Склонность дизельных топлив к образованию отложений

 

Способность дизельного топлива не образовывать отложений в виде нагара и лака в двигателе и топливной аппаратуре является одним из основных требований к нему. Отложения нарушают нормальную работу двигателя, увеличивают его износ, повышают количество вредных выбросов, ухудшают технико-экономические показатели.

На способность дизельных топлив образовывать отложения в виде нагара и лака влияют испаряемость и плотность топлива, наличие смолистых веществ, сернистых соединений, количество ароматических и непредельных углеводородов.

Особенно большую опасность представляют смолистые соединения (смолы), которые могут оставаться после очистки дизельных фракций и образовываться при их хранении. Причиной образования смол является нестабильность ароматических и особенно непредельных соединений, которые окисляются кислородом воздуха. При повышении содержания ароматических и непредельных углеводородов стабильность топлив при хранении понижается, а их склонность к лако- и нагароотложению возрастает. Образованию смолистых соединений способствует также присутствие серы и серосодержащих соединений, особенно меркаптанов. При увеличении содержания тяжелых фракций и повышении плотности ухудшается распыление и испарение топлив, что приводит к его неполному сгоранию и интенсивному образованию отложений.

Ранее указывалось, что установлены предельные показатели содержания серосодержащих соединений. Регламентировано также содержание смол, непредельных соединений. Содержание смол ограничено 30–40 мг в 100 мл топлива (это на порядок выше, чем у бензинов). Йодное число показывает количество йода (в г), способного вступать в реакцию с непредельными соединениями. Йодное число пропорционально содержанию непредельных углеводородов и поэтому характеризует химическую нестабильность топлива.

Содержание тяжелых фракций также имеет предельное значение, и образование нагара – не единственная тому причина.

После полного сгорания топлива остается зольный остаток, вызванный присутствием неорганических соединений и механических примесей. Образование золы увеличивает не только количество нагара, но и износ двигателя из-за абразивных свойств золы. По этим причинам допустимое содержание неорганических примесей в дизельном топливе лимитировано. Показателем служит зольность – количество золы (в % по массе), образующееся при полном сгорании топлива.

На нагретых поверхностях топливо без доступа воздуха может образовывать высокоуглеродистые отложения – кокс, причем они образуются преимущественно на поверхностях, не имеющих непосредственного контакта с зоной горения. Способность топлива образовывать коксовые отложения характеризуют коксуемостью (коксовым числом) – количеством кокса (в процентах по массе), которое образуется при нагревании в определенных условиях пробы топлива (после отгонки 90 % его объема). Коксуемость зависит от фракционного состава топлива, содержания смол, непредельных и ароматических углеводородов.

Бороться с отложениями помогают присадки – модификаторы горения:

- антинагарные и нагароочищающие присадки модифицируют структуру нагара, оказывают каталитическое действие на его выгорание и смывают частицы нагара и продукты его превращения;

- катализаторы горения инициируют горение топлива преимущественно на последних стадиях, протекающих при недостатке кислорода;

- антисажевые присадки уменьшают скорость забивки сажевых фильтров, устанавливаемых перед каталитическими нейтрализаторами или непосредственно в выпускном тракте за счет выжигания сажы.