О научно-исследовательской работе по созданию товаров, отно-сящихся к группе нефтепродуктов, со специальными характеристика-ми, обеспечивающими увеличение сроков их хранения

О.Е. Аладинская – заведующий лабораторией технологии хранения нефтепродуктов ФГБУ НИИПХ Росрезерва

 

Обновление автомобильного парка страны двигателями, которые соответствуют новым видам топлива, а также введение технического регламента Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» (ТР ТС 013/2011) и технического регламента Таможенного союза «О требованиях к смазочным материалам, маслам и специальным жидкостям» (ТР ТС 030/2012) привело к тому, что вертикально-интегрированные нефтяные компании перешли к полномасштабной работе по созданию новых видов топлив.

Современные топлива – это топлива-бренды крупных нефтяных компаний.

Все современные топлива, подлежащие хранению в Росрезерве, производятся по стандартам. Стандарты на новые марки топлив имеют статус государственных или национальных. Для дизельных топлив ГОСТ Р 52368-2005 разрабатывался ОАО «ВНИИ НП» на основе собственного аутентичного перевода международного стандарта для дизельных топлив EN 590:2004 и производителем нефтепродуктов, в данном случае ОАО «ЛУКОЙЛ». Для бензинов ГОСТ Р 51866-2002 разрабатывался Техническим комитетом по стандартизации ТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы» и ОАО «ЛУКОЙЛ». По сравнению с хорошо знакомой и изученной прежней нормативной документацией в новых стандартах имеются существенные отличия. Причем это касается не только изменения значений отдельных показателей качества (например, фракционный состав, содержание свинца, серы), но и введения новых показателей качества (содержание марганца, бензола, объемная доля ароматических углеводородов).

Необходимо учитывать также и то, что практические данные по опытному хранению таких топлив отсутствуют. В литературе приводятся только результаты экспериментальных исследований по влиянию углеводородного и химического составов на эксплуатационные свойства топлив, которые нельзя прямым образом экстраполировать на условия длительного хранения, когда необходимо учитывать одновременно множество сопутствующих факторов: количество нефтепродукта, продолжительность хранения, перепады температуры, контакт с воздухом, влагой, интенсивность испарения и т.д.

В связи с этим возникает вопрос длительного хранения новых марок топлив, отвечающих требованиям европейских стандартов.

В ФГБУ НИИПХ Росрезерва в течение нескольких лет проводится большая научно-исследовательская работа по разработке требований к качеству нефтепродуктов, подлежащих длительному хранению, т.к. они отличаются от ранее хранившихся бензинов по ГОСТ 2084-77 и дизельного топлива по ГОСТ 305-82 особенностями компонентного, углеводородного, химического составов и наличием присадок.

В процессе исследований было установлено, что особенностью современных отечественных бензинов является использование в их составе октаноповышающих кислородсодержащих соединений (так называемых оксигенатов): низкомолекулярных спиртов, эфиров и их смесей. Наряду с положительным эффектом от введения подобных добавок имеются отрицательные последствия. К ним, в первую очередь, относятся гигроскопичность и высокая растворимость спиртов в воде, в результате чего возможно расслоение смесей и осаждение водноспиртовой фазы и, как следствие, снижение октанового числа хранящегося бензина. На основании проведенных исследований было сформулировано требование к автомобильным бензинам по содержанию этих соединений при входном контроле, чтобы не допустить попадания подобной продукции на комбинаты Росрезерва. Проведены исследования возможных потерь бензина Нормаль-80 и АИ-92 от испарения. Потери при хранении оценивались по результатам опытного хранения бензина Нормаль-80 и АИ-92 в течение 36 месяцев. По истечению опытного хранения было установлено, что бензин АИ-92 вышел за пределы норм по испаряемости и перешел из класса В в класс А. Увеличение испарения обусловлено тем, что в товарную композицию современных бензинов вовлекаются газовый бензин и бутановая фракция. Высокое значение давления насыщенных паров в бензинах при их длительном хранении в наземных резервуарах будет способствовать образованию сверхнормативных потерь нефтепродукта.

Поэтому для автомобильных бензинов, вырабатываемых по ГОСТ Р 51105-97 и поставляемых в государственный материальный резерв было установлено значение давления насыщенных паров для класса В - не более 64,0 КПа (по ГОСТ Р 51105-97 -70,0 кПа) и для класса D - не более 80,0 КПа (по ГОСТ Р 51105-97 – 90,0 кПа).

По этой же причине на основании действующих отраслевых норм естественной убыли нефтепродуктов была проведена работа по обоснованию и расчету максимально допустимых значений давления насыщенных паров бензинов, предназначенных для длительного хранения с учетом климатических зон, что позволило использовать их в дальнейшем при составлении отраслевого документа по разработке норм технологических потерь и норм естественной убыли нефтепродуктов, закладываемых на длительное хранение.

Большая научно-исследовательская работа проводится также по дизельным топливам, выпускаемым по ГОСТ 52368-2005 «Топливо дизельное Евро».

Одним из важных отличий новых дизельных топлив является их четкая классификация по низкотемпературным свойствам, таким как предельная температура фильтруемости и температура помутнения. Существует их разделение по этим показателям на две группы: топлива для умеренного климата и топлива для холодного и арктического климата. К этим топливам предъявляются более жесткие требования по содержанию серы, воды, механических примесей. Кроме того, вводятся новые показатели качества: содержание полициклических ароматических углеводородов, содержание метиловых эфиров жирных кислот, окислительная стабильность, смазывающая способность. Производство новых дизельных топлив связано с обновлением автомобильного парка страны двигателями, соответствующими требованиям ЕВРО-4 и ЕВРО-5. В настоящее время новые марки дизельного топлива получают путем глубокой гидроочистки от соединений серы, что, в свою очередь, может привести к снижению противоизносных свойств. Для сохранения этих свойств в настоящее время в дизельное топливо вводят противоизносные присадки, в связи с этим для дизельного топлива Лукойл ЕН 590 были проведены исследования его влагопоглощающей способности и соответствующих изменений его противоизносных свойств, обусловленных наличием в нем противоизносной присадки, которая способна образовывать эмульсии с водой. Установлено, что противоизносная присадка представляющая смесь ароматических и алифатических карбоновых кислот эффективна в концентрации от 50 до 200 ppm, стабильна и не образовывает эмульсии с водой.

В последнее время требуют решения новые задачи, в том числе улучшение электропроводности дизельных топлив. Оценка этого показателя качества проводится по ASTM D 2624. Добавка антистатических присадок в дизельное топливо также связана со стабильностью и совместимостью всего пакета присадок, что следует учитывать при постановке на промышленное производство топлив, предназначенных для длительного хранения. Таким образом, изменение требований к качеству топлив должно учитывать как особенности квалификационных испытаний топлив с присадками, так и качество самих присадок. Для этого ФГБУ НИИПХ Росрезерва совместно с отраслевыми институтами планирует разработать программы испытаний, объем которых будет зависеть от поставленной задачи. Например, испытания дизельного топлива ЕВРО проводятся по методам, предусмотренным нормативным документом и по методам квалификационной оценки дизельных топлив, предусмотренным в «Программе испытаний», разработанной ОАО «ВНИИ НП». Это связано с тем, что в настоящее время комплекс методов квалификационной оценки существует только для дизельных топлив, выработанных по ГОСТ 305-82, который в настоящее время не действует (межведомственная комиссия (МВК) прекратила свою деятельность). Многие методы квалификационной оценки утратили свою актуальность в связи с изменением парка техники и изменением международной практики оценки эксплуатационных свойств нефтепродуктов. При создании современных дизельных топлив важен тест, оценивающий свойства присадок и закоксовывание распылителей форсунок.

Это связано с тем, что современная техника оснащена насосами высокого давления системы непосредственного (прямого) впрыска топлива Common Rail, которые в зависимости от частоты вращения двигателя и текущей потребности в топливе создают давление в топливной системе 150 МПа (для сравнения - в старых двигателях топливный насос обеспечивает давление до 25 МПа). Система управления двигателем непрерывно вычисляет оптимальный момент впрыска и количество топлива. В результате жестко контролируемого процесса происходит максимально эффективное сжигание топлива при любых условиях. Тем самым обеспечивается высокая мощность, низкий расход топлива и уровень выбросов вне зависимости от условий работы. Такие условия работы устанавливают жесткие требования к цетановому числу дизельных топлив, их окислительной стабильности и смазывающей способности, к степени закоксовывания распылителей форсунок, что относится к химмотологическому показателю качества топлива. Данные показатели дизельных топлив после хранения  должны сохраняться на уровне свежевыработанного топлива.

После всего вышеизложенного можно сделать следующие выводы.

Новые марки топлив, закладываемые на хранение в государственный материальный резерв можно отнести к нефтепродуктам, которые обладают специальными характеристиками, обеспечивающими увеличение сроков их хранения. В связи с этим при закладке на хранение новых видов нефтепродуктов необходимо формулировать требования к присадкам, а также при постановке на промышленное производство топлив, предназначенных для длительного хранения вводимые присадки должны быть стабильны в течение всего срока хранения, не должны ухудшать физико-химические и эксплуатационные  показатели качества топлив.