Бахматов М. Л.

Иркутский государственный технический университет

ПРОТИВОИЗНОСНЫЕ ПРИСАДКИ В ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО

И ИХ РАЗВИТИЕ

В последнее время наблюдается резкое ужесточение требований к качеству дизельных топлив и, несмотря на различие в спецификациях разных стран, четко прослеживается тенденция к снижению содержания серы.

Европейский стандарт EN 590 за последние годы также претерпел существенные изменения: с 0,2 до 0,035 % снизилось содержание серы, цетановое число увеличено с 45 до 51 ед., введены ограничения на плотность и вязкость — 2,0-4,5 при температуре 40 °С, что соответствует 2,7-6,5 мм²/с при температуре 20 °С. Введены новые показатели: содержание полициклических ароматических углеводородов, смазывающие свойства и окислительная стабильность и установлены нормы на эти показатели [2] .

В 2010—2020 гг. предполагаются еще более жесткие нормы: на содержание серы— до 10 ppm; на полициклические ароматические углеводороды - до 2 %.

Для улучшения свойств дизельных топлив в него вводят присадки различного назначения (табл. 1)

Таблица 1

Присадки, применяемые в настоящее время

Присадки	Фактически используемые
	отечественные	импортные
Альтернативные антидетонаторы	5	1
Промоторы воспламенения	2	5
Противоизносные	0	6
Депрессорно-диспергирующие	1	19
Моющие	0	0
Антиокислители	2	0
Итого	10	31

В связи с ужесточением требований по содержанию серы в топливе большое значение приобретают противоизносные присадки. Перспективная стоимость противоизносных присадок для России составляет 200—300 млн руб./год. В России в настоящее время фактически не используется ни одна отечественная противоизносная присадка, в то время как импортных - 6.

В производстве топлив мирового уровня Россия практически полностью зависит от зарубежных компаний. Пока это не особенно заметно, поскольку российские нефтеперерабатывающие заводы производят с использованием зарубежных присадок дизельное топливо, соответствующее европейскому стандарту EN 590 в небольших количествах - исключительно на экспорт. В будущем при использовании высококачественного топлива в России зависимость от импорта скажется в полной мере [1]. В последние годы наметилась тенденция к созданию присадок. Так, Альта, Каскад-5 и БВ-0,1 - противоизносные присадки, полученные, как и многие зарубежные аналоги, с использованием кислот таловых масел. Секретом разработчиков являются составы композиций, обеспечивающие их повышенную эффективность и совместимость содержащих их топлив с водой и смазочными маслами.

По эффективности отечественные противоизносные присадки аналогичны зарубежным. Ниже представлены результаты испытаний трех образцов малосернистых дизельных топлив с присадкой Альта (табл. 3) и импортными (табл. 3): средний диаметр пятна износа оценивали по методу HFRR (ISO 12156).

Таблица 2

Импортные противоизносные присадки

Присадка	Средний диаметр пятна износа в дизельном топливе, мкм
Без присадки	576	552	497
Co 100 мл присадки: Альта	377	415	402
Lubrizol-539 M	372	-	-
Dodulub-4940	-	358	356

Результаты определения смазывающей способности образцов сверхмалосернистого дизельного топлива, содержащего различные композиции присадок фирмы «Клариант» (табл. 3), показывают, что эти присадки обеспечивают норму по стандарту EN 590.

Таблица 3

Результаты испытаний композиций импортных присадок

Топливо	Концентрация присадок, %	Диаметр пятна износа па приборе IIFKR
		при температуре 60 °С, мкм
Без присадки	-	772
С присадками:	0,05 0,05	376
Doducet 5073	0,10	437
Dodilub 4940	0,03
Doducet 5073	0,05
Dodilub 4940	0,03	456
Dodiflow 4273	0,05
Doducet 5073	0,05
Dodilub 4940	0,04	405
Dodiflow 4273	0,05
Dodiwax 4500	0,02
Норма по стандарту EN 590		He более 460

В области создания противоизносных присадок интересны попытки найти замену классическим кремнеорганическим жидкостям. Например, отечественная присадка [3] представляет собой жидкость на основе дизельного топлива с добавленными в него мицеллами, включающими в себя оксид железа и олеиновую кислоту. Молекулы олеиновой кислоты адсорбируются на поверхности магнетита в результате процесса хемосорбции. Оксид железа, входящий в мицеллу, характеризуется низким сопротивлением сдвигу и является пластической смазкой, уменьшающей коэффициент трения и интенсивность изнашивания поверхностей в местах их соприкосновения. Молекулы олеиновой кислоты, входящие в состав мицелл, предотвращают их слипание и обеспечивают возможность их нахождения во взвешенном состоянии в жидкости. Средняя величина мицеллы составляет 10 нм. Намагниченность насыщения порядка 10 кА/м. Присадка предназначена для работы в слабых магнитных полях <<1 , где - функция Ланжевена L(, с напряженностью магнитного поля 20—40 кА/м. Основа мицеллы представляет собой молекулы твердой пластичной смазки оксида железа, а окружающие молекулы являются олеиновой кислотой с содержанием веществ в присадке, мас. %: Fe₃O₄-0,0001, C₁₈H₃₄O₂-O₅-0,0001, дизельное топливо - до 100.

Присадка растворяется в дизельном топливе в соотношении 1:10 при температуре 60 ⁰C и непрерывном помешивании в течение 1 часа.

При лабораторных испытаниях дизельного топлива, приготовленного с введением в него присадки, в соответствии с описанием выше получены следующие результаты. При испытании на трибометре, аналогичном HFRR, при температуре 60 ⁰C в течение 45 минут в высокоочищенном от серы дизельном топливе (менее 500 ppm) смазывающая способность (диаметр пятна износа) составила 540 мкм. При введении в топливо предлагаемой присадки и создании напряженности внешнего магнитного поля в зоне трения 30 кА/м смазывающая способность при многократных испытаниях составила 230-250 мкм.

Вышеописанная мицеллярная присадка обладает следующими преимуществами:

1) не выпадает в осадок, поскольку ее частицы являются участниками броуновского движения молекул;

2) частицы присадки целенаправленно движутся под влиянием магнитного поля, приложенного к поверхностям трения;

3) удерживается в местах повышенной интенсивности изнашивания вследствие действия магнитного поля и сил адсорбции и хемосорбции поверхностей трения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Дизельные топлива и присадки, допущенные к применению в 2001-2004 гг. / Т. М. Митусова, Е. Е. Сафонова, Г. А Брагина, Л. В. Бармина//Нефтепереработка и нефтехимия. -2006.-№ I.- С. 12-19.

2. Данилов А. М. Присадки к топливам // Химия и технология топлив и масел. — 2007. — № 2. - С. 47-56.

3. Пат. на изобретение РФ № 2276681. Противоизносная присадка по заявке № 2004132806/04 / Перекрестов А. П., Сычева А. А. 10.11.2004; Опубл. 20.05.2006. Бюл. № 14.