характеристики Дт, качество, воспламеняемость, фракционный состав, температуры помутнения и застывания, коксуемость топлива
Дизельное топливо предназначено для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением рабочей смеси от сжатия (дизелей). Представляет смесь углеводородов керосиновой, газойлевой и соляровой фракций, получаемых в результате перегонки нефти, с температурой кипения 180-360°С и плотностью 0,79-0,86 г/см3.
Качество дизельного топлива
Важнейшими эксплуатационными показателями качества дизельных топлив являются воспламеняемость, фракционный состав, температуры помутнения и застывания, коксуемость и т.п.
Воспламеняемость
Воспламеняемость — важнейшее свойство дизельного топлива. Определяется периодом задержки самовоспламенения (ПЗС), который складывается из времени, затрачиваемого на распад топливной струи на капли, частичное их испарение и смешение паров топлива с воздухом (физическая составляющая), и времени, необходимого для завершения химических реакций и формирования очагов самовоспламенения (химическая составляющая). Температура самовоспламенения — наименьшая температура, при которой топливо самовоспламеняется без открытого источника огня. Чем ниже температура самовоспламенения дизельного топлива, тем меньше период задержки воспламенения (ПЗВ), тем равномернее процесс сгорания и мягче работа двигателя. Процессу самовоспламенения горючей смеси в дизеле предшествует интервал времени — период задержки воспламенения, который продолжается от начала подачи топлива в камеру сгорания (КС) до момента его воспламенения. За время ПЗВ происходит целый ряд физико-химических процессов: распыление топлива, перемешивание его с воздухом, нагревание до температуры сжатого воздуха и испарение. Одновременно с этими процессами протекают сложные химические реакции многостадийного окисления углеводородов. В горючей смеси образуются неустойчивые кислородосодержащие соединения, альдегиды и т.п., которые затем распадаются. Распад сопровождается выделением части (10-15%) тепла и слабым холодным голубым свечением. В результате предпламенных реакций выделяется теплота, повышается температура горючей смеси, увеличивается скорость химических реакций, холоднопламенный процесс переходит в горючепламенный, происходят самовоспламенение и горение топлива.
Дизельное топливо состоит в основном из парафиновых (П), нафтеновых (Н) и ароматических (А) углеводородов. Наиболее склонны к окислению и самовоспламенению парафиновые углеводороды. Наиболее устойчивые к окислению ароматические углеводороды. Если ПЗВ слишком велик, то смесь воспламеняется с опозданием, при этом в цилиндре дизеля накапливается и воспламеняется большая порция топлива. Это вызывает резкое нарастание давления, возникают стуки, т. е. дизель работает «жестко», увеличиваются износ деталей, прорыв газов в картер двигателя, расход топлива и др.
Оценкой самовоспламеняемости топлива в дизеле является цетановое число (ЦЧ), зависящее главным образом от химического состава топлива. Значение ЦЧ дизельного топлива равно содержанию цетана (в процентах от объема) в смеси с альфаметилнафталином, эквивалентной по воспламеняемости испытуемому топливу. Моторный метод определения ЦЧ дизельного топлива по методу совпадения вспышек проводится на специальной дизельной одноцилиндровой установке ИТ9-3 или ИТ9-3М с переменной степенью сжатия при стандартных условиях (ГОСТ 3122-67). Испытание заключается в сравнении самовоспламеняемости испытуемого дизельного топлива и эталонного. Подбирают смесь соответствующего состава до тех пор, пока воспламеняемость испытуемого топлива не совпадет с известной для эталонного.
Фракционный состав
Фракционный состав наряду с цетановым числом является одним из наиболее важных показателей качества дизельного топлива. Он оказывает влияние на расход топлива, дымность выпуска, легкость пуска двигателя, износ трущихся деталей, нагарообразование и закоксовывание форсунок, пригорание поршневых колец. Влияние фракционного состава топлива на рабочий процесс дизеля во многом зависит от типа смесеобразования в двигателе. Чем выше давление, температура и интенсивность вихревого движения заряда в камере сгорания двигателя, тем меньше сказывается влияние фракционного состава топлива на процесс сгорания. Для быстроходных дизелей требуется топливо более легкого фракционного состава, чем для тихоходных.
