Jak zlepšit kvalitu motorové nafty – účinné metody a doporučení

Snížení obsahu síry v motorové naftě zpravidla vede ke snížení jeho mazacích vlastností, proto je u motorové nafty s ultra nízkým obsahem síry předpokladem přítomnost přísad, které nepoškozují lidské zdraví, životní prostředí, život a zdraví zvířat a rostlin.

V poslední době prudce vzrostla poptávka po motorové naftě, takže výrobci po celém světě nabízejí širokou škálu různých aditiv.

V současné době jsou nejoblíbenějšími přísadami do motorové nafty: přísada proti gelu, přísada proti opotřebení, přísady zvyšující cetan, přísady s depresívy a disperzanty.

Antigelová přísada se přidává do letní i zimní motorové nafty pro zlepšení jejích kvalitativních charakteristik. Právě tento typ aditiva pomáhá vyrovnat se s hlavní příčinou zákalu motorové nafty při poklesu teploty pod přípustnou hranici – krystalizací parafínu. Tento typ aditiva má dvě hlavní funkce:

• 1) Odstraňte vodu z paliva;
• 2) Zvyšte práh tuhnutí motorové nafty.

Když teplota výrazně klesne, parafíny tvoří aglomeráty. Jemný filtr se skládá z malých pórů a pokud aglomeráty dosáhnou velikosti těchto pórů, filtr přestane fungovat. To vede k zastavení průtoku paliva a tím i chodu motoru. Proto, aby nedošlo ke zhoršení výkonu motoru, je třeba palivo zahřát a teprve poté přidat aditivum.

Při použití antigelového aditiva se stabilita disperze parafinových uhlovodíků v motorové naftě zlepšuje, když je skladována pod bodem zákalu. Toho je dosaženo zmenšením velikosti a zabráněním aglomerace parafinových krystalů. Antigelová přísada se zavádí při teplotě 5-7 °C nad počátkem zákalu motorové nafty.

Pro snížení opotřebení motoru se používají přísady proti opotřebení, které slouží ke zvýšení protioděrového účinku oleje na ty části motoru automobilu, které jsou mazány. Tyto přísady vytvářejí ochranný film v důsledku přímého nebo nepřímého kontaktu jejich účinných látek s kovovým povrchem. Většina přísad proti opotřebení jsou alkyldifosfáty zinku nebo jiná látka ze skupiny derivátů fosforu.

Principem činnosti přísady proti opotřebení je vytvoření filmu na chráněném povrchu, který se skládá z produktů mechanochemických přeměn přísady na povrchu kovu. Indikátory účinnosti přísady proti opotřebení jsou: koeficient tření, průměrný průměr míst opotřebení a kritické zatížení před zadřením. Tyto ukazatele se zjišťují na laboratorních třecích strojích. Navíc se používá indikátor tloušťky filmu vytvořeného na třecí ploše.

Působení přísad proti opotřebení začíná poté, co jsou sorbovány na třecích plochách. Pokud jsou v palivu další přísady, začíná konkurence o povrch a účinnost přísady proti opotřebení klesá. V tomto případě je nutné zvýšit koncentrace přísad proti opotřebení 3-5krát oproti doporučeným výrobcem. Také stanovení požadované koncentrace přísady proti opotřebení závisí na obsahu síry v motorové naftě: pro motorovou naftu s obsahem síry do 350 pmm je to 50-100 pmm, pro motorovou naftu s obsahem síry do 50 pmm – alespoň 150-200 pmm.

Vzhledem k tomu, že kvalita motorové nafty závisí také na cetanovém čísle, používá se následující řada přísad – přísady zvyšující cetanové číslo. Tento typ aditiva zlepšuje hořlavost motorové nafty. Vysoké cetanové číslo zajišťuje dobré startovací vlastnosti motorové nafty, což je důležité zejména při studených startech motoru. Navíc zajišťuje snížení celkového množství škodlivých emisí z výfukových plynů a emise namodralého kouře, který je typický pro období spouštění.

