Современное состояние производства дизельных топлив. Требования к качеству

В последние годы во всех странах мира наблюдается увеличение потребления дизельного топлива, например в США потребление дизельного топлива увеличивается на 3,5–4,0% в год, в то время как продажа бензина – примерно на 2% в год. В Европе, где традиционно имеет место спрос на дизельное топливо, ожидается, что в 2011 г. дизельными двигателями будет оснащено более 40% легковых автомобилей против 30% в 2005 г. За пределами Европы и США потребление дизельного топлива будет увеличиваться в среднем на 4% в год, в Азии прогнозируется 5%—ный прирост. одновременно ужесточаются требования к его качеству.

В РФ действуют два стандарта на дизельные  топлива: ГОСТ 303–82 и ГОСТ Р 52368–2005. Последний соответствует требованиям европейского стандарта EN 590.

Основными стимулами увеличения выработки дизельных топлив «Евро» являются требования иностранных покупателей и введение в действие технического регламента. Вместе с тем парк автомобилей состоит из техники, находящейся в эксплуатации более 10–15 лет, для которой требуется дизельное топливо, вырабатываемое по ГОСТ 305 с содержанием серы до 0,2%.

С увеличением потребления дизельного топлива особое внимание уделяется снижению вредных выбросов с отработавшими газами. Эта задача является приоритет-ной для промышленно развитых стран. В Европе, с целью уменьшения выделения парниковых газов, правительство стимулирует «дизелизацию» посредством различных налоговых льгот для владельцев дизельных автомобилей и удержанием цен на дизельное топливо на уровне, привлекательном для потребителей (по сравнению с ценами на бензин).

В мае 2007г. Европейский Совет одобрил введение новых стандартов Евро-5 и Евро-6 для автомобилей с дизельными двигателями. Согласно Евро-5, выбросы оксидов азота не должны превышать 180 мг/км, а выбросы твердых частиц снижаются с 25 до 5 мг/км. Вступающий в силу в сентябре 2014 г. стандарт Евро-6 ограничивает содержание оксидов азота не более 80 мг/км. По сравнению с Евро-4 снижение NOx должно составить около 70%, а твердых частиц – 80%. Кроме ограничения содержания вредных веществ, пристальное внимание уделяется проблеме снижения содержания углекислого газа, вызывающего «парниковый эффект» и глобальное изменение климата (табл. 1).

Для решения этой проблемы необходимо тесное сотрудничество всех заинтересованных сторон – автомобилестроителей, производителей топливной аппаратуры и разработчиков двигателей и каталитических систем нейтрализации отработавших газов, а также нефтепереработчиков – в производстве экологически чистых топлив. Вслед за требованиями по ограничению содержания вредных веществ в отработавших газах дизелей ужесточаются требования и к качеству самих дизельных топлив (табл. 2).

Лидером в этой области была Швеция, которая уже в 1991 г. ввела спецификации на дизельное топливо класса I и II, предусматривающие содержание серы 10 и 50 ppm. В 1993 г. в Калифорнии был введен стандарт, ограничивающий содержание серы до 500 ppm, ароматических углеводородов до 36%, полициклических ароматических (ПАУ) – до 1,7%. С 2006 г. установлены новые нормы на содержание серы – не более 15 ppm. Обеспечение рынка обошлось американским НПЗ более чем в 8 млрд долл.

В Канаде с 1 июня 2006 г. действует стандарт, ограничивающий содержание серы до 15 ppm.

Европейский стандарт EN 590 за последние десятилетия претерпел существенные изменения: содержание серы снижено с 0,05 до 0,001%, цетановое число увеличено с 49 до 51 ед., конец кипения топлива снижен на 10°С (с 370 до 360°С), установлены ограничения на плотность топлива.

В 2000 г. введено четыре новых показателя и установлены нормы на них: содержание полициклических ароматических углеводородов, смазывающая способность, окисли-тельная стабильность, цетановый индекс. В 2005 г. в EN 590 введен дополнительный показатель – содержание сложных эфиров жирных кислот, что свидетельствует о рынке биодзельного топлива: в 2005 г. – до 5%, в 2009 г. – до 7%.

