Дизельное топливо

Дизельное топливо (солярка, дизель) — это жидкое нефтяное топливо, используемое в двигателях внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия (дизельных двигателях). Представляет собой смесь углеводородов, получаемую в процессе перегонки нефти. Основные характеристики: температура вспышки, цетановое число, содержание серы, вязкость и плотность. Дизельное топливо является одним из основных видов топлива для транспортных средств, сельскохозяйственной и строительной техники, а также для стационарных энергетических установок.

История

История дизельного топлива неразрывно связана с изобретением дизельного двигателя. В 1893 году немецкий инженер Рудольф Дизель получил патент на двигатель, работающий на принципе самовоспламенения топлива от сжатия. Первоначально в качестве топлива предполагалось использовать угольную пыль, но практические испытания показали неэффективность этого решения. В 1897 году Дизель продемонстрировал первый работающий образец, который использовал в качестве топлива керосин — легкую фракцию нефти.

В начале XX века, по мере совершенствования конструкции дизельных двигателей, возникла необходимость в специализированном топливе. Первоначально использовались тяжелые фракции нефти, близкие к мазуту, но они обладали высокой вязкостью и плохой испаряемостью. В 1920-х годах началась разработка стандартов для дизельного топлива, которое должно было обеспечивать надежное самовоспламенение и стабильную работу двигателя.

Массовое внедрение дизельных двигателей в транспорт и промышленность пришлось на 1930-е годы. В СССР производство дизельного топлива было налажено в 1930-х годах на Бакинских нефтеперерабатывающих заводах. В 1940-х годах, в связи с развитием танкостроения и железнодорожного транспорта, потребность в дизельном топливе резко возросла. После Второй мировой войны дизельные двигатели стали широко применяться в грузовом автомобильном транспорте, сельском хозяйстве и судоходстве.

Во второй половине XX века, с ужесточением экологических требований, началось совершенствование состава дизельного топлива. В 1990-х годах в Европе и США были введены стандарты, ограничивающие содержание серы. В 2000-х годах в России также начался переход на более экологичные виды дизельного топлива.

Классификация

Дизельное топливо классифицируется по нескольким основным признакам.

По содержанию серы

Содержание серы является одним из ключевых показателей, влияющих на экологичность и коррозионную активность топлива. Выделяют:

Топливо с высоким содержанием серы (более 0,2%): использовалось до введения экологических норм, в настоящее время практически не применяется в развитых странах.
Топливо с низким содержанием серы (0,05–0,2%): соответствует стандартам Евро-3 и Евро-4.
Топливо с ультранизким содержанием серы (менее 0,001%): соответствует стандартам Евро-5 и выше, является наиболее распространенным в современном транспорте.

По климатическим условиям

В зависимости от температуры окружающей среды, в которой будет эксплуатироваться топливо, выделяют:

Летнее дизельное топливо (ДТ-Л): применяется при температурах выше 0 °C. Температура застывания — не выше -10 °C.
Зимнее дизельное топливо (ДТ-З): применяется при температурах до -30 °C. Температура застывания — не выше -35 °C.
Арктическое дизельное топливо (ДТ-А): применяется при температурах до -50 °C. Температура застывания — не выше -55 °C.

По цетановому числу

Цетановое число — показатель, характеризующий способность топлива к самовоспламенению. Чем выше цетановое число, тем быстрее и равномернее происходит сгорание. Выделяют:

Топливо с низким цетановым числом (менее 40): используется в старых двигателях, не соответствует современным стандартам.
Топливо со стандартным цетановым числом (40–50): соответствует большинству современных дизельных двигателей.
Топливо с высоким цетановым числом (более 50): используется в высокофорсированных двигателях, обеспечивает более плавную работу и снижение шума.

По стандартам качества

В России и странах бывшего СССР действуют государственные стандарты (ГОСТ), а также технические регламенты Таможенного союза. Основные марки дизельного топлива по ГОСТ:

ДТ-Л-К5 (летнее, класс 5, содержание серы до 10 ppm): соответствует стандарту Евро-5.
ДТ-З-К5 (зимнее, класс 5): аналогично.
ДТ-А-К5 (арктическое, класс 5): аналогично.

В Европе и других странах действуют стандарты EN 590, которые устанавливают требования к дизельному топливу, включая содержание серы, цетановое число, плотность и вязкость.

