Солярка
Общие сведения
Солярка (исторически — соляровое масло) представляет собой традиционное и разговорное название тяжелых фракций углеводородов, используемых в качестве моторного топлива. Этимология термина восходит к XIX веку, когда в Германии в процессе переработки бурого угля была получена специфическая фракция, получившая название «солнечное масло». С химической точки зрения солярка и дизельное топливо представляют собой сложную смесь тяжелых углеводородов, основу которых составляют высокомолекулярные алканы, а также присутствуют ароматические углеводороды. По своему фракционному составу продукт является смесью керосиновых и газойлевых фракций. В строгом технологическом смысле существует значимое различие между соляркой и современным дизельным топливом: солярка является прямым, дешевым и неочищенным продуктом фракционной перегонки сырой нефти, тогда как современное дизельное топливо проходит сложные стадии глубокой очистки и компаундирования со специальными химическими присадками для улучшения эксплуатационных и экологических характеристик.
Классификация
Классификация дизельных топлив осуществляется по кинематической вязкости, климатическим условиям эксплуатации и происхождению сырья. По уровню вязкости выделяют маловязкие и вязкие виды топлива. Маловязкое дизельное топливо предназначено для быстроходных двигателей внутреннего сгорания и состоит из очищенных керосино-газойлевых фракций прямой перегонки, а также продуктов крекинга. Вязкие виды, часто ассоциируемые с мазутом, включают тяжелые углеводороды с молекулярной массой от 400 до 1000, нефтяные смолы, асфальтены, карбены и металлы; они применяются преимущественно в тихоходных промышленных и судовых установках.
В зависимости от температурных условий окружающей среды дизельное топливо подразделяется на летнее, зимнее и арктическое. Отдельную категорию составляют современные альтернативные высокотехнологичные виды, такие как биодизель и эмульгированное дизельное топливо, представляющее собой смесь классического углеводородного сырья с водой и эмульгаторами (поверхностно-активными веществами), применяемое для снижения расхода топлива.
Способы получения
Традиционная солярка получается путем прямой фракционной перегонки нефти без добавления сложных модификаторов. Летнее дизельное топливо производится смешением углеводородных фракций, выкипающих в строгом температурном диапазоне от 180 до 360 градусов Цельсия.
Зимнее дизельное топливо получают из летнего базового горючего путем введения в его состав специальных депрессорных присадок, которые эффективно снижают температуру застывания. Альтернативным, менее технологичным способом понижения температуры застывания является разбавление летнего дизеля керосином (до 20 процентов) или применение процесса депарафинизации. Арктическое дизельное топливо по своей физико-химической сути представляет собой очищенный керосин, в который добавляются специальные присадки для повышения цетанового числа, а также моторные масла для обеспечения необходимых смазывающих характеристик, поскольку чистый керосин ведет к быстрому износу деталей двигателя.
Альтернативный продукт — биодизель — получают путем глубокой химической переработки растительных жиров, в частности пальмового или рапсового масла. В процессе производства триглицериды жирных кислот подвергаются реакции переэтерификации с образованием смеси метиловых эфиров жирных кислот.
Свойства
Ключевым физико-химическим показателем, характеризующим способность дизельного топлива к воспламенению в камере сгорания, является цетановое число (аналог октанового числа для автомобильных бензинов). Цетановое число численно равно объемному содержанию цетана (гексадекана) в эталонной смеси с альфа-метилнафталином, которая в стандартных условиях испытаний демонстрирует воспламеняемость, идентичную исследуемому топливу. Фракционный состав топлива строго регламентируется: избыток легких фракций недопустим для дизельных двигателей, а избыток тяжелых (мазутных) фракций приводит к ухудшению горения и росту расхода топлива.
Важнейшим химическим свойством является наличие серы в виде меркаптанов, сульфидов, дисульфидов, тиофенов и тиофанов. Концентрация серы зависит от месторождения нефти и может варьироваться от минимальных значений до 5–7 процентов. Хотя соединения серы вызывают сильное загрязнение окружающей среды, они естественным образом обеспечивают высокие смазывающие свойства топлива. При глубокой очистке от серы смазывающая способность падает, что требует введения компенсирующих присадок.
Дизельное топливо абсолютно нерастворимо в воде. Присутствие воды в резервуарах критически опасно: она отслаивается, скапливается в нижней части емкостей и при взаимодействии с сернистыми соединениями образует агрессивную серную кислоту, вызывающую тяжелую коррозию металлических деталей топливной аппаратуры.
Температурные свойства варьируются в зависимости от марки: летнее топливо застывает при минус 10 градусах Цельсия (имеет характерный желтовато-зеленоватый цвет), зимнее выдерживает морозы до минус 35 градусов, а арктическое сохраняет текучесть до минус 55 градусов Цельсия. Биодизель обладает высоким цетановым числом (более 51) и превосходными смазывающими свойствами. Его ключевым экологическим преимуществом является способность к быстрому биологическому разложению (гниению) под действием бактерий в случае утечки в окружающую среду. Однако это же свойство выступает критическим недостатком: биодизель имеет строго ограниченный срок годности, в то время как нефтяная солярка способна храниться неограниченно долго, не подвергаясь бактериальному разложению.
С точки зрения токсикологии, солярка классифицируется как ядовитое вещество, обладающее выраженным наркотическим действием. Она способна беспрепятственно проникать через неповрежденные кожные покровы и вызывать острые или хронические отравления при систематическом вдыхании дисперсной пыли и паров.
Применение
Основной и исторически сложившейся сферой применения дизельного топлива является обеспечение работы высоконагруженных двигателей внутреннего сгорания. Оно массово используется на железнодорожном транспорте (тепловозы, дизель-поезда), морском и речном водном транспорте, в тяжелой строительной и сельскохозяйственной технике, грузовых и легковых автомобилях, военной технике и в качестве источника энергии для автономных дизельных электростанций.
Помимо использования в качестве моторного горючего, тяжелые фракции (соляровое масло) применяются как эффективное котельное топливо для систем промышленного отопления. В различных отраслях промышленности солярка используется для технологического пропитывания натуральных кож, а также выступает в качестве базового компонента при создании смазочно-охлаждающих жидкостей, применяемых при механической и термической обработке металлов. Производство дизельного топлива имеет стратегическое экономическое значение; в структуре государственного экспорта Российской Федерации этот продукт традиционно занимает третье место после объемов реализации сырой нефти и природного газа.