях выводят их из конечного продукта, меркаптаны же строго ограничивают. На другие соединения серы выставлены лимит, выше которого переходить нельзя, и называется он «массовой долей серы».

Поскольку эта норма становится все более жесткой, то и переработчики нефти все больше средств тратят на очистку и производство дизельного топлива, и оно тоже растет в цене. Сера не удаляется полностью, небольшое количество (в пределах нормы) все же имеет место в составе любого “коммерческого” топлива.

Немного истории и химии

Согласно настоящему стандарту, топливо может быть «малосернистым» и «сернистым». Эти слова понимали раньше неоднозначно. Когда не было или почти не было ограничений на количество вредных выбросов, норма на содержание серы нужна была только для того, чтобы она не вредила двигателю. Этот подход в производстве топлива не был таким затратным, как сейчас, и приходится на период с 1950 до 1970 гг.

В то время «сернистым» считалось топливо, имеющего в составе 1% серы, «малосернистое» ограничивалось 0,2%. Кроме износа узлов и деталей дизельного двигателя проблемы не видели. Беспокоили также и отложения на металле, образовавшиеся при сгорании серных соединений SO3 и SO2.

В основном эти соединения выбрасываются из двигателя вместе с отработанными газами. Другая же часть данных серных продуктов вступает во взаимодействие с водяным паром, и образует серную и сернистую кислоты.

Результат их воздействия на двигатель следующий:

• увеличение коррозии на деталях поршневой группы;
• образование снижает теплоотдачу от поршня;
• нагар ограничивает подвижность колец, и компрессия снижается.

Влияние щелочного числа масла на износ поршневых колец дизеля

Решать эту проблему начали с помощью химического состава масла. Присадки в нём должны были нейтрализовать кислоты за счет своих щелочных и моющих свойств. Если менять масло своевременно, то полностью предотвращается коррозия и образование нагара.

Топливо с большим процентом серы требует более частых замен масла, пробег таких двигателей меньше.

Сейчас обстановка несколько другая. Лимиты изменились в разы:

• сернистое топливо содержит 0,2% серы;
• малосернистое – 0,035%.

Вся причина в том, что начали бороться и за состояние окружающей среды. Парк машин вырос многократно и чтобы спасти природу, ужесточили нормы выбросов в атмосферу всего того, чем автомобиль ее загрязняет. Соответственно, напряглись производители техники, снабдив двигатели дожигателями, катализаторами и фильтрами. Вносились изменения в процесс подготовки сгорания топлива.

Сернистые соединения в составе топлива при сгорании повышают уровень токсичности отработанных газов. Поэтому не только технику модернизируют под новые стандарты, но и реализуются требования снизить процент серы в автомобильном топливе.

ГОСТы и ТУ на дизельное топливо, производимое в России, регламентируют его качество не только для дорожных автомобилей, но и для кораблей, тепловозов, сельскохозяйственных машин, парка ремонта дорог и строительства. ГОСТ 305-82 распространен на 85% выпускаемого дизельного топлива. Процент серы 0,2% принят за основу. Топливо второго вида допускает увеличение процента серы до 0,5%. Но уже сейчас стандарты предусматривают содержание серы до 0,05%.

Этапы ужесточения нормы к содержанию серы в топливе автомобилей

Разработаны специальные технические условия на качество дизельного топлива, которое будет использовано в сложных экологических районах и крупных городах страны. Содержание серы в топливе должно быть максимум 0,05%.

С 01.11.2011 ввели ТУ 38,401-58-296-2001, ограничивающие процент серы в топливе до 0,035%.

Несколько позже промышленность ориентируется на выпуск бензина и дизельного топлива с учетом требований ЕВРО-3 и содержанием серы не более 0,015% в бензине. Это процесс не одного дня и растянулся на 5 лет. А значит, еще действовали и прежние технические условия.

Когда процент серы стал менее 0,035%, у дизельного топлива ухудшились смазывающие свойства. Это ускоряет износ топливных насосов и других элементов топливной системы. Появилась нужда в присадках с целью улучшения смазывающих характеристик. А они в основном импортного происхождения.