Характеристики

Основные физико-химические свойства дизельного топлива:

Цетановое число: 40–55 (зависит от марки и производителя).
Плотность при 15 °C: 820–860 кг/м³.
Кинематическая вязкость при 40 °C: 2,0–4,5 мм²/с.
Температура вспышки в закрытом тигле: не ниже 55 °C (для летнего) и не ниже 40 °C (для зимнего).
Температура застывания: от -10 °C (летнее) до -55 °C (арктическое).
Содержание серы: от 10 ppm (ультранизкое) до 0,5% (высокосернистое).
Содержание полициклических ароматических углеводородов: не более 11% (по стандарту Евро-5).
Теплота сгорания: около 42,5 МДж/кг.

Применение

Дизельное топливо используется в различных областях:

Автомобильный транспорт: грузовые автомобили, автобусы, легковые автомобили с дизельными двигателями. В России доля дизельных автомобилей в грузовом парке составляет более 90%.
Сельское хозяйство: тракторы, комбайны, самоходные опрыскиватели.
Строительство и горнодобывающая промышленность: экскаваторы, бульдозеры, самосвалы, буровые установки.
Судоходство: судовые дизельные двигатели (малые и средние суда).
Железнодорожный транспорт: тепловозы.
Энергетика: дизельные генераторы для резервного и автономного электроснабжения.
Военная техника: танки, бронетранспортеры, самоходные артиллерийские установки.

Производство

Дизельное топливо получают в процессе перегонки нефти на нефтеперерабатывающих заводах. Основные стадии:

Атмосферная перегонка: нефть нагревается и разделяется на фракции. Дизельная фракция выкипает в интервале температур 200–350 °C.
Гидроочистка: удаление серы, азота и других примесей путем обработки водородом при высоком давлении и температуре.
Депарафинизация: удаление парафинов для улучшения низкотемпературных свойств (для зимнего и арктического топлива).
Смешение: смешивание различных фракций и добавление присадок (цетаноповышающих, депрессорных, антиокислительных и др.).

В России крупнейшими производителями дизельного топлива являются компании «Роснефть», «Лукойл», «Газпром нефть», «Сургутнефтегаз» и «Татнефть». В 2023 году объем производства дизельного топлива в России составил около 80 миллионов тонн.

Экологические аспекты

Сжигание дизельного топлива приводит к выбросам в атмосферу оксидов азота (NOx), оксидов серы (SOx), твердых частиц (сажи), углекислого газа (CO2) и других загрязнителей. Вредные выбросы дизельных двигателей способствуют образованию смога и кислотных дождей, а также оказывают негативное воздействие на здоровье человека (заболевания дыхательных путей, сердечно-сосудистой системы).

Для снижения вредного воздействия применяются:

Современные системы очистки выхлопных газов: сажевые фильтры, каталитические нейтрализаторы, системы рециркуляции выхлопных газов (EGR).
Использование топлива с низким содержанием серы (Евро-5 и выше).
Применение биодизеля — топлива, получаемого из растительных масел или животных жиров, которое имеет меньший углеродный след.
Разработка и внедрение гибридных и электрических силовых установок, особенно в городском транспорте.

Интересные факты

Название «солярка» происходит от немецкого Solaröl (солнечное масло) — так называли тяжелую фракцию нефти, использовавшуюся в первых дизельных двигателях.
Дизельное топливо менее летуче, чем бензин, и имеет более высокую температуру вспышки, что делает его менее пожароопасным.
В России зимой дизельное топливо часто разбавляют керосином для улучшения низкотемпературных свойств, однако это снижает цетановое число и может привести к повреждению двигателя.
Самый мощный в мире дизельный двигатель — Wärtsilä-Sulzer RTA96-C — используется на контейнеровозах и развивает мощность до 108 920 лошадиных сил.

Источники

ГОСТ 305-2013 «Топливо дизельное. Технические условия».
Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту».
EN 590:2013 «Automotive fuels — Diesel — Requirements and test methods».
«Нефтепереработка: основы и технологии» / под ред. В.А. Котова. — М.: Химия, 2015.
Данные Федеральной службы государственной статистики (Росстат) за 2023 год.
Материалы справочно-информационной системы «Техэксперт».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →