Dodatki uszlachetniające do olejów napędowych

O czym jest ta praca

Artykuł przeglądowy z miesięcznika Nafta-Gaz opisuje pełny pakiet dodatków uszlachetniających stosowanych w nowoczesnym oleju napędowym oraz problemy techniczne, które każda grupa dodatków rozwiązuje. Autor dzieli je na działające w układzie paliwowym i silniku oraz działające w układzie dystrybucji i magazynowania paliwa. Tłem jest ewolucja silników z zapłonem samoczynnym: common rail pierwszej generacji pracował przy ciśnieniu rzędu 1300 barów, druga generacja przy około 1600 barów, trzecia przekracza 2000 barów. W UE w 2014 r. diesle stanowiły 40,96% floty samochodów osobowych, a roczne zużycie oleju napędowego sięgało około 200 mln ton. Dla każdej grupy podano typowe stężenia robocze: azotan 2-etyloheksylu (EHN) 500-1000 mg/kg, podnoszący liczbę cetanową o 3 do 8 jednostek (PN-EN 590 wymaga minimum 51, Światowa Karta Paliw z 2013 r. dla kategorii IV i V zaleca minimum 55); detergenty 50-250 mg/kg; dodatki smarnościowe 10-50 mg/kg dla kwasów monokarboksylowych i 50-250 mg/kg dla estrów oraz amidów; katalizatory utleniania sadzy FBC, zwykle na bazie tlenków żelaza, 30-120 mg/kg; inhibitory korozji 5-15 mg/kg; demulgatory 5-30 mg/kg; dyspergatory 15-100 mg/kg; biocydy 200-600 mg/kg; deaktywatory metali 1-15 mg/kg; przeciwutleniacze 10-80 mg/kg; stabilizatory 50-150 mg/kg; środki antypienne i antystatyczne poniżej 10 mg/kg; reduktory oporów przepływu poniżej 15 mg/kg, zwiększające maksymalną prędkość przepływu w rurociągu o 20% do 40%. Cały pakiet to łącznie około 1,5 g dodatków na kilogram paliwa.

Co z niej wynika

• Cały pakiet dodatków to około 1,5 g na kilogram paliwa, czyli poniżej 0,15% masy. Bez tych dodatków olej napędowy jest, jak pisze autor, nieprzydatny do współczesnych silników z bezpośrednim wtryskiem common rail pracujących przy ciśnieniach powyżej 2000 barów.
• Azotan 2-etyloheksylu (EHN) w stężeniu 500-1000 mg/kg podnosi liczbę cetanową o 3 do 8 jednostek, przy czym przyrost jest tym większy, im wyższą liczbę cetanową miało paliwo bazowe. Wadą EHN jest nietrwałość termiczna i szybki rozkład w wysokiej temperaturze komory spalania. Alternatywny nadtlenek di-tert-butylu (DTBP) jest mniej skuteczny, ale nie zawiera azotu i nie pogarsza właściwości termicznych paliwa.
• Obniżenie zawartości siarki do maksimum 10 mg/kg i ograniczenie ciężkich frakcji węglowodorowych (ze względu na zimę) pogorszyło smarność oleju napędowego. Wymusiło to dodatki smarnościowe: najskuteczniejsze kwasy monokarboksylowe wystarczają w ilości 10-50 mg/kg, mniej polarne estry i amidy wymagają 50-250 mg/kg.
• Zaostrzenie norm od Euro I (1993 r.) do Euro VI obniżyło dopuszczalną emisję cząstek stałych z 0,36 do 0,01 g/km. Do pasywnej regeneracji filtrów DPF stosuje się dodatki FBC, czyli organorozpuszczalne związki z tlenkami metali (najczęściej żelaza), w stężeniu 30-120 mg/kg. Obniżają one temperaturę wypalania sadzy do poziomu osiąganego przy normalnej pracy silnika.
• Skażenie mikrobiologiczne rozwija się na granicy faz olej napędowy - woda, na dnie zbiorników magazynowych, i daje osady zatykające filtry oraz kwaśne produkty rozkładu zwiększające ryzyko korozji. Biocydy działają w stężeniu 200-600 mg/kg, ale wszystkie są silnie toksyczne, więc autor wskazuje niedopuszczanie do zawodnienia paliwa jako lepszą metodę.
• Za stabilność paliwa podczas przechowywania odpowiadają trzy osobne grupy: przeciwutleniacze (fenole, aminy i ich pochodne, 10-80 mg/kg) blokujące reakcje łańcuchowe utleniania, deaktywatory metali wiążące śladowe żelazo i miedź w chelaty (benzotriazol i pochodne, N,N'-disalicylideno-1,2-propanodiamina, 1-15 mg/kg) oraz silnie zasadowe stabilizatory neutralizujące związki kwaśne (50-150 mg/kg).