ХИМИЯ НЕФТИ
СВОЙСТВА ТОПЛИВ
Требования к дизельному топливу по ГОСТ и ТУ
| Показатель | ГОСТ 305-82 | ТУ 38.1011348-99 | |||||
| Л | З | А | ДЛЭЧ-В | ДЛЭЧ | ДЗЭЧ-В | ДЗЭЧ | |
| Цетановое число, не менее | 45 | 45 | 45 | 49 | 45 | 45 | 45 |
| Фракционный состав, отгоняется при температуре, °С, не выше: | |||||||
| 50% | 280 | 280 | 255 | 280 | 280 | 280 | 280 |
| 96% | 360 | 340 | 330 | 360 | 360 | 340 | 340 |
| Температура вспышки (в закрытом тигле), °С, не ниже: | |||||||
| для тепловозных и судовых дизелей, газовых турбин | 62 | 40 | 35 | 62 | 62 | 40 | 40 |
| для дизелей общего назначения | 40 | 35 | 30 | 40 | 40 | 35 | 35 |
| Температура помутнения, °С, не выше, для климатической зоны: | |||||||
| умеренной | -5 | -25 | — | — | — | — | — |
| холодной | — | -35 | — | — | — | — | — |
| Температура застывания, °С, не выше, для климатической зоны: | |||||||
| умеренной | -10 | -35 | — | -10 | -10 | -35 | -35 |
| холодной | — | -45 | -55 | — | — | — | — |
| Кинематическая вязкость при 20°С, сСт | 3,0-6,0 | 1,8-5,0 | 1,5-4,0 | 3,0-6,0 | 3,0-6,0 | 1,8-5,0 | 1,8-5,0 |
| Коэффициент фильтруемости, не ниже | 3 | 3 | 3 | — | — | — | — |
| Предельная температура фильтруемости, °С, не выше | — | — | — | -5 | -5 | -25 | -25 |
| Плотность при 20°С, кг/м 3 не более | 860 | 840 | 830 | 860 | 860 | 840 | 840 |
| Содержание серы, % масс., не более: | |||||||
| Вид I | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,035 | 0,035 | 0,035 | 0,035 |
| Вид II | 0,5 | 0,5 | 0,4 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
| Вид III | — | — | — | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Содержание, % масс., не более: | |||||||
| меркантановой | 0,01 | 0,01 | 0,01 | — | — | — | — |
| ароматических углеводородов | — | — | — | 20 | — | 10 | — |
Требования к дизельному топливу в других странах
До октября 1996 года содержание серы в дизельном топливе в европейских странах регламентировалось на уровне 0,2% (масс.) или 2000 ppm при цетановом числе не менее 49.
С октября 1996 г. европейские страны перешли на выпуск топлива с содержанием серы до 0,05 % (масс.), в дальнейшем требования постепенно ужесточались:
| Показатель | США D 975 – 07 01.02.2007 | Страны ЕС EN 590 2009 | Швеция SS 15 54 35 2010 |
| Плотность при 15°С, кг/м 3 | 830-860 | 820-845 | 800-830 |
| Цетановое число, не менее | 40 | 51 | 51 |
| Фракционный состав: | |||
| начало кипения, °С, не ниже | — | — | 180 |
| 95 % (об.), °С, не выше | (90% об.) 288/338 | 360 | 340 |
| Содержание ароматических углеводородов, не более в т.ч.: | 35,0% (об.) | 11,0% (масс.) | 5,0% (об.) |
| полициклических | 8,0% (масс.) | 0,02% (об.) | |
| Содержание серы, ppm (мг/кг), не более | 15 | 10 | 5 |
Требования к дизельному топливу в странах ЕС
Требования к дизельному топливу в США
| Показатель | ASTM Метод определения | Марка дизельного топлива | ||||||
| No. 1-D S15 | No. 1-D S500 | No. 1-D S5000 | No. 2-D S15 | No. 2-D S500 | No. 2-D S5000 | No. 4-D | ||
| Температура вспышки, °С, не менее | D 93 | 38 | 38 | 38 | 52 | 52 | 52 | 55 |
| Микровлага и отложения, % (об.), не более | D 2709 D 1796 | 0,05 — | 0,05 — | 0,05 — | 0,05 — | 0,05 — | 0,05 — | — 0,5 |
| Одно из следующих требований должно быть выполнено: | ||||||||
| Физическая перегонка, температура выкипания 90% (об.) фракции, °С | D 86 | |||||||
| минимум | — | — | — | 282 | 282 | 282 | — | |
| максимум | 288 | 288 | 288 | 338 | 338 | 338 | — | |
| Имитированная перегонка, температура выкипания 90% (об.) фракции, °С | D 2887 | |||||||
| минимум | 300 | 300 | ||||||
| максимум | 304 | 304 | 356 | 356 | ||||
| Кинематическая вязкость при 40°С, мм 2 /с | D 445 | |||||||
| минимум | 1,3 | 1,3 | 1,3 | 1.9 | 1.9 | 1.9 | 5,5 | |
| максимум | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 4,1 | 4,1 | 4,1 | 24,0 | |
| Зольность, % (масс.), не более | D 482 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,10 |
| Содержание серы, ppm (мг/кг), не более | D 5453 | 15 | — | — | 15 | — | — | — |
| максимум, % (масс.) | D 2622 | — | 0,05 | — | — | 0,05 | — | — |
| максимум, % (масс.) | D 129 | — | — | 0,5 | — | — | 0,5 | 2,0 |