Да и на отечественных заправках пока нет раздельных колонок на различные марки дизельного топлива. Смешивая в одной емкости разные сорта, продавец (владелец АЗС) ухудшает экологические свойства горючего. И тут надо уже решать вопрос инфраструктуры, чтобы от производителя к потребителю дизтопливо поступало без потери качества. А это дело не одного дня.

Дизельное топливо - это достаточно старый, но по-прежнему востребованный вид топлива для поршневых И если раньше область его применения была ограничена из-за низкого качества и токсичных продуктов сгорания, то сейчас все больше легковых автомобилей оснащаются дизельными двигателями, и ученые работают над тем, чтобы повысить эксплуатационные характеристики и сделать дизельное топливо экологически безопасным.

Что такое дизельное топливо

Дизельное топливо - это тяжелые фракции нефти, основой которых являются углеводороды с высокой - 200-350°С - температурой кипения. Используется в качестве топлива в дизельных двигателях и газодизелях.

Почему именно в дизельных? Потому что в отличие от бензиновых двигателей, в которых смесь бензина с воздухом поджигается от искры, в дизельном поршневом двигателе топливо самовоспламеняется при сильном сжатии.

Внешне дизельное топливо - это прозрачная, с большей вязкостью, чем у бензина, жидкость, цвет которой может быть и желтым, и коричневым разных оттенков. На цвет влияют смолы в составе топлива.

При сгорании любое топливо производит энергию. Дизельное топливо, кроме этой главной задачи, выполняет еще несколько немаловажных функций в работе двигателя. Оно смазывает в топливных форсунках и насосах трущиеся поверхности, охлаждает стенки камеры сгорания и регулирует параметры выхлопа на двигателях.

Морские и речные суда, тепловозы, военная и грузовые автомобили - практически весь тяжелый транспорт работает на дизельных двигателях.

Последние десятилетия популярным в развитых странах Европы становится легковой автомобиль, который работает на дизельном топливе. Расход топлива на 40 % в дизельном двигателе меньше, а тяговое усилие, мощность, проходимость и безопасность выхлопных газов больше, чем в бензиновом.

Это экономичное в эксплуатации и по стоимости топливо. Оно используется в дизельных электрогенераторах стационарных и в котлах автономных отопительных систем.

Соляровое масло, которое в народе называют просто соляркой, является остаточным дизельным топливом с высокой вязкостью и температурой кипения до 400°С. Этот вид топлива используется для низкооборотных двигателей на водном и железнодорожном транспорте, тракторах. Кроме того, солярой пропитывают кожу в кожевенной промышленности. Соляровое масло входит в состав смазачно-охлаждающей жидкости при обработке металлов резанием и закалочной жидкости при их термической обработке.

Основные характеристики

Цетановое число (главный параметр дизельного топлива) характеризует воспламеняемость топлива. Оно определяет период задержки горения рабочей смеси, то есть время, которое проходит между впрыском топлива в цилиндр и началом его горения. Чем меньше этот промежуток времени, тем цетановое число выше, и длительность прогрева двигателя меньше. Правда, при этом увеличивается дымность выхлопа, которая становится критичной при цетановом числе выше 55.

Для процессов нагнетания и впрыска топлива важна его вязкость, от которой зависят и смазывающие характеристики

От зависит его эффективность и экономичность, потому что чем выше плотность, тем больше при сгорании вырабатывается энергии.

Важной характеристикой является количество серы, которую содержит дизельное топливо. Это сернистые соединения, которые снижают коррозионную стойкость топливной системы.

О качестве дизельного топлива говорит и предельная температура фильтруемости, то есть такая температура, при которой дизтопливо густеет настолько, что уже не проходит совсем или очень медленно проходит через фильтр с определенными размерами.

Она ниже температуры помутнения, то есть температуры, при которой парафин, который содержится в топливе, начинает кристаллизоваться.