В сентябре 2009 г. вступил в силу новый стандарт EN 590:2008, заменяющий EN 590:2004. Основные отличия нового стандарта: • ограничение содержания серы в топливе не более 10 ppm; • введение нового метода определения цетанового числа в качестве альтернативного (Ignition Quality Tester – EN 15195); • уточнение ряда методов испытаний для дизельных топлив, содержащих эфиры жирных кислот.

В некоторых европейских странах существуют дополнения к общему стандарту EN 590 на дизельные топлива. Так, во французской версии стандарта (табл. 3) дается перечень противоизносных присадок, допущенных к перекачке  по трубопроводам. Особое внимание отводится удельной электропроводности дизельных топлив. Минимальное значение удельной электропроводности дизельного топлива должно составлять 150 пСм/м при 20°С.

Страны Юго-Восточной Азии нацелены на приведение своих стандартов на топлива в соответствие со стандартами США и Европейского Союза. Япония, Китай и Южная Корея перешли на производство высококачественных низкосернистых дизельных топлив с содержанием серы до 50 ppm.

Некоторые НПЗ в этих регионах начали выпускать дизельные топлива с содержанием серы до 10 ppm.

До недавнего времени столь жесткие требования предъявлялись только к дизельным топливам для быстроходных дизелей, но сегодня речь идет об использовании такого топлива во внедорожной технике (тепловозах, морских судах). Это объясняется тем, что внедорожная техника потребляет около 10% от всего производимого топлива, но ее вклад в загрязнение атмосферы намного превосходит загрязнения от автотранспорта. Поэтому Европейский Парламент предлагает унифицировать требования к дизельному топливу для дорожных и внедорожных автотранспортных средств (350 ppm и менее).

В США с июня 2012 г. содержание серы в дизельных топливах для железнодорожного транспорта и морских судов будет ограничено до 15 ppm.

В России главным нормативным документом, по которому изготавливается до 70% дизельных топлив, является ГОСТ 305. По содержанию серы в ГОСТ 305 установлено два вида топлива до 0,2% и до 0,05% (для этого топлива введен показатель смазывающей способности). В соответствии с требованиями Регламента содержание серы 0,5% исключено из стандарта. ГОСТ 305 действует с 1982 г. и давно морально устарел.

Введение каких- либо дополнений в ГОСТ 305 встречено протестом со стороны военных. На территории РФ действует также национальный стандарт ГОСТ Р 52368, разработчиком которого является ОАО «ВНИИИ НП». Показатели качества этого стандарта соответствуют европейской нормали EN 590. Исключение составляет содержание серы – 0,035% для дизельных топлив Евро-3.

Требования к дизельным топливам в соответствии с российскими нормативными документами приведены в табл. 4.

В настоящее время техническая политика российских нефтяных компаний направлена на организацию производства современных дизельных топлив Евро-3, -4 и -5. Основными стимулами увеличения выработки таких топлив являются требования иностранных покупателей (50% вырабатываемого дизельного топлива поставляется на экспорт), а также введение в действие технического регламента «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту», устанавливающего конкретные сроки выпуска топлив Евро-3, -4 и -5: с содержанием серы 0,035% – до 31.12.2011 г.; с содержанием серы до 0,005% – до 31.12.2014 г. и далее только топливо с содержанием серы 10 ppm.

Регламент допускает выпуск в оборот дизельного топлива, используемого для сельскохозяйственной и внедорожной техники (это техника тепловозная и судовая, техника, работающая в карьерах, а также газотурбинные энергетические установки). Для этой техники предусмотрены отступления по показателям: содержание серы – до 0,2%, цета-новое число – не менее 45 ед., при этом содержание полициклических ароматических углеводородов и смазывающая способность не нормируются. Выпуск такого топлива разрешен в течение трех лет со дня опубликования регламента, т.е. до 5 сентября 2011 г.

В 2008 г. в России выработано 65,8 млн т дизельного топлива (без Газпрома и мини-НПЗ) (табл.5). По содержанию серы: 7,3% от общего объема производства с содержанием серы до 0,5% (4,8 млн т), 65,8% – с содержанием серы до 0,2% и 18,4,%, т.е. 12,1 млн т – это дизельные топлива Евро-3, -4, -5. При этом объем производства летнего топлива – 85%, зимнего – 14%, арктического – 1% от общего объема производства. НПЗ начиная с 2003 г. вырабатывают дизельное топливо с содержанием серы 350 ppm и с 2005 г. с содержанием серы 50 и 10 ppm.

Динамика производства низкосернистых дизельных топлив приведена в табл. 6. Если в 2005 г. было выработано 6,7 млн т дизельного топлива Евро-3, -4, -5, то в 2008 г. объем производства составил 12,1 млн т. Снижается выработка топлива Евро-3 и -4 и существенно (в 10 раз) увеличивается производство топлива с содержанием серы 10 ppm.

В настоящее время 20 НПЗ получили разрешение на производство дизельных топлив Евро (табл.7). В 2007–2008 гг. Евро-5 изготавливали ОАО «ЛУКОЙЛ-Пер-мнефтеоргсинтез», ОАО «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез», ОАО «ЛУКОЙЛ-Ухтанефтепереработка», ЗАО «Рязан-ский НПК», ОАО «Новокуйбышевский НПЗ», ОАО «Яросла-внефтеоргсинтез».

Вместе с тем, согласно прогнозу развития автомобиль-ной техники «НПО автопроизводителей России» (на январь 2009 г.), парк автомобилей с дизельными двигателями состоит из техники, находящейся в эксплуатации более 10–15 лет, требующей топливо с содержанием серы 0,2% (рис. 1). В 2009 г. на дизельном топливе с содержанием серы 0,2% будет эксплуатироваться 60% грузовых машин, около 70% автобусов и более 50% легковых машин. Потребность в топливе с содержанием серы 10 ppm отсутствует.

К 2015 г. уже более 60% грузовых автомашин будет рабо-тать на дизельном топливе с содержанием серы 50 ppm и примерно 15% – на дизельном топливе с содержанием серы 10 ppm (рис. 2). Изменилась картина по автобусам и легковым автомобилям. Но даже в 2015 г. останется потребность в дизельном топливе с содержанием серы до 0,2%: по грузовым – 14% парка, по автобусам – около 40% и легковым – 10% от парка легковых автомобилей.

В вооруженных силах состояние по обновлению техники крайне неудовлетворительное: 80% парка составляют автомобили со сроком эксплуатации более 12 лет. Техника находится на хранении, и еще лет 20 будет храниться. В то же время на военной технике не допущены к применению присадки, химмотологические карты на изделия, конструкторская и эксплуатационная документация не разрешает использование дизельного топлива с низким содержанием серы и пакетом присадок. Для этого потребуется провести комплекс научных исследований, стендовых испытаний на объектах военной автомобильной и бронетанковой техники, организационно-технических мероприятий, обосновать сроки хранения такого топлива на складе горючего и в топливных баках во всех климатических регионах.

Во всем мире производство дизельных топлив с низким содержанием серы поддерживается законодательно путем дифференцированного налогообложения. В России 22 июля 2008 г. принят федеральный закон о внесении изменений в налоговый кодекс РФ. Если действующая налоговая ставка для всех видов дизельного топлива составляет 1080 руб./т, то с 2011 г. вводится дифференцированное налогообложение (табл. 8).

Большой заслугой в том, что в России будет введено дифференцированное налогообложение, стимулирующее выпуск высококачественных топлив, являются работы Б.Н. Давыдова, который в течение нескольких лет настойчиво «пробивал» этот закон.

Текст перепечатан из  Научно технического журнала “МИР НЕФТЕПРОДУКТОВ”. Автор – Т.Н. МИТУСОВА, д-р техн. наук (ОАО «ВНИИ НП»).