Většina ruských rafinérií vyrábí motorovou naftu s CN 48-50, přičemž požadavky technických předpisů pro motorovou naftu tříd 3,4,5 a evropská norma EN-590 normalizují tento ukazatel na 51 jednotek. Nedostatek cetanového čísla je 1-3 jednotky, což lze kompenzovat přidáním aditiva zvyšujícího cetanové číslo do motorové nafty.

Aditiva zvyšující cetan působí v počátečních fázích spalovacího procesu. Když se molekuly, které tvoří promotory zapalování, dusičnany nebo peroxidy, rozkládají podél vazeb O-O a O-N s aktivační energií asi 150 kJ/mol, vznikají volné radikály, které iniciují zapálení paliva.

Pro umožnění použití letní motorové nafty v zimních podmínkách se používají aditiva s tlumivým účinkem a disperzanty.

Zimní motorová nafta se získává smícháním primárních, hydrogenačně rafinovaných uhlovodíkových frakcí sekundárního původu s bodem varu 180-340 °C, přičemž se z paliva odstraní uhlovodíky parafinové skupiny. Tato metoda je složitá a velmi nákladná, takže objem výroby zimní motorové nafty pokrývá maximálně 10 % poptávky ruského trhu po ní. Jednodušší cestou je proto použití speciálních přísad.

Tekutost motorové nafty se mění ve třech fázích:

Při dosažení bodu zákalu: začátek krystalizace n-parafinů – palivo se zakalí. Zároveň jsou velikosti krystalů stále malé a procházejí filtrem. Tekutost paliva se nemění;

Při dosažení maximální teploty filtrovatelnosti (PTF): krystaly n-parafinu dosahují velikosti přesahující průměr pórů filtrů, palivo není čerpáno přes filtr, zhoršuje se tekutost paliva;

Když je dosaženo bodu tuhnutí: krystalová mřížka se stává hustší a roste – palivo ztrácí svou tekutost.

Působení tlumivého prostředku není namířeno proti tvorbě parafínových krystalů, ale proti jejich růstu. Mechanismus účinku samotných tlumivých přísad nebyl plně prozkoumán, existují dva typy účinku:

Kokrystalizace parafínu a depresoru nastává, když je molekula depresoru se svou nepolární částí zapuštěna do krystalu parafínu a polární části zůstávající vně brání novým molekulám parafínu usazovat se na krystalu a zvětšovat jeho velikost;

Dochází k adsorpci tlumivé molekuly na povrchu parafínového krystalu polární částí, zatímco nepolární část směřuje k médiu a brání krystalům parafínu ve vzájemném přiblížení a jejich sdružování do uspořádaných struktur; ve tvaru hvězdy.

V obou případech má zásadní význam, že působení tlumivého prostředku začíná tím, že jeho molekuly interagují s povrchem vznikajících krystalů, tzn. U motorové nafty by již měl začít proces tvorby krystalů n-parafinu. To vysvětluje nedostatek vlivu tlumivého činidla na bod zákalu.

Dodatečným efektem použití depresivních aditiv je pozitivní vliv na mazivost motorové nafty, která určuje životnost prvků palivového systému. Mazivost je charakteristika, která ukazuje schopnost hydrodynamického a mezního mazání pohyblivých částí vstřikovacího čerpadla (vysokotlakého palivového čerpadla vznětového motoru).

1. Hydrorafinace je jednostupňový proces, který probíhá za nejmírnějších podmínek ve srovnání s hydrokrakováním a destruktivní hydrogenací. Proces probíhá při 350–430 °C, 3,0–6,0 MPa, cirkulaci plynu obsahujícího vodík 100–600 m3/m3 suroviny a prostorové rychlosti 3–10 h-1 za použití katalyzátoru (obvykle hliník-kobalt-molybden nebo hliník-nikl-molybden).