О фракционном составе дизельного топлива судят по результатам перегонки топлива, осуществляемой в лабораторных условиях на стандартной аппаратуре. Наиболее важными точками фракционного состава являются значения температуры выкипания 10, 50, 90 и 96% топлива. Температура выкипания 10% топлива характеризует наличие легких фракций топлива, которые определяют его пусковые свойства. За температуру начала кипения (tн.к) принимают температуру пара, при которой в холодильник стандартного прибора падает первая капля конденсата. Для нормального запуска холодного двигателя необходимо, чтобы температура выкипания 10% топлива была не выше 140-160°С. Температура выкипания 50% топлива (средняя испаряемость) характеризует рабочие фракции топлива, которые обеспечивают прогрев, приемистость и устойчивость работы двигателя, а также плавность перехода с одного режима на другой. Для обеспечения нормальной работы двигателя эта точка должна лежать в пределах 250-280°С. Полнота испарения топлива в двигателе характеризуется температурой выкипания 90% и 96% топлива. При слишком высоких значениях этих температур хвостовые фракции не успевают испаряться, они остаются в жидкой фазе в виде капель и пленки, которые, стекая по стенкам цилиндра, приводят к повышенному нагарообразованию, разжижению масла и форсированному износу.
Температура выкипания 90% для летних топлив обычно находится в пределах 320-340°С, а 96% — в пределах 340-360°С.
Температуры помутнения и застывания
Важными эксплуатационными характеристиками дизельного топлива также являются его низкотемпературные свойства, характеризующие подвижность топлива при отрицательной температуре. В дизельном топливе содержатся растворенные парафиновые углеводороды, которые при понижении температуры кристаллизуются. Низкотемпературные свойства оцениваются по значениям температуры помутнения и застывания.
Температура помутнения — это температура, при которой меняется фазовый состав топлива, так как наряду с жидкой фазой появляется твердая. При этой температуре топливо в условиях испытания начинает мутнеть. При помутнении дизельное топливо не теряет текучести. Размеры кристаллов таковы, что они проходят через элементы фильтров тонкой очистки, образуя на них тонкую парафинистую пленку. Нарушение подачи топлива из-за его помутнения возможно при пуске и прогреве дизеля. Для обеспечения нормальной эксплуатации двигателя необходимо, чтобы температура помутнения дизельного топлива была ниже температуры окружающего воздуха.
Температура застывания — это температура, при которой топливо полностью теряет подвижность. Температура застывания ниже температуры помутнения на 5-10°С. При понижении температуры растущие кристаллы парафиновых углеводородов образуют пространственную решетку, внутри ячеек которой находятся жидкие углеводороды топлива. При температуре застывания топлива кристаллическая структура настолько упрочняется, что топливо теряет текучесть и приобретает студнеобразный вид. Для обеспечения нормальной работы дизельного двигателя необходимо, чтобы температура застывания топлива была на 8-12°С ниже температуры окружающего воздуха.
Коксуемость топлива
Одно из важных эксплуатационных свойств дизельного топлива характеризуется чистотой двигателя и топливоподающей аппаратуры. При сгорании топлива в двигателе образуются нагар на стенках камеры сгорания и впускных клапанах, а также отложения на распылителях и иглах распылителей форсунок. На стенках камеры сгорания, днищах поршней и выпускных клапанах нагар твердый, темного цвета, а на распылителях и иглах распылителей форсунок он мягкий, смолистый, желтоватого цвета, иногда в виде лаковой светло-коричневой пленки. Отложение нагара на стенках камеры сгорания ухудшает отвод теплоты в систему охлаждения двигателя, а на выпускных клапанах приводит к их закоксовыванию и, следовательно, неправильной посадке тарелки клапана на седло. В результате такой неисправности раскаленные газы утекают, и посадочные поверхности клапана и седла обгорают, в отдельных случаях возможно зависание клапана. Нагарообразование в двигателе зависит от следующих показателей применяемого дизельного топлива: коксуемости, содержания фактических смол и серы, фракционного состава, количества непредельных и ароматических углеводородов и зольности.
Коксуемость — это свойство топлива при нагревании без доступа воздуха образовывать углистый осадок — кокс. Коксуемость определяют для 10%-ного остатка после предварительной перегонки дизельного топлива. Коксуемость 10%-ного остатка топлива зависит от его фракционного состава и содержания смолисто-асфальтовых соединений и для дизельного топлива должна быть не более 0,3%. Повышение значения этого показателя вызывает увеличение нагара в двигателе.
