Цетаноповышающие присадки в дизельное топливо

Немного теории

Одной из важнейших характеристик дизельного топлива является его цетановое число.

 Цетановое число – это характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки горения рабочей смеси (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения). Чем выше цетановое число, тем меньше задержка и тем более спокойно и плавно горит топливная смесь.

 Цетановое число численно равно объёмной доле цетана (С₁₆Н₃₄, гексадекана), цетановое число которого принимается за 100, в смеси с α-метилнафталином (цетановое число которого, в свою очередь, равно 0), когда эта смесь имеет тот же период задержки воспламенения, что и испытуемое топливо в тех же условиях.

 Когда дизельное топливо характеризуется такой же воспламеняемостью, определённой на опытном двигателе, что и модельная смесь этих двух углеводородов, цетановое число данного топлива считается равным % доли цетана в этой смеси. Чем оно больше, тем лучше воспламеняемость смеси при сжатии.

 Иными словами:

 Чем выше цетановое число топлив, тем быстрее топливо воспламеняется и тем меньше период задержки воспламенения. Но при слишком высоком цетановом числе этот период слишком мал, и на подготовку горючей смеси времени недостаточно. В результате топливо впрыскивается в уже горящую смесь, содержащую продукты сгорания, которые затрудняют доступ кислорода к новым порциям топлива. Это ведет к увеличению доли несгоревшего топлива в эмиссионных газах, и их общей токсичности, повышенному расходу топлива. При малом цетановом числе, напротив, продолжительность задержки воспламенения велика и смесь хорошо подготавливается, зато меньше времени остается на собственно горение. При этом горение происходит интенсивнее и сопровождается быстрым нарастанием давления в камере сгорания, что, в свою очередь, приводит к повышенному износу цилиндро-поршневой группы и механизма газораспределения, стуку в работе двигателя.

 Цетановое число должно отвечать требованиям двигателя. Обязательно нужно учитывать его быстроходность, конструкции камеры сгорания, степень сжатия и диаметр цилиндров. Несоответствие цетанового числа приводит к нарушению работы, повышенному износу и снижению надежности работы двигателя в целом.

 Фактическое состояние рынка

 Высокооборотные двигатели, использующиеся в современных автомобилях, рассчитаны на дизельное топливо с цетановым числом 51-53 единицы, то есть на горючее, соответствующее стандарту «ЕВРО» (согласно европейским стандартам минимально допустимое значение цетанового числа 48). Однако мощности НПЗ стран СНГ позволяют изготавливать топливо с максимальным цетановым числом лишь 45 – 48 единиц.

 Пути повышения цетанового числа

 1) Использование высококачественного исходного сырья, что ограничивается некоторыми обстоятельствами, основное из которых – доступ к сырью необходимого качества и его стоимость

 2) Углубление очистки дистиллятов. Это происходит:

– либо путем понижению содержания ароматических углеводородов в топливе с помощью серной кислоты или селективного растворителя и требует значительных расходов серной кислоты для заметного влияния на повышение цетанового числа дизельных топлив,

– либо путем совершенствования технологического процесса, что требует высоких капиталозатрат (приобретение оборудования, разработка технической и проектной документации и т.п.), временных затрат, остановки технологического процесса

 3) Использование цетаноповышающих присадок

Введение в дизельное топливо цетаноповышающей присадки приводит к улучшению воспламеняемости топлива, обеспечивает полноту сгорания, уменьшая тем самым выбросы вредных веществ в атмосферу, облегчает запуск двигателя в зимних условиях. В качестве цетаноповышающих присадок применяют алкилнитриты и в опытном масштабе органические алкилпероксиды (ди-трет-бутилпероксид). Алкилпероксиды имеют ряд неоспоримых преимуществ перед алкилнитритами, но в 2-3 раза дороже и поэтому широкого применения пока не находят.

 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 О-О и О-N с энергией активации около 150 кДж/моль, образуются свободные радикалы, которые инициируют воспламенение топлива.  При добавке алкилнитратов повышение цетанового числа составляет 2-3 единицы на каждые 0,1% добавки и тем выше, чем выше цетановое число исходного топлива.

За рубежом из цетаноповышающих присадок наиболее широко используется 2-этилгексил нитрат (под различными торговыми марками) из группы алкилнитритов.

 Что дает цетаноповышающая присадка

Ввод присадки влияет на три основных вида характеристик топлива: эксплуатационные, экологические и потребительские. Применение таких присадок дает возможность:

– уменьшения степени засорения форсунок

– уменьшения шумность и жесткость работы двигателя;

– повышения КПД (коэффициент полезного действия) дизельного двигателя;
– увеличение степени сгорания, что приводит к значительному сокращению выбросов, снижению образования черного дыма, полициклических ароматических углеводородов, альдегидов;

– сокращения образования  и выброса выхлопных белых дымов;

– экономии топлива на 5–10%;

– увеличения цетанового числа до 6 единиц;

– более мягкой и спокойной работы двигателя;

– повышения мощности и снижения потребности к переходу на меньшие обороты;

– оптимизации воспламеняемости топлива;

– облегчения зимнего пуска;

– уменьшения расходов на техобслуживание и продления срока службы двигателя

Применятся цетаноповышающие топливные присадки могут как на нефтеперерабатывающих заводах, нефтебазах и АЗС, так и владельцами авто в личном пользовании. Автолюбителям рекомендуется добавлять присадку при каждой заправке дизельного топлива. Существуют специальные таблицы, позволяющие рассчитать, какое количество присадки необходимо добавить в бак.