До 2015 года дизтопливо в российских стандартах разделялось по видам. В государственном стандарте, введенном в действие в январе 2015 года, разделение совпадает с разделением на экологические классы в соответствии с европейским стандартом и происходит в зависимости от содержания серы в топливе. Содержание серы не более 350, 50 и 10 мг/кг соответствует виду I, виду II и виду III по устаревшему и экологическим классам К3, К4 и К5 по новому государственному стандарту соответственно.

Не рекомендуется использовать топливо, в котором высокие показатели содержания серы, так как при этом увеличиваются вредные выбросы в атмосферу, ускоряется коррозия и износ элементов топливной системы, соответственно, увеличиваются расходы на частую замену фильтров и масла.

Как правило, улучшение одних свойств приводит к ухудшению других. Понижение содержания серы - это уменьшение смазывающих свойств дизтоплива. Поэтому для сохранения одной из главных функций в топливо добавляют различные присадки.

Сорта дизтоплива

Сорта дизельного топлива отличаются по температуре, ниже которой топливо использовать нельзя. В качестве критерия используется предельная температура фильтруемости. Причем по сортам разбивается летнее и межсезонное дизтопливо с этим показателем не ниже -20°С.

Сорт А характеризуется температурой не ниже 5°С выше нуля. Для каждого следующего сорта B, C, D, E и F показатель снижается на 5°С.

Примером может служить дизельное топливо ЕВРО, сорт С, вид II и III или в новой версии экологических классов К4 и К5 с температурой фильтруемости до пяти градусов ниже нуля и содержанием серы не больше 50 и 10 миллиграмм на один килограмм топлива.

Классы дизтоплива

Деление на классы дизельного топлива для зимы или холодного климата происходит не только по температуре фильтруемости, второй характеристикой является температура помутнения.

В зимнем и арктическом дизельном топливе при низких температурах начинается кристаллизация парафина, которая ухудшает характеристики.

Если в обозначении дизтоплива после обозначения ДТ стоит не буква, а цифра, значит, это топливо зимнее или арктическое.

Марки дизтоплива

По физико-химическим и условиям применения дизельное топливо подразделяют на четыре типа, которые маркируются заглавными буквами алфавита:

Летнее (Л), к которому относятся сорта топлива А, В, С, D с предельной температурой фильтруемости от +5 до -10°С. Это дизтопливо можно использовать при температурах не ниже 0°С.

Межсезонное (Е), сортов Е и F, с температурой до -15 и -20°С, соответственно используется осенью, когда температура воздуха колеблется в пределах от +5 до -5°С.

Зимнее (З), которое делится на классы с 0 по 3 и температурой фильтруемости в диапазоне от -20 до -38°С и применяется при температуре воздуха не ниже минус 20°С.

Арктическое (А) топливо класса 4 с предельной температурой фильтруемости минус 44°С и температурой окружающей среды до минус 50°С (в документах отрицательное значение часто сопровождается словом «минус», а не значком во избежание неточностей).

Маркировка топлива

Марки дизельного топлива включают наименование (ДТ), сорт или класс в зависимости от условий применения и экологический класс. То есть в марке указываются только два параметра: содержание серы и предельная температура фильтруемости.

Сегодня можно встретить обозначения и новые, и устаревшие, например, ДТ зимнее ЕВРО 5 сорт F, что расшифровывается как зимнее дизельное топливо с содержанием серы не более 50 мг/кг и предельной температурой фильтруемости до минус 20°С, то есть наиболее используемое в условиях российской зимы с высокими требованиями по экологичности топливо.

До сих пор попадается и такая маркировка Л-0,2-62, то есть топливо летнее высшего сорта с указанием количества серы (200 мг/кг) и температуры вспышки 62°С. Температура вспышки основным показателем не является, но при равных прочих характеристиках лучшим в целях пожарной безопасности считается топливо с более высокой температурой.

Как хранить дизельное топливо

Для обычного потребителя, имеющего личное авто с дизельным двигателем, вопрос хранения дизельного топлива не стоит.

А вот для где топливо покупается оптом и достаточно долго хранится, проблема хранения очень актуальна.