Нормативы качества дизельных топлив и тенденции их изменения
Топлива для дизельных двигателей автомобилей вырабатываются в России в основном по ГОСТ 305-82 в виде трех марок: «Л» — летнее, применяемое при температуре воздуха выше 0°С; «3» — зимнее, двух видов: для применения до -20°С и для применения до -30°C; «А» — арктическое, применяемое до -50°С. Топлива характеризуются следующими основными показателями: цетановое число — не менее 45, содержание серы — не менее 0,50 или 0,20% для разных видов, температура застывания от «не менее минус 55» для арктического до «не менее минус 10» для летнего, плотность от «не более 0,830 г/см3» для арктического до «не более 0,860 г/см3» для летнего топлив, содержание полиароматических соединений и смазывающая способность топлив — не нормируются. В значительно меньших количествах выпускаются дизельные топлива по различным ТУ. Зимние дизельные топлива с депрессорными присадками (ДЗП) по ТУ 38.101889 получают на базе летнего топлива добавлением незначительного количества присадок. Данное топливо рекомендуется к применению при температуре воздуха не ниже -15°С. Обладает недостатком: склонно при охлаждении топлива ниже определенной температуры или при длительном его хранении к осаждению парафинов на дно емкости, что затрудняет его дальнейшее использование. По остальным характеристикам подобно летнему топливу по ГОСТ 305-82. Экологически чистое дизельное топливо по ТУ 38.1011348-2003. По данным ТУ выпускают топлива летнее марки ДЛЭЧ, зимнее марки ДЗЭЧ и арктическое марки ДАЭЧ. В сравнении с ГОСТ 305 характеризуются установлением 5 видов с более низким содержанием серы: от «не более 0,10 массовых %» до «не более 0,001 массовых %». По содержанию серы экологически чистые топлива полностью соответствуют требованиям как действующего, так и будущего европейского стандарта по содержанию серы в дизельных топливах.
Городское дизельное топливо (ТУ 38.401 58-170-96). Основное отличие от экологически чистого дизтоплива — улучшенное качество благодаря использованию присадок (летом антидымной, зимой — антидымной и депрессорной), которые снижают дымность и токсичность отработавших газов на 30-50%.
Европейские требования к качеству дизельных топлив более жесткие, чем российские. Так требования EN-590 1993 года отличаются от требований ГОСТ 305-82 более высокими требованиями к цетановому числу «не менее 49». Общемировая тенденция изменения требований к качеству дизельных топлив следующая: увеличение цетанового числа, уменьшение плотности и содержания серы, нормирование полиароматических соединений. С 2000 года в Европе действуют нормы Евро-3, устанавливающие требования по цетановому числу «не менее 51», по сере «не более 0,035 массовых %», плотности «не более 0,845 г/см3» при нормировании содержания полиароматических соединений «не более 11% объёма». Эти требования реализованы и в российских ТУ 38. 40158296. В 2004-5 гг. в Европе вводятся требования Евро-4, дополнительно снижающие норматив по содержанию серы до «не более 0,005 массового %».
Топливо для автотракторных дизелей
Категория:
Автомобили и трактора
Публикация:
Топливо для автотракторных дизелей
Читать далее:
Процесс впуска в двигателе
Топливо для автотракторных дизелей
Автотракторные дизели работают на дизельном топливе, качества которого должны отвечать определенным требованиям, вытекающим из особенностей рабочего цикла и конструкции этих двигателей.
Качество дизельного топлива должно быть таким, чтобы обеспечить бесперебойную подачу топлива на всех эксплуатационных режимах, хорошее смесеобразование и легкий запуск, хорошее воспламенение и плавное сгорание рабочей смеси, минимальное образование нагара и отложений в дизеле и наименьшую коррозию деталей дизеля.
Вязкость — один из основных показателей качества дизельного топлива. Вязкость (внутреннее трение) —это свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной ее части относительно другой.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Вязкость измеряется в единицах динамической, кинематической и условной вязкости. В стандартах на дизельное топливо приводится кинематическая вязкость в стоксах (ст).
Вязкость зависит от температуры жидкости, поэтому всегда указывают, при какой температуре вязкость была определена.
От вязкости в большой степени зависит качество распыливания топлива и смесеобразования. При понижении вязкости тонкость распыливания топлива и смесеобразование улучшаются, но несколько ухудшаются условия смазки деталей топливного насоса.
Однако малая вязкость вызывает чрезмерное распыливание топлива, в результате чего резко уменьшается дальнобойность капель топлива и в отдаленные от форсунки части камеры сгорания топливо не попадает. Это нарушает однородность горючей смеси и ухудшает ее сгорание.
При повышении вязкости тонкость распыливания топлива и процесс смесеобразования ухудшаются, поэтому топливо полностью не сгорает, при этом наблюдается дымный выпуск отработавших газов.
Кинематическая вязкость дизельного топлива при 20 °С должна быть не менее 2,2 сст и не более 8 сст.
Фракционный состав дизельного топлива. Повышенное содержание тяжелых фракций в дизельном топливе приводит к тому, что топливо не успевает испариться и образовать однородную смесь В этом случае сгорание топлива будет неполным. Однако и чрезмерно облегченное по фракционному составу топливо тоже применять нельзя, так как оно обладает малой вязкостью.
Температура выкипания дизельного топлива должна находиться в пределах 170—360 °С.
Температурой помутнения называется температура, при которой дизельное топливо мутнеет вследствие выделения кристаллов твердых углеводородов (парафинов). Эти кристаллы, засоряя топливные фильтры, затрудняют подачу топлива в дизель. Для нормальной работы дизеля нужно, чтобы температура помутнения дизельного топлива была на 3—5° С ниже минимальной температуры окружающего воздуха.
Температурой застывания называется температура, при которой топливо теряет подвижность. Эта температура должна быть на 10 °С ниже минимальной температуры окружающего воздуха. При температуре застывания уровень топлива в пробирке, наклоненной под углом 45°, должен оставаться неподвижным в течение 1 мин.
Температурой самовоспламенения топлива называется наименьшая температура, при которой топливо воспламеняется без постороннего источника пламени.
Самовоспламенение топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания, происходит не сразу, а по истечении определенного периода, который называют периодом задержки самовоспламенения.
В этот период топливо, соприкасаясь с нагретым от сжатия воздухом, подогревается и, испаряясь, смешивается с ним. Одновременно окисляются углеводороды топлива и образуются их нестойкие соединения с кислородом воздуха (перекиси).
В период задержки самовоспламенения топливный насос продолжает подачу топлива в камеру сгорания. Чем продолжительнее этот период, тем больше топлива накапливается в камере сгорания к моменту самовоспламенения. Это вызывает при самовоспламенении топлива резкое нарастание давления в цилиндре (жесткая работа дизеля), которое сопровождается глухими стуками и нередко приводит к преждевременному износу подшипников и шеек коленчатого вала.
Жесткая работа дизеля по внешним признакам напоминает детонационное сгорание в карбюраторном двигателе, однако причины этих явлений противоположны. Все факторы, способствующие быстрому окислению углеводородов с образованием перекисей, уменьшают период задержки самовоспламенения и, следовательно, уменьшают жесткость работы дизеля. У карбюраторных двигателей способность топлива к образованию перекисей приводит к детонационному сгоранию.
Длительность периода задержки самовоспламенения зависит от свойств топлива и качества подготовки смеси.
Самовоспламеняемость топлива оценивается цетановым числом, которое определяют на одноцилиндровом двигателе так же, как и октановое число, сопоставляя самовоспламеняемость испытуемого и эталонных топлив. В качестве эталонных топлив приняты углеводороды: цетан и альфа-метилнафталин. Первый имеет хорошую самовоспламеняемость (она условно принята за 100 единиц), второй — плохую (она условно принята за 0 единиц).
Цетановым числом дизельного топлива называется процентное (по объему) содержание цетана в такой смеси с альфа-метилнафталином, которая по самовоспламеняемости равноценна испытуемому топливу. Применение топлива с низким цетановым числом приводит к жесткой работе дизеля. По существующим стандартам цетановое число дизельного топлива должно быть не ниже 40 единиц для дизелей, коленчатые валы которых вращаются с 1000—1500 об!мин.
Склонность топлива к образованию отложений и нагара. При содержании в дизельном топливе значительного количества асфальто-смолистых соединений, тяжелых фракций и механических примесей в камерах сгорания, на клапанах, форсунках и поршневых кольцах образуются лакообразные отложения и нагар.
Эти отложения вызывают перегрев дизеля, пригорание (закоксовывание) поршневых колец, засорение распыливающих отверстий форсунок и т. д. В результате этого падает мощность и снижается экономичность дизеля.
О склонности топлива к нагарообразованию можно ориентировочно судить по его коксовому числу, которое определяется по коксуемости 10% остатка топлива после его разгонки. Коксовое число выражается в процентах и показывает количество кокса, оставшегося в результате испарения и разложения этого остатка топлива при его прокаливании без доступа воздуха. Чем меньше коксовое число, тем выше качество топлива.
Коррозионное действие дизельного топлива обусловливается теми же причинами, что и у топлива для карбюраторных двигателей. Наибольшее коррозионное действие оказывают сернистые соединения. Нефтяная промышленность выпускает топливо с содержанием серы до 1%.
Для уменьшения износа деталей от сернистой коррозии применяют коррозионно-устойчивые материалы (хромокремнистый чугун и др. ), вводят в дизельные масла специальные антикоррозионные присадки (ЦИАТИМ-339 и др.), а также хромируют поверхности некоторых деталей (например, поверхности поршневых колец).
Механические примеси и вода в дизельном топливе абсолютно недопустимы. Детали топливных насосов и форсунок изготовляются с большой точностью, зазоры между отдельными деталями колеб-. лютея в пределах 0,001—0,003 мм, поэтому наличие механических примесей даже в очень малых количествах приводит к нарушению нормальной работы дизеля и быстрому износу деталей топливного насоса и форсунок.
Механические примеси могут попасть в дизельное топливо, если не соблюдаются правила его перевозки, хранения и заправки.
Присутствие воды в топливе влечет за собой коррозию металлов, к тому же при пониженных температурах вода превращается в мельчайшие кристаллы льда, которые нарушают, а иногда прекращают подачу топлива.
Для удаления механических примесей и воды нужно в течение длительного периода отстаивать топливо в резервуарах (не менее 48 часов), тщательно фильтровать его при заправке и периодически сливать отстой из топливных баков. .
Зольность дизельного топлива должна быть не более 0,02%, так как зола способствует повышенному нагарообразованию и вызывает повышенный износ деталей дизеля.
Марки дизельных топлив. Выпускаются следующие марки дизельных топлив: ДА, ДЗ, ДЛ (ГОСТ 4749—49) из малосернистых нефтей, А, С, 3 и Л (ГОСТ 305—62) из сернистых нефтей.
Для эксплуатации дизелей в зимних условиях при температуре окружающего воздуха ниже —30 °С предназначено топливо марки ДА и А, а при температуре выше —30 °С — топливо марок ДЗ и 3.
Для эксплуатации дизелей в летних условиях при температуре 0 °С и выше применяют топливо марок ДЛ и Л.
Патент США на состав топлива для дизельного двигателя. Патент (Патент № 10 941 349, выдан 9 марта 2021 г.)
Эта заявка является подразделением заявки Сер. № 14/033,134, поданной 20 сентября 2013 г., которая является продолжением заявки Сер. № 13/480,562, поданной 25 мая 2012 г., которая является продолжением заявки Сер. № 12/354,634, поданной 15 января 2009 г., теперь патент США. № 8,187,344, выданный 29 мая 2012 г., который является подразделением заявки Сер. № 11/852,096, поданной 7 сентября 2007 г., испрашивает приоритет, который является продолжением заявки Сер. № 10/655,798, поданной 5 сентября 2003 г., теперь патент США. № 7 279 018, выданной 9 октября 2007 г., в которой испрашивается приоритет предварительной заявки США № 60/408 302, поданной 6 сентября 2002 г. Полное содержание каждой заявки настоящим включено посредством ссылки.
Изобретение относится к топливной композиции для дизельных двигателей, включающей компоненты на основе растительного масла и/или животного жира и/или рыбьего жира, дизельные компоненты на основе сырой нефти и/или фракций Фишер- Процесс Тропша и необязательно компоненты, содержащие кислород.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Используемые в настоящее время топлива для дизельных двигателей в основном содержат компоненты из сырой нефти. Целью Киотского соглашения по климату является устранение пагубного влияния деятельности человека на атмосферу и, следовательно, на климат. ЕС договорился о сокращении выбросов двуокиси углерода, метана и других парниковых газов на восемь процентов до 2010 года, начиная с уровня 1990 года. Одной из целей сельскохозяйственной политики ЕС является нахождение способов использования сельскохозяйственного перепроизводства и увеличение самообеспечение топливом. В связи с этим готовится директива ЕС, требующая, чтобы не менее двух процентов бензина и дизельного топлива, потребляемых в 2005 году, имели биологическое происхождение. Предполагается, что одним из требований этой директивы является увеличение доли биокомпонентов примерно до шести процентов до 2010 года. Директива будет утверждена во всех странах ЕС в ближайшем будущем.
В настоящее время наиболее распространенным компонентом биологического происхождения в топливе является метиловый эфир рапсового масла, обозначаемый как RME. RME используется либо как таковой, либо в смеси с топливом. Недостатками RME являются его плохая смешиваемость с дизельным топливом и, по сравнению с обычным дизельным топливом (EN 590), особенно в условиях низких температур, его плохая стабильность при хранении и плохие характеристики при низких температурах. Кроме того, это вызывает загрязнение двигателя и увеличивает выбросы оксидов азота (NOx). Побочным продуктом процесса производства RME является глицерин, который может стать проблемой при производстве большого количества продукта. Аналогичным образом могут быть получены сложные эфиры других растительных масел, а метиловые эфиры жирных кислот обычно известны как FAME. (метиловый эфир жирной кислоты). Эти МЭЖК могут использоваться в тех же целях, что и метиловый эфир рапсового масла, но они также оказывают негативное влияние на качество дизельного топлива, особенно в отношении его характеристик при низких температурах, и, кроме того, их использование в топливах. увеличивает выбросы оксидов азота.
В некоторых случаях FAME и RME вызывают более высокие выбросы частиц и образование дыма в холодном двигателе.
Растительные масла и животные жиры могут быть переработаны для разложения сложноэфирной структуры и/или структуры жирных кислот и для насыщения двойных связей углеводородных цепей с получением таким образом от 80 до 85% н-парафинового продукта по отношению к массе исходного материал. Этот продукт может быть непосредственно смешан с дизельным топливом, но проблема с полученным таким образом топливом заключается в его плохих характеристиках при низких температурах. Кроме того, н-парафины, имеющие число атомов углерода жирных кислот, являются воскообразными с высокой температурой затвердевания, обычно выше +10°С, что ограничивает использование этих соединений в дизельных топливах, по крайней мере, при низких температурах.
WO 2001049812 раскрывает способ получения дизельного топлива с молярным отношением изопарафинов к н-парафинам по меньшей мере 21:1. В способе сырье, содержащее не менее 50% С10-парафинов, контактирует с катализатором в зоне реакции изомеризации.
WO 2001012581 раскрывает способ получения сложных метиловых эфиров, используемых в качестве биологического дизельного топлива, в котором смеси жирных кислот и триглицеридов этерифицируют в одной фазе. В этом методе раствор образуется из жирных кислот, триглицеридов, спирта, кислотного катализатора и сорастворителей при температуре ниже точки кипения раствора. Сорастворитель используют в количествах, обеспечивающих единую фазу, затем раствор выдерживают в течение периода времени, достаточного для проведения катализируемой кислотой этерификации жирных кислот. После этого кислотный катализатор нейтрализуют, добавляют основной катализатор для переэтерификации триглицеридов и, наконец, сложные эфиры отделяют от раствора. Таким образом получают биотопливо, содержащее сложные эфиры, с содержанием глицерина менее 0,4% по массе
Патент США. В US 6174501 представлен способ получения окисленного дизельного топлива биологического происхождения. Это окисленное биологическое дизельное топливо содержит смесь переэтерифицированных триглицеридов.
FI 100248 описывает двухстадийный процесс получения среднего дистиллята из растительного масла путем гидрогенизации жирных кислот растительного масла или триглицеридов с получением н-парафинов, а затем путем изомеризации н-парафинов с получением парафинов с разветвленной цепью. Загрязнителями атмосферного воздуха считаются любые газы, капли жидкости и твердые частицы, присутствующие в атмосфере в количествах, опасных для здоровья человека и/или оказывающих вредное воздействие на животных, растения и различные материалы. Загрязнение воздуха в основном происходит из трех основных источников выбросов, т. е. промышленности, производства энергии и транспорта.
Вредность выбросов частиц обусловлена переносимыми ими веществами и соединениями, такими как тяжелые металлы и другие канцерогенные и мутагенные соединения. Частицы, присутствующие в выхлопных газах, малы и поэтому опасны для здоровья.
Парниковые газы позволяют солнечному излучению проникать на землю, но предотвращают выход теплового излучения с земли обратно в космос. Таким образом, они способствуют нагреванию земли. Одним из наиболее значительных парниковых газов является углекислый газ, выделяющийся, например, при сжигании ископаемого топлива.
Оксиды азота являются подкисляющими соединениями. Это подкисление может, например, привести к повреждению растений и изменению видов в поверхностных водах. Оксиды азота также могут реагировать с кислородом с образованием озона. Это явление особенно влияет на качество воздуха в городах.
Как видно из вышеизложенного, существует потребность в высококачественной топливной композиции для дизельных двигателей, содержащей компоненты биологического происхождения, а также отвечающей требованиям к качеству дизельных топлив в условиях эксплуатации при низких температурах. Кроме того, топливо должно быть более экологичным, чем решения предшествующего уровня техники.
Задачей изобретения является создание более экологически чистой топливной композиции для дизельных двигателей, содержащей компоненты биологического происхождения, а также отвечающей требованиям качества дизельных топлив в условиях низких температур.
Топливная композиция для дизельных двигателей по изобретению, содержащая компоненты биологического происхождения, включает по меньшей мере один компонент, полученный из биологического исходного материала, полученного из растений, животных или рыбы, дизельные компоненты на основе сырой нефти и/или фракций Фишер- Процесс Тропша и необязательно компоненты, содержащие кислород.
Особенности топливной композиции для дизелей, содержащей компоненты биологического происхождения, представлены в прилагаемой формуле изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ А ИЗОБРЕТЕНИЯ Неожиданно было обнаружено, что композиция дизельного топлива по изобретению, содержащая компоненты биологического происхождения, также удовлетворяет требованиям качества для дизельных топлив в условиях низких температур. Состав дизельного топлива по изобретению включает следующее:
а) от 0,1 до 99% по объему, предпочтительно от 0,1 до 80% по объему компонента или смеси компонентов, полученных из биологического сырья растительного и/или животного происхождения и/или рыбы;
b) от 0 до 20% по объему компонентов, содержащих кислород, выбранных из группы, состоящей из алифатических спиртов, таких как метанол и этанол, простых эфиров, сложных эфиров жирных кислот, таких как метиловый и этиловый эфиры, воды и смесей, содержащих их; оба компонента а) и б) смешивают в виде эмульсии или растворяют в компонентах дизельного топлива на основе сырой нефти и/или фракций процесса Фишера-Тропша.
Компонент а), полученный из биологического сырья, полученного из растений, и/или животных, и/или рыбы, именуемый биологическим компонентом в настоящем описании, получают путем гидрогенизации и разложения жирных кислот и/или сложных эфиров жирных кислот с получением углеводород с числом атомов углерода 6-24, обычно н-парафин, в качестве продукта, имеющего число атомов углерода 12-24, и необязательно путем изомеризации углеводорода, обычно н-парафина, полученного таким образом с получением изопарафина. Углеводород предпочтительно является изомеризованным.
Биологическое сырье, полученное из растений, и/или животных, и/или рыбы, выбрано из группы, состоящей из растительных масел, животных жиров, рыбьего жира и их смесей, содержащих жирные кислоты и/или сложные эфиры жирных кислот. Примерами подходящих материалов являются древесные и другие растительные жиры и масла, такие как рапсовое масло, рапсовое масло, рапсовое масло, талловое масло, подсолнечное масло, соевое масло, конопляное масло, оливковое масло, льняное масло, горчичное масло, пальмовое масло. , арахисовое масло, касторовое масло, кокосовое масло, а также жиры, содержащиеся в растениях, выведенных с помощью генных манипуляций, жиры животного происхождения, такие как свиное сало, талловый жир, жир, и жиры, содержащиеся в молоке, а также переработанные жиры пищевая промышленность и смеси вышеперечисленных.
Основным компонентом типичного растительного или животного жира является триглицерид, т. е. сложный триэфир глицерина и трех молекул жирных кислот, имеющий структуру, представленную следующей формулой I:
, где RI, R2 и R3 представляют собой углеводородные цепи, а R , R2 и R3 могут быть насыщенными или ненасыщенными C6-C24 алкильными группами. Жирнокислотный состав может значительно различаться в биологическом сырье различного происхождения. н-парафин, изопарафин или их смеси, полученные из биологического сырья, могут быть использованы в качестве компонента дизельного топлива в соответствии со свойствами, требуемыми для дизельного топлива. Фракции из процесса Фишера-Тропша обычно содержат высокие уровни н-парафинов и, необязательно, они могут быть изомеризованы либо одновременно во время обработки
компонент биологического происхождения или отдельно от него, или они могут быть использованы как таковые.
Биологический компонент может быть получен, например, с помощью процесса, включающего по меньшей мере две стадии и необязательно использующего принцип действия противотока. На первой стадии процесса гидродеоксигенации, возможно, в противотоке, разрушается структура биологического сырья, удаляются соединения, содержащие кислород, азот, фосфор и серу, а также легкие углеводороды в виде газа, после чего удаляются олефиновые связи. гидрированный. На второй стадии процесса изомеризации, необязательно в противоточном режиме, проводят изомеризацию с получением разветвленных углеводородных цепей, что улучшает низкотемпературные свойства парафина.
Биологическое сырье растительного, животного или рыбного происхождения, содержащее жирные кислоты и/или сложные эфиры жирных кислот, выбранное из растительных масел, животных жиров, рыбьего жира и их смесей, используется в качестве исходного сырья.
Высококачественный углеводородный компонент биологического происхождения, особенно полезный в качестве компонента дизельного топлива, изопарафинового растворителя и лампового масла, получается как продукт с высоким цетановым числом, которое может быть даже выше 70. Кроме того, при температуре помутнения ниже -30°С все еще может быть достигнуто цетановое число выше 60. Процесс можно регулировать в соответствии с желаемым цетановым числом и точкой помутнения.
Преимущества композиции дизельного топлива по настоящему изобретению включают в себя превосходные характеристики при низких температурах и превосходное цетановое число по сравнению с решениями предшествующего уровня техники с использованием компонентов на основе FAME, таких как RME. Проблем, связанных с работой при низких температурах, можно избежать путем изомеризации воскообразных н-парафинов, имеющих число атомов углерода, сравнимое с числом атомов углерода жирных кислот, с получением изопарафинов. Свойства продуктов, полученных таким образом, являются превосходными, особенно в отношении применения дизельного топлива, н-парафины обычно имеют цетановые числа выше 70, а изопарафины выше 60, и, таким образом, они улучшают цетановое число дизельного топлива. , что явно делает их более ценными в качестве дизельных компонентов. Кроме того, точка помутнения изомеризованного продукта может быть доведена до желаемого уровня, например, ниже -30°С, тогда как соответствующее значение составляет около 0°С для RME и более +15°С для н-парафинов. . В таблице 1 ниже сравниваются свойства изомеризованного биологического компонента, РМЭ, и товарного дизельного топлива.
Загрязнение двигателей значительно уменьшается, а уровень шума явно ниже при использовании композиции дизельного топлива по изобретению по сравнению с аналогичными известными топливами биологического происхождения, содержащими компоненты МЭЖК, и, кроме того, плотность композиции ниже. Состав не требует каких-либо модификаций автомобильной техники или логистики. В качестве дополнительного преимущества по сравнению с RME можно отметить более высокое содержание энергии на единицу объема.
Состав дизельного топлива биологического происхождения согласно изобретению соответствует свойствам высококачественного дизельного топлива на основе сырой нефти, не содержит ароматических соединений и, в отличие от МЭЖК, не оставляет примесных остатков.
Выбросы оксидов азота из-за топливной композиции по изобретению ниже, чем выбросы из аналогичного продукта на основе FAME, и, кроме того, выбросы частиц явно ниже, а доля углерода в частицах меньше. Эти значительные улучшения в выбросах топливной композиции биологического происхождения очень важны с экологической точки зрения.
Теперь изобретение будет проиллюстрировано с помощью следующих примеров без намерения ограничить его объем.
ПРИМЕРЫ Пример 1 В следующей таблице 2 сравниваются характеристики выбросов обычного дизельного топлива, используемого в Европе летом, EN 590 (DI), с характеристиками состава, содержащего 60% по объему гидрогенизированного и изомеризованного топлива. талловое масло (TOFA) и 40% по объему европейского летнего дизельного топлива EN 590.
В таблице 3 ниже сравниваются характеристики выбросов высококачественного дизельного топлива на основе сырой нефти, доступного на финском рынке (DITC, производства Fortum Oyj), с характеристиками композиций, содержащих 30 % по объему гидрированного и изомеризованного таллового масла (ТОЖК) и 70% по объему ДИТЦ, или содержащие 30% по объему метилового эфира таллового масла (ММЭ) и 70% по объему ДИТЦ.
Таблица 3
30% б.
№ 2 Дизель
№. 2 Дизель
Sellers Petroleum продает дизельное топливо № 2 со сверхнизким содержанием серы нашим клиентам. Мы поставляем клиентам из Калифорнии дизельное топливо, сертифицированное Калифорнийским советом по воздушным ресурсам (Carb). Клиенты из Аризоны получают обычное дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы, сертифицированное EPA. Листы применения продукта и паспорта безопасности могут быть предоставлены вашим торговым представителем Sellers Petroleum. Если у вас есть технические вопросы, касающиеся этих продуктов, обратитесь за помощью к нашим сотрудникам.
Распределение
Продавцы Нефтяное обслуживание ряда отраслей с дизельным топливом со сверхнизким содержанием серы. Наши распределительные центры могут обеспечить быструю и эффективную транспортировку выбранного вами топлива. Наши автопарки могут обрабатывать поставки от небольших партий до 9000 галлонов оптом. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, свяжитесь с нашим ближайшим офисом и узнайте подробности о порядке доставки.
Типы моторного топлива, продаваемого в Калифорнии:
Государственные стандарты качества воздуха ограничивают типы моторного топлива, продаваемого для транспортных средств:
.
Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы EPA: Дизельное топливо с содержанием серы менее 0,005% по массе. Дизельное топливо EPA не может продаваться в Калифорнии. Дизельное топливо EPA, произведенное в Калифорнии, экспортируется в соседние штаты.
CARB Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы: Дизельное топливо, соответствующее спецификациям, установленным Калифорнийским советом по воздушным ресурсам (CARB). Это топливо широко доступно по всей Калифорнии.
Бензин CARB Reformulated (CARB RFG): обогащенный кислородом бензин риформинга, отвечающий самым последним спецификациям, установленным Калифорнийским советом по воздушным ресурсам (CARB). Этот бензин содержит 10,0% этанола в качестве оксигената.
Что такое КАРБ Дизель?
Начиная с октября 1993 года; CARB ввел 10-процентное ограничение содержания ароматических соединений в автомобильном дизельном топливе в качестве средства для дальнейшего сокращения выбросов дизельных двигателей в виде твердых частиц (PM) и закиси азота (NOx). В Калифорнии автомобильное дизельное топливо является топливом, которое должно использоваться как в дорожных, так и внедорожных транспортных средствах (например, в сельскохозяйственной и строительной технике). Локомотивы и морские транспортные средства не включены в определение использования транспортных средств. подать заявку на сертификацию для производства альтернативного состава дизельного топлива, если они могут продемонстрировать с помощью специального протокола испытаний, что их состав обеспечивает эквивалентные или лучшие характеристики выбросов по сравнению с эталонным топливом с содержанием ароматических соединений 10 объемных процентов.