Качество топлива определяется его способностью соответствовать строгим требованиям потребителей — будь то двигатели внутреннего сгорания, печи или другие устройства. Эти требования включают соответствие климатическим условиям эксплуатации и минимизацию вредного воздействия на окружающую среду, что закреплено в национальных и международных стандартах. Достижение нужного качества — это всегда сложный баланс между множеством, зачастую противоречивых, критериев. На конечные свойства топлива влияют три ключевых фактора: исходный химический состав нефти, технологии её переработки и использование специальных присадок.
Технология производства играет решающую роль в формировании потребительских свойств коммерческих топлив. На разных нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) могут применяться различные технологические цепочки, включающие определённый набор установок (см. рис. 2.2). Эти процессы целенаправленно изменяют химический состав и физические свойства нефтяных фракций или производят новые компоненты для топливных смесей. К основным производственным процессам относятся:
Ключевые технологические процессы
Атмосферная и вакуумная перегонка нефти, гидроочистка, каталитический риформинг, гидрокрекинг, каталитический и термический крекинг, коксование, изомеризация, алкилирование, а также процессы очистки (кислотная, щелочная) и разделения продуктов. Каждый из этих процессов, в свою очередь, включает множество модификаций, зависящих от типа сырья, целевых продуктов, используемых катализаторов и технологических режимов. Таким образом, набор установок на конкретном НПЗ определяет его современность, экологичность и экономическую эффективность.
Стоит отметить, что ни одна первичная нефтяная фракция (бензиновая, керосиновая, дизельная) сама по себе не является готовым товарным продуктом. Коммерческие топлива, как и масла, представляют собой сложные композиции из множества компонентов, полученных на разных установках. Например, современный автомобильный бензин может включать до 10-15 составляющих: прямогонные бензины, катализат риформинга, бензин каталитического крекинга, алкилат, изомеризат и другие.
Роль присадок в улучшении топлив
Финальная стадия производства — доводка свойств топлива с помощью присадок. Это специальные химические соединения, которые добавляются в очень малых количествах (от 0.0001% до 2% по массе) для существенного улучшения эксплуатационных характеристик. Все присадки делятся на две большие группы:
Стабилизаторы — сохраняют исходные свойства топлива во времени. К ним относятся антиокислители (0.002–0.1%) и деактиваторы металлов (0.003–0.005%).
Модификаторы — придают топливу новые, улучшенные свойства. В эту группу входят:
• Антидетонаторы (повышают октановое число, 0.05–0.3%)
• Противоизносные и противонагарные (0.001–0.05%)
• Противокоррозионные (0.0008–0.005%)
• Моющие (очищают топливную систему, 0.001–0.1%)
• Депрессорные (снижают температуру застывания, 0.01–1.5%)
Основные виды товарных топлив
К основным видам топлив, получаемым из нефти, газового конденсата и природного газа, относятся:
- Газообразные топлива для промышленности и быта: природный газ (C1–C2) и сжиженный нефтяной газ (C3–C4).
- Бензины: авиационные и автомобильные (фракции 40–180/200 °C).
- Реактивные топлива для авиации (фракции 120–280, 60–280, 195–315 °C).
- Дизельные топлива (фракции 150–320 или 180–360 °C).
- Газотурбинные топлива для стационарных и транспортных установок.
- Топлива для судовых энергетических установок.
- Котельные топлива для промышленных печей и энергоустановок.
- Печное бытовое топливо.
Международная классификация
Для унификации существует Международная классификация нефтяных топлив по стандарту ISO 8216-86. Согласно ей, весь класс обозначается буквой F (Fuel), а виды топлив маркируются дополнительными символами:
• G — газообразные топлива (C1–C2)
• L — сжиженные газы (C3–C4)
• D — дистиллятные топлива (от бензинов до газотурбинных)
• R — остаточные топлива (котельные)
• C — нефтяной кокс, используемый как топливо.
Важно понимать, что между конструкцией двигателя и используемым топливом существует прямая взаимосвязь. Двигатели проектируются под определённый тип топлива, а появление новых, более совершенных силовых установок, в свою очередь, стимулирует разработку топлив с улучшенными характеристиками.