Хранение дизельного топлива возможно при температуре 20°С в течение года и при температуре выше 30 0 C от полугода до года в герметичных емкостях, защищенных от прямого попадания солнечного света.

При хранении топливо не должно контактировать с медью, латунью или цинком, чтобы топливо не засорялось продуктами химических реакций с этими металлами. Кроме того, оно должно быть защищено от попадания влаги и пыли и не должно иметь присадок, которые могут распадаться при хранении. Например, в виды дизельного топлива с высоким классом экологичности добавляют присадки для увеличения смазывающих характеристик, которые разлагаются очень быстро.

Эффективность этого топлива высока, сфера его применения неуклонно растет. Появляются новые марки дизельного топлива и новые источники его получения. Сейчас уже есть новые разработки, и дизельное топливо производится не только из нефти. Может быть, будущее принадлежит дизельному топливу из растительных масел.

Дизельное топливо получают путем переработки нефти, поэтому одним из его компонентов остаются сернистые соединения. Хотя чистой серы в составе горючего нет, ее производные все же присутствуют в достаточно большом количестве (до 7 %). Чтобы удалить часть сернистых веществ и повысить экологичность дизтоплива, применяют различные виды очистки - гидрокрекинг и щелочную обработку едким натром.

Причинами ограничения содержания серы в топливе являются:

1. коррозийное воздействие на элементы поршневой;
2. появление нагара и отложений;
3. преждевременный износ топливной и выхлопной системы;
4. дымность выхлопа;
5. выброс сернистых соединений и других вредных веществ в атмосферу;
6. несоответствие стандартам, что ограничивает применение автомобилей.

Чтобы продлить сроки эксплуатации дизелей и избежать загрязнения окружающей среды, приняты ограничения на содержание серы в дизельном топливе.

Влияние серы в дизельном топливе на двигатель

Действующие стандарты жестко регламентируют фракционный состав горючего, в том числе и сернистых соединений. Однако определенный процент таких веществ все же остается, несмотря на очистку и обработку исходного сырья. Полностью удалять сульфиды и другие сернистые элементы очень дорого и нерентабельно.

Присутствие таких сернистых веществ при взаимодействии с парами воды приводит к образованию сернистой и серной кислоты. В результате появляется коррозия металлических деталей поршневой группы, топливной и выхлопной системы. Образование отложений ухудшает отвод тепла, снижает компрессию, ограничивает подвижность колец.

Влияние серы на свойства топлива ограничивает и технические характеристики самих дизельных двигателей, а именно:

• снижается мощность;
• повышается расход топлива;
• ухудшаются мощностные и разгонные характеристики.

Из-за высокого содержания серы в судовом топливе или горючем для других дизелей изменяется сам процесс сгорания смеси. В результате возможна потеря мощности, снижение экономичности и ухудшение динамики дизеля.

Нужно учитывать, что низкое содержание серы тоже не очень хорошо для дизеля. При уменьшении сернистых соединений ниже 0,035 % ухудшаются смазывающие свойства горючего. В результате появляется преждевременный износ и сокращаются сроки эксплуатации топливной системы. Чтобы устранить эту проблему, используют специальные присадки.

Стандарты экологичности дизтоплива

Определенного баланса между содержанием серных веществ и экологичностью горючего удалось добиться с появлением соответствующих стандартов (Евро 0-6). Эти нормы регламентируют выброс вредных элементов и технические характеристики дизтоплива . Последние принятые варианты - Евро 5 и 6 (2009 и 2015 г. соответственно), согласно которым вредные выбросы не должны превышать следующих значений:

1. оксид углерода - 0,5;
2. оксид азота - 0,18 - 0,08;
3. взвешенные частицы - 0,005.

Совсем не допускается присутствие углеводорода и летучих органических веществ.

Технические характеристики дизтоплива

Легковые машины, грузовики, автобусную и специальную технику заправляют горючим в соответствии с климатическими условиями. Есть летнее, зимнее и арктическое топливо. По температуре применения горючее разделяют на сорта (A-F) и классы (0-4). Такое топливо отличается следующими показателями:

• цетановое число 45–51;
• содержание серы в дизельном топливе Евро 5 и 6 - не более 10 мг;
• температура фильтрации - до -55 °С;
• плотность в пределах 0,830-0,860 г/см 3 .

Согласно российского ГОСТ содержание серы в дизельном топливе тоже не должно превышать 10 мг.

Если вам понравилась наша статья и мы как-то смогли ответить на ваши вопросы - то будем очень благодарны за хороший отзыв о нашем сайте!

В 2005 году в связи с принятыми государственными обязательствами по снижению экологической нагрузки от выхлопных газов, а также необходимость соответствовать требованиям европейских заказчиков при экспортных отгрузках вынудило разработать в России новый стандарт на дизельное топливо.

ГОСТ Р 52368-2005 дублирует все требования европейского стандарта EN 590:2004 (именно поэтому в обозначениях дизельного топлива, изготовленного по ГОСТ Р 52368-2005 обязательно присутствует слово «ЕВРО» и ссылка на «EN 590:2004»).

Осенью 2009 года в Европе вступила в действие новая версия BS EN 590:2009. Основным отличием ее от прошлого стандарта является исключение видов дизтоплива с содержанием серы 50 мг/кг. Таким образом, в стандарте Евросоюза остается только одна норма по содержанию серы - не более 10 мг/кг.

В российском ГОСТ Р 52368-2005 норма содержания серы до 350 мг/кг существовала до 31 декабря 2011 г., а 50 мг/кг просуществует до 31 декабря 2014 г. У дизельного топлива с содержанием серы 10 мг/кг срок выпуска в оборот не ограничен. Итак, с 2012 г. нефтеперерабатывающая промышленность вырабатывает дизельное топливо с содержанием серы 10 и 50 мг/кг.

Согласно ГОСТу Р 52368-2005 дизельное топливо классифицируется по двум параметрам:

1. Предельное содержание серы, отраженное в показателе «ВИД» топлива, а именно:

вид I - содержание серы не более 350 ррМ (мг/кг);

вид II - содержание серы не более 50 ррМ (мг/кг);

вид III с содержание серы менее 10 ррМ (мг/кг).

2. Температура применения (климатическая зона, в которой дизельное топливо может применяться). Для умеренной климатической зоны дизельное топливо разделяют по шести сортам: А,В,С,D,E,F.

Требования к топливу для умеренного климата

Для районов с холодным климатом дизельное топливо условно разделяют на пять классов: 0, 1, 2 , 3, 4.

Термин «температура фильтруемости» также впервые введен новым ГОСТ Р 52368-2005 и обозначает ту температуру, ниже которой дизельное топливо не проходит с необходимой скоростью (расходом) через стандартный эталонный фильтр.

Требования к топливу для холодного и арктического климата

Важно запомнить: «СОРТ» или «КЛАСС» - это параметр температурной характеристики, а «ВИД» - это параметр содержания серы в дизельном топливе.
Приведем несколько примеров условного обозначения топлива его расшифровку.

Пример 1. «ДТ Евро сорт F, ВИД II». Из этого обозначения мы узнаем, что дизельное топливо предназначено для умеренной климатической зоны (сорт F) - зимний сорт, а содержание серы в этом топливе не более 50 ррМ (мг/кг).

Пример2. «ДТ Евро класс 2,вид I». Cлово «КЛАСС» означает, что это топливо предназначено для холодной и арктической климатической зоны. Класс «2» показывает что предельная температура фильтруемости составляет минус -32 °С. Вид I говорит о том, что содержание серы не более 350 ррМ (мг/кг).

Сезонное применение дизельных топлив в регионах Российской Федерации в соответствии с требованиями к предельной температуре фильтруемости

В соответствии с климатическими условиями допускается изменение числа суток весеннего и осеннего переходных периодов в сторону зимы или лета по согласованию местной администрации с региональными службами Гидрометцентра.

Требования к дизельному топливу по ГОСТ Р 52368-2005 (ЕН 590:2009) следующие: