Влияние цетаноповышающих присадок на работу двигателей, работающих на дизельных топливах

The article describes the impact of the application technopolises of additives on the diesel engines.

Keywords: Euro-6, Euro-5, hazardous substances, diesel fuel, cetane number, additives cyanopolyyne

С развитием автомобилестроения и ужесточением экологических требований к транспортным средствам производство современных дизельных топлив становится невозможно без применения разнообразного количества присадок с целью обеспечения требуемого уровня их эксплуатационных свойств [1].

Так, с 1 января 2016 года в Евросоюзе действует топливный стандарт Евро-6, требования которого ужесточают содержание вредных веществ в отработавших газах (таблица 1).

Россия отстает от Евросоюза с введением нормы Евро-6, так как в данный момент проходит внедрение Евро-5, который номинально введен в нашей стране с 1 января 2014 года, а обязательным стал лишь с 1 января 2016 года [2].

Таблица 1

Требования ккачественным показателям дизельного топлива

Высокооборотные дизельные двигатели современных автомобилей, рассчитаны на топливо с цетановым числом 51–55 единиц, то есть на горючее, соответствующее стандарту «ЕВРО». Однако мощности отечественных нефтеперерабатывающих заводов не позволяют изготавливать топливо с таким цетановым числом.

Таблица 2

Значения цетановых чисел дизельных топлив некоторых НПЗ РФ

Из таблицы следует, что значения цетановых чисел дизельных топлив, производимых в настоящее время нефтеперерабатывающими заводами, не отвечают требованиям Европейского стандарта ЕN-590, согласно которому значение цетанового числа не должно быть менее 51,0 ед.

«Недостаток» цетанового числа по всем заводам страны в среднем составляет 2–3 ед. Его повышение на 2 ед. достигается введением в топливо до 0,1 % масс. промотора воспламенения.

В связи с этим, для дизельных топлив большое значение имеют присадки, повышающие их цетановое число.

Цетаноповышающие присадки или промоторы воспламенения — вещества органического происхождения, позволяющие уменьшить период задержки самовоспламенения топливной смеси [5].

В РФ разрешены к применению импортные цетаноповышающие присадки Kerobrisol EHN, Paradine-668, DII-3, Dodicet 5073, ADX 743, а также отечественные 25 присадки Миакрон-2000, Цетамикс и ЦГН [6]. Основным действующим веществом этих присадок является нитраты.

В настоящее время на рынке представлен достаточно широкий ассортимент цетаноповышающих присадок, основу которых составляют пероксиды и нитраты алифатических или циклических спиртов, а также парафины [6]. Присадки на основе пероксидов имеют, как правило, высокую стоимость, но при этом являются более экологичными и безопасными в отличие от использования нитратов. Эффективность присадок на основе нитратов и пероксидов практически одинакова, хотя пероксиды по эффективности уступают нитратам. Недостатками присадок на основе пероксидов являются присущая им невысокая стабильность и повышенное смолообразование содержащих их топлив [6].

Увеличение цетанового числа с 45 до 51 единицы привело к изменениям в топливной системе дизельного двигателя одновременно с уменьшением выброса вредных веществ за счет более полного сгорания горючей смеси. Увеличение цетанового числа также поддерживает более мягкое горение и снижение дымности отработанных газов [5].

Цетаноповышающие присадки действуют на начальных стадиях процесса горения за счет легкого распада их молекул. При распаде молекул, входящих в состав промоторов воспламенения нитратов или пероксидов, по связям O-O и O-N с энергией активации около 150 кДж/моль, образуются свободные радикалы, которые инициируют воспламенение топлива.

Этот эффект объясняется тем, что цетаноповышающая присадка обладает повышенными окислительными свойствами, которые уменьшают период задержки воспламенения топлива. Попадая в зону трения продукты реакции окисления вызывают повышенный износ пары трения [7]. В связи с этим, для улучшения противоизносных свойств дизельного топлива необходимо введение противоизносной присадки [6].

Для производства дизельного топлива ЕВРО по ГОСТ Р 52368 на российских НПЗ используются как отечественные, так и зарубежные противоизносные и цетаноповышающие присадки. Нередко в одном пакете содержатся присадки разных фирм. Поэтому вопросы их совместимости в топливе также имеют большое значение [8]. В состав дизельного топлива рекомендуется вводить цетаноповышающие и противоизносные присадки в количестве 0,1–0,3 % масс [8].

При добавке алкилнитратов повышение цетанового числа составляет 2–3 единицы на каждые 0,1 % добавки и тем выше, чем выше цетановое число исходного топлива [9].

Однако повышение цетанового числа не может быть безгранично, так как при его увеличении больше 60 снижается полнота сгорания топлива, возрастает расход топлива и дымность выхлопных газов.

В состав присадок к дизельному топливу могут входить вещества, опасные свойства которых для окружающей среды недостаточно изучены, поэтому важным аспектом использования присадок является их непосредственное влияние на окружающую среду. Это получило свое отражение в специальной технической документации, сопровождающей присадки при их реализации: паспортах качества и паспортах безопасности. С целью безопасного обращения при производстве, транспортировке, хранении компонентов, входящих в состав присадок, самих присадок и дизельных топлив, содержащих эти присадки, в паспорте безопасности в числе прочих присутствуют разделы «Информация по экологии» («Экотоксичность») и «Указания по утилизации».

При всем при этом цетановое число должно отвечать требованиям двигателя. Необходимо учитывать его быстроходность, конструкции камеры сгорания, степень сжатия и размер цилиндров. Несоответствие цетанового числа приводит к снижению надежной работы двигателя, его быстрому износу.

Литература:

1. Лунева В. В., Пуляев Н. Н. и др. Исследование химической стабильности современных дизельных топлив с улучшенными экологическими характеристиками // Международный технико-экономический журнал. — 2015. — № 5. — С. 84‑88.
2. Коротких Ю. С. Экологический стандарт Евро-6 в Европе и России. // Управление рисками в АПК. 2016. № 1. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.agrorisk.ru/#!korotkih-1/lsuyi
3. Митусова Т. Н. Современное состояние производства дизельных топлив. Требования к качеству // Мир нефтепродуктов. — 2009. — № 9–10. — С. 6–16.
4. Влияние присадок на показатели качества дизельного топлива. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://smu.rusoil.net/pages/7081/apnt12.pdf.
5. Буров Е. А. Исследование эффективности действия функциональных присадок в дизельных топливах различного углеводородного состава: дисс. … канд. хим. наук: 02.00.13. Защищена 2015. — Москва, 2015.
6. Минибаева Л. К. Разработка цетаноповышающей присадки для дизельных топлив: дисс. … канд. техн. наук: 05.17.07. Защищена 2015. — Уфа, 2015.
7. Недайборщ А. С., Любименко В. А., Митусова Т. Н. Метод компьютерного моделирования в изучении механизма действия присадок к дизельным топливам // Труды Российского гос. ун-та нефти и газа им. И. М. Губкина. — 2015. — № 2. — С. 87‑98.
8. Митусова Т. Н., Калинина М. В., Недайборщ А. С., Капитонов И. В. Особенности испытаний дизельных топлив ЕВРО // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. — 2013. — № 8. — С. 24‑25.
9. Цетаноповышающие присадки в дизельные топлива. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://chimservice.ru/stati/1610.