Různé suroviny získané jak během primární destilace ropy, tak během termokatalytických procesů, od plynu po oleje a parafín, mohou být podrobeny hydrorafinaci (neboli hydrorafinaci). Hydrorafinace se nejvíce používá pro odsiřování surovin pro katalytické reformování, stejně jako pro výrobu tryskové a nízkosirné motorové nafty ze síry a olejů s vysokým obsahem síry. Během hydrorafinace dochází k částečné destrukci, zejména organosirných a částečně sloučenin obsahujících kyslík a dusík.

Produkty rozkladu jsou nasyceny vodíkem za vzniku sirovodíku, vody, amoniaku a nasycených nebo aromatických uhlovodíků.

Termodynamika, chemie a mechanismus hydrorafinace

K odstranění heteroatomů dochází v důsledku štěpení vazeb CS, CN a CO a nasycení výsledných fragmentů vodíkem. V tomto případě se síra, dusík a kyslík uvolňují ve formě H2S, NH3 a H2O. Alkeny přidávají vodík na dvojnou vazbu. Polycyklické aromatické uhlovodíky jsou částečně hydrogenované.

Termodynamicky je proces hydrogenační rafinace nízkoteplotní. Pro rychlé reakce na stávajících průmyslových katalyzátorech je dostatečná teplota 330-380 °C. Protože reakce přidávání vodíku jsou doprovázeny změnou objemu, má tlak v reakční zóně rozhodující vliv na hloubku procesu. Nejčastěji se při hydrogenační rafinaci používá tlak 2,5-5,0 MPa [1].

Údaje o termodynamice některých hydrogenolýzních reakcí sloučenin síry jsou uvedeny v tabulce 1 [2].

Tabulka 1 – Tepelný účinek a změna Gibbsovy energie během hydrogenace organosírových sloučenin

Zábavný fakt: každý řidič nafty zná oktanové číslo benzínu, ale jen málo majitelů naftových vozů ví, jaké je cetanové číslo nafty! Koneckonců, na čerpací stanici je motorová nafta obvykle zastoupena jedinou třídou a dokonce i ti, kteří ji neustále kupují, zřídka přemýšlejí o jejích vlastnostech.

Cetanové číslo – co to je?

Cetanové číslo motorové nafty je obecně charakteristikou stejného řádu jako oktanové číslo benzínu. Ovlivňuje tah a odezvu motoru na plyn, snadnost startování, tvrdost a hlučnost jeho chodu. A tvrdost a hluk jsou vnější známky zvýšeného rázového zatížení na části skupiny válec-píst a na klikovém hřídeli. U dieselových motorů jsou již velmi vysoké a se sníženým cetanovým číslem paliva se zvyšují na nebezpečné hodnoty.

Jaké by tedy mělo být cetanové číslo motorové nafty? Jeho měřítko ve skutečnosti není tak „tuhé“ jako u benzínu, kde rozdíl tří jednotek již znamená jiný stupeň. Pro těžké palivo je norma rozmezí od 45 do 55 jednotek, přičemž 45 je nejnižší přípustná hodnota podle ruského GOST a 48 je nejnižší podle evropské normy. 50–55 jsou vynikající čísla, ale obvykle se nestávají vyšší, protože další zvyšování počtu nevede ke zvýšení účinnosti motoru, ale vyžaduje dodatečné náklady od ropných rafinérií.

Užitkové vozy jsou nejčastěji konstruovány na o něco nižší cetanové číslo a jejich motory nereagují tak ostře na mizernou naftu s hodnotou do 40. Ale choulostivé motory moderních osobních vozů, kde nám automobilky donekonečna hlásí o „ evoluce“ v podobě úbytku setrvačných hmot v důsledku ztenčení čepů klikového hřídele, průřezu ojnic a výšky pístů, jsou náchylnější k tvrdému spalování nekvalitních palivo. Rázové zátěže při spalování takového paliva rychle spotřebovávají zdroje pohonné jednotky, a to je v dnešní době vysokých cen náhradních dílů a opakujícího se nedostatku jednotlivých dílů luxus nepřijatelný.

Pro majitele naftového auta je tedy velmi užitečné vědět o cetanovém čísle, ačkoliv se v běžném životě nikde neobjevuje a na čerpacích stanicích nám není nabízena volba. Musíte vědět, abyste pochopili: pokud po natankování začne živý a nevybitý motor náhle klepat znatelně hlasitěji než obvykle, startér začne déle bzučet při startování a déle po nastartování kouří – důvod ve většině případů spočívá v nízké cetanové číslo paliva, vyrobené s určitým porušením a poruchami procesu v rafinérii! A tento faktor lze rychle ovlivnit, aniž bychom čekali na destruktivní následky pro motor, urgentním nalitím do nádrže speciálně pro tento případ vyvinutou přísadou – cetanovým korektorem! To je pro motor mnohem bezpečnější, než se při klidné jízdě snažit opatrně vyvalit nádrž problematického paliva.

V jakých situacích je potřeba cetanový korektor?

Mnohým se zdá, že pokud navštěvujete pouze osvědčené čerpací stanice, vyhýbáte se čerpacím stanicím typu „Near the Outskirts“ a ještě navíc nekupujete motorovou naftu od řidičů kamionů na okraji dálnic, pak v podstatě žádné nebezpečí utíkání nehrozí do „palenky“. Ve skutečnosti to tak bohužel není. Cetanové číslo se liší například u letní a zimní motorové nafty. S druhým je vždy vyšší, aby se usnadnilo startování v chladném období. A zima v pozdním podzimu může udeřit jako obvykle nečekaně a na dodávku zimního paliva prostě nebude čas. A natankujete letní palivo, které je sice kvalitní na teplé období, ale naprosto nevhodné na zimu. Proto je snadné najít špatné palivo, i když jezdíte autem ve velkém městě a tankujete pouze na síťových čerpacích stanicích předních značek.

No, pokud máte dlouhé příměstské a meziměstské kilometry, pak může docela dobře nastat situace, kdy budete nuceni natankovat u toho samého nákladního auta pro dálkovou přepravu ze špinavého kanystru nebo na mikro čerpací stanici na straně silnice, která vypadá jako rezavá hlaveň odstraněná z kolového podvozku. Ano, takovým „blábolením“ pod uzávěrem si nádrž evidentně nenaplníte, ale k tomu, abyste se dostali do civilizovaných míst, musíte do naplněného přidat i korektor cetanu. A to bez čekání na test zvuku a trakce – preventivně!

Jednou z nejčastěji se vyskytujících přísad v ruských autosalonech pro „ošetření“ nekvalitní motorové nafty je korektor cetanu AGA811F. Vyrábí se v lahvích o objemu 335 ml, určených pro 60–80 litrů nafty a je schopen zvýšit nízké cetanové číslo až o tři jednotky, což umožňuje bezpečně vyvalit špatnou naftu nalitou do nádrže. Aditivum je účinné pro osobní i nákladní automobily stejně a je zcela bezpečné pro vznětové motory jakéhokoli typu vstřikování a s jakoukoli ekologickou třídou – od nejmodernějších, s ultravysokotlakými palivovými čerpadly a složitými filtry pevných částic, až po staré staré motory s mechanickými vstřikovací čerpadla paliva a nulový ekologický index. Produkt se nalévá přímo do nádrže.

Kromě schopnosti rychle se vypořádat s problémem má AGA811F také preventivní vlastnosti. V chladném období použití aditiva i na kvalitní motorovou naftu z osvědčených čerpacích stanic výrazně usnadňuje startování (šetří životnost baterie), ztišuje a zjemňuje chod dieselového motoru a prodlužuje životnost válce -pístová skupina. Ale i když své čerpací stanici důvěřujete a nejste připraveni na pravidelné preventivní používání aditiva, je velmi vhodné mít s sebou pro případ nouze lahev. Ocelová láhev AGA811F je tuhá, odolná a hermeticky uzavřená: v kufru ji lze skladovat po celý rok bez rizika vytečení nebo poškození zavazadel!