| Скорость коррозии на медной пластинке, 3 ч при 50°С, не более | D 130 | No. 3 | No. 3 | No. 3 | No. 3 | No. 3 | No. 3 | — |
| Цетановое число, не менее | D 613 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 30 |
| Одно из следующих свойств должно быть выполнено: | ||||||||
| Цетановый индекс, не менее | D 976–80 | 40 | 40 | — | 40 | 40 | — | — |
| Содержание ароматики, % (об.), не более | D 1319 | 35 | 35 | — | 35 | 35 | — | — |
| Требования работоспособности | ||||||||
| Температура помутнения, °С, не более | D 2500 | — | ||||||
| или | ||||||||
| Фильтруемость, °С, не более | D 4539/D 6371 | |||||||
| Масса осадка в 10% остатка, % (масс.), не более | D 524 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,35 | 0,35 | 0,35 | — |
| Смазывающая способность при 60°С, мкм, не более | D 6079 | 520 | 520 | 520 | 520 | 520 | 520 | — |
Требования к дизельному топливу в России
Для приведения топлив выпускаемых в РФ к требованиям экологических стандартов Евро-2,3,4,5 5 сентября 2008 г. в соответствие с Постановлением Правительства Российской Федерации от 27 февраля 2008 г. N 118 г. в силу вступил Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту».
Дизельное топливо может содержать красители (кроме зеленого и голубого цвета) и вещества-метки.
Дизельное топливо не должно содержать металлосодержащие присадки.
Изготовитель (продавец) обязан указывать в сопроводительных документах к дизельному топливу, в паспорте на него и его рекламе марку этого топлива и экологический класс автомобильной техники, для которой оно предназначено.
Производитель или продавец в паспорте на дизельное топливо, поступающие на реализацию, должны указывать сведения о наличии (наименование, свойства и содержание) присадок или об их отсутствии в этих топливах.
Выпуск в оборот дизельного топлива допускается в отношении:
Совершенствование производства дизельного топлива
Основной задачей производителей дизельного топлива на сегодняшний день является массовый переход на производство экологически чистого дизельного топлива с содержанием серы не выше 0,001 % (масс.) и ароматических углеводородов не более 11% (масс.).
Для получения дизельного топлива с содержанием серы 0,001% (масс.) без нормирования ароматических углеводородов на большинстве действующих установок гидроочистки необходимо наряду с заменой катализатора и увеличением его загрузки в 1,2-1,5 раза обеспечить повышение давления до 5 МПа и провести ряд работ по реконструкции и замене оборудования.
Вместе с тем глубокая гидроочистка дизельного топлива вызывает повышенный износ топливной аппаратуры, что может быть компенсировано введением противоизносных присадок.
В настоящее время для всех дизельных топлив, поставляемых на экспорт, введены дополнительно такие обязательные характеристики, как:
Качество дизельных топлив может быть существенно улучшено и за счет использования специальных присадок (антидымных, моющих, депрессорных, противоизносных и др.). Значительное распространение получили также депрессорные присадки, позволяющие существенно расширить выработку зимнего и арктического дизельного топлива. Все большее применение находят и противоизносные присадки, необходимые для улучшения смазывающих свойств глубокоочищенных топлив.
Современное состояние производства дизельных топлив. Требования к качеству
В последние годы во всех странах мира наблюдается увеличение потребления дизельного топлива, например в США потребление дизельного топлива увеличивается на 3,5–4,0% в год, в то время как продажа бензина – примерно на 2% в год. В Европе, где традиционно имеет место спрос на дизельное топливо, ожидается, что в 2011 г. дизельными двигателями будет оснащено более 40% легковых автомобилей против 30% в 2005 г. За пределами Европы и США потребление дизельного топлива будет увеличиваться в среднем на 4% в год, в Азии прогнозируется 5%—ный прирост. одновременно ужесточаются требования к его качеству.
В РФ действуют два стандарта на дизельные топлива: ГОСТ 303–82 и ГОСТ Р 52368–2005. Последний соответствует требованиям европейского стандарта EN 590.
Основными стимулами увеличения выработки дизельных топлив «Евро» являются требования иностранных покупателей и введение в действие технического регламента. Вместе с тем парк автомобилей состоит из техники, находящейся в эксплуатации более 10–15 лет, для которой требуется дизельное топливо, вырабатываемое по ГОСТ 305 с содержанием серы до 0,2%.
С увеличением потребления дизельного топлива особое внимание уделяется снижению вредных выбросов с отработавшими газами. Эта задача является приоритет-ной для промышленно развитых стран. В Европе, с целью уменьшения выделения парниковых газов, правительство стимулирует «дизелизацию» посредством различных налоговых льгот для владельцев дизельных автомобилей и удержанием цен на дизельное топливо на уровне, привлекательном для потребителей (по сравнению с ценами на бензин).
В мае 2007г. Европейский Совет одобрил введение новых стандартов Евро-5 и Евро-6 для автомобилей с дизельными двигателями. Согласно Евро-5, выбросы оксидов азота не должны превышать 180 мг/км, а выбросы твердых частиц снижаются с 25 до 5 мг/км. Вступающий в силу в сентябре 2014 г. стандарт Евро-6 ограничивает содержание оксидов азота не более 80 мг/км. По сравнению с Евро-4 снижение NOx должно составить около 70%, а твердых частиц – 80%. Кроме ограничения содержания вредных веществ, пристальное внимание уделяется проблеме снижения содержания углекислого газа, вызывающего «парниковый эффект» и глобальное изменение климата (табл. 1).
Для решения этой проблемы необходимо тесное сотрудничество всех заинтересованных сторон – автомобилестроителей, производителей топливной аппаратуры и разработчиков двигателей и каталитических систем нейтрализации отработавших газов, а также нефтепереработчиков – в производстве экологически чистых топлив. Вслед за требованиями по ограничению содержания вредных веществ в отработавших газах дизелей ужесточаются требования и к качеству самих дизельных топлив (табл. 2).
Лидером в этой области была Швеция, которая уже в 1991 г. ввела спецификации на дизельное топливо класса I и II, предусматривающие содержание серы 10 и 50 ppm. В 1993 г. в Калифорнии был введен стандарт, ограничивающий содержание серы до 500 ppm, ароматических углеводородов до 36%, полициклических ароматических (ПАУ) – до 1,7%. С 2006 г. установлены новые нормы на содержание серы – не более 15 ppm. Обеспечение рынка обошлось американским НПЗ более чем в 8 млрд долл.
В Канаде с 1 июня 2006 г. действует стандарт, ограничивающий содержание серы до 15 ppm.
Европейский стандарт EN 590 за последние десятилетия претерпел существенные изменения: содержание серы снижено с 0,05 до 0,001%, цетановое число увеличено с 49 до 51 ед., конец кипения топлива снижен на 10°С (с 370 до 360°С), установлены ограничения на плотность топлива.
В 2000 г. введено четыре новых показателя и установлены нормы на них: содержание полициклических ароматических углеводородов, смазывающая способность, окисли-тельная стабильность, цетановый индекс. В 2005 г. в EN 590 введен дополнительный показатель – содержание сложных эфиров жирных кислот, что свидетельствует о рынке биодзельного топлива: в 2005 г. – до 5%, в 2009 г. – до 7%.
В сентябре 2009 г. вступил в силу новый стандарт EN 590:2008, заменяющий EN 590:2004. Основные отличия нового стандарта: • ограничение содержания серы в топливе не более 10 ppm; • введение нового метода определения цетанового числа в качестве альтернативного (Ignition Quality Tester – EN 15195); • уточнение ряда методов испытаний для дизельных топлив, содержащих эфиры жирных кислот.
В некоторых европейских странах существуют дополнения к общему стандарту EN 590 на дизельные топлива. Так, во французской версии стандарта (табл. 3) дается перечень противоизносных присадок, допущенных к перекачке по трубопроводам. Особое внимание отводится удельной электропроводности дизельных топлив. Минимальное значение удельной электропроводности дизельного топлива должно составлять 150 пСм/м при 20°С.
Страны Юго-Восточной Азии нацелены на приведение своих стандартов на топлива в соответствие со стандартами США и Европейского Союза. Япония, Китай и Южная Корея перешли на производство высококачественных низкосернистых дизельных топлив с содержанием серы до 50 ppm.
Некоторые НПЗ в этих регионах начали выпускать дизельные топлива с содержанием серы до 10 ppm.
До недавнего времени столь жесткие требования предъявлялись только к дизельным топливам для быстроходных дизелей, но сегодня речь идет об использовании такого топлива во внедорожной технике (тепловозах, морских судах). Это объясняется тем, что внедорожная техника потребляет около 10% от всего производимого топлива, но ее вклад в загрязнение атмосферы намного превосходит загрязнения от автотранспорта. Поэтому Европейский Парламент предлагает унифицировать требования к дизельному топливу для дорожных и внедорожных автотранспортных средств (350 ppm и менее).
В США с июня 2012 г. содержание серы в дизельных топливах для железнодорожного транспорта и морских судов будет ограничено до 15 ppm.
В России главным нормативным документом, по которому изготавливается до 70% дизельных топлив, является ГОСТ 305. По содержанию серы в ГОСТ 305 установлено два вида топлива до 0,2% и до 0,05% (для этого топлива введен показатель смазывающей способности). В соответствии с требованиями Регламента содержание серы 0,5% исключено из стандарта. ГОСТ 305 действует с 1982 г. и давно морально устарел.
Введение каких- либо дополнений в ГОСТ 305 встречено протестом со стороны военных. На территории РФ действует также национальный стандарт ГОСТ Р 52368, разработчиком которого является ОАО «ВНИИИ НП». Показатели качества этого стандарта соответствуют европейской нормали EN 590. Исключение составляет содержание серы – 0,035% для дизельных топлив Евро-3.
Требования к дизельным топливам в соответствии с российскими нормативными документами приведены в табл. 4.
Регламент допускает выпуск в оборот дизельного топлива, используемого для сельскохозяйственной и внедорожной техники (это техника тепловозная и судовая, техника, работающая в карьерах, а также газотурбинные энергетические установки). Для этой техники предусмотрены отступления по показателям: содержание серы – до 0,2%, цета-новое число – не менее 45 ед., при этом содержание полициклических ароматических углеводородов и смазывающая способность не нормируются. Выпуск такого топлива разрешен в течение трех лет со дня опубликования регламента, т.е. до 5 сентября 2011 г.
В настоящее время 20 НПЗ получили разрешение на производство дизельных топлив Евро (табл.7). В 2007–2008 гг. Евро-5 изготавливали ОАО «ЛУКОЙЛ-Пер-мнефтеоргсинтез», ОАО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез», ОАО «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтепереработка», ЗАО «Рязан-ский НПК», ОАО «Новокуйбышевский НПЗ», ОАО «Яросла-внефтеоргсинтез».
Вместе с тем, согласно прогнозу развития автомобиль-ной техники «НПО автопроизводителей России» (на январь 2009 г.), парк автомобилей с дизельными двигателями состоит из техники, находящейся в эксплуатации более 10–15 лет, требующей топливо с содержанием серы 0,2% (рис. 1). В 2009 г. на дизельном топливе с содержанием серы 0,2% будет эксплуатироваться 60% грузовых машин, около 70% автобусов и более 50% легковых машин. Потребность в топливе с содержанием серы 10 ppm отсутствует.
К 2015 г. уже более 60% грузовых автомашин будет рабо-тать на дизельном топливе с содержанием серы 50 ppm и примерно 15% – на дизельном топливе с содержанием серы 10 ppm (рис. 2). Изменилась картина по автобусам и легковым автомобилям. Но даже в 2015 г. останется потребность в дизельном топливе с содержанием серы до 0,2%: по грузовым – 14% парка, по автобусам – около 40% и легковым – 10% от парка легковых автомобилей.
В вооруженных силах состояние по обновлению техники крайне неудовлетворительное: 80% парка составляют автомобили со сроком эксплуатации более 12 лет. Техника находится на хранении, и еще лет 20 будет храниться. В то же время на военной технике не допущены к применению присадки, химмотологические карты на изделия, конструкторская и эксплуатационная документация не разрешает использование дизельного топлива с низким содержанием серы и пакетом присадок. Для этого потребуется провести комплекс научных исследований, стендовых испытаний на объектах военной автомобильной и бронетанковой техники, организационно-технических мероприятий, обосновать сроки хранения такого топлива на складе горючего и в топливных баках во всех климатических регионах.
Во всем мире производство дизельных топлив с низким содержанием серы поддерживается законодательно путем дифференцированного налогообложения. В России 22 июля 2008 г. принят федеральный закон о внесении изменений в налоговый кодекс РФ. Если действующая налоговая ставка для всех видов дизельного топлива составляет 1080 руб./т, то с 2011 г. вводится дифференцированное налогообложение (табл. 8).
Большой заслугой в том, что в России будет введено дифференцированное налогообложение, стимулирующее выпуск высококачественных топлив, являются работы Б.Н. Давыдова, который в течение нескольких лет настойчиво «пробивал» этот закон.
Текст перепечатан из Научно технического журнала “МИР НЕФТЕПРОДУКТОВ”. Автор – Т.Н. МИТУСОВА, д-р техн. наук (ОАО «ВНИИ НП»).
