Назад к новостям
Повышение цетанового числа дизельного топлива

Современные методы определения цетанового числа дизельного топлива

Цетановое число дизельного топлива определяют согласно стандартам ASTM D613, ГОСТ 32508-2013 и ISO 5165, сравнивая характеристики сгорания исследуемого топлива с характеристиками сгорания смесей эталонных топлив, для которых известны значения цетанового числа. Испытания проводят в специальном двигателе Cooperative Fuel Research (CFR) Engine (США) или его российском аналоге ИДТ-90, при стандартных рабочих условиях.

Установка CFR для определения цетанового числаУстановка ИДТ Савеловский завод

 

 

Сравнение проводят с двумя образцами эталонных топлив со значениями цетановых чисел большим и меньшим, чем у образца (процедура, называемая "взятие в вилку"). Изменяют степень сжатия до получения на маховике определенного угла задержки воспламенения. Полученное значение должно лежать между показаниями маховика, измеренными для двух взятых эталонов. Неизвестное цетановое число дизельного топлива вычисляется далее по простой формуле методом линейной интерполяции.

Данный метод определения цетанового числа дизельного топлива, называемый моторным, используется с 40-х годов 20-го века. Он долгое время считался безальтернативным, несмотря на следующие недостатки.

Недостатки метода определения цетанового числа на моторной установке:

  1. Крупные габариты и вес моторной установки
  2. Требование отдельного специального помещения
  3. Сложность обслуживания дизельного двигателя
  4. Длительное время анализа
  5. Большой расход топлив и эталонных смесей
  6. Высокое значение предела воспроизводимости*

* Это существенная проблема, по которой нефтеперерабатывающие заводы должны устанавливать более высокие целевые значения цетановых чисел, чем требуется, чтобы обеспечить их соответствие спецификации. Для этого добавляют большие количества цетаноповышающих присадок, чем это могло быть технологически необходимо.

Новые методы определения цетанового числа дизельного топлива

Вышеуказанные проблемы и недостатки определения цетанового числа моторным методом подтолкнули исследователей к поиску альтернативных методов, позволяющих определять цетановое число быстрее и проще. 

В начале 2000х годов была разработан новый метод опредедения –  непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания постоянного объема (сокращенно CVCC) [1-3]. Анализатор CVCC представляет собой настольный инструмент, который не имеет подвижного поршня. Топливо впрыскивается в нагретую испытательную камеру с контролем температуры и давления. Анализатор измеряет период времени от впрыска топлива до первого увеличения давления, вызванного тепловыделением во время сгорания, который называется задержкой воспламенения (ID). Задержка воспламенения коррелирует с цетановым числом, измеренным моторным методом.  Показатель, определяемый с помощью этих методов, называется производным цетановым числом (DCN) (или получаемым цетановым числом по ГОСТ 15195). Сейчас в мире существует, по крайней мере, 4 основных типа анализаторов, основанных на этой технологии, каждому из которых соответствует свой метод измерения:

  1. IQT (Ignition Quality Tester)
  2. FIT (Fuel Ignition Tester)
  3. CID (Cetane ID)
  4. AFIDA (Advanced Fuel Ignition Delay Analyser)

Эти методы описаны в соответствующих стандартах ASTM и EN. В мире уже набрана некоторая статистика, проведены исследования и испытания, позволяющие соотнести результаты, получаемые этими методами, с результатами моторного метода.

Определение цетанового числа на анализаторе IQT (Ignition Quality Tester (IQTTM))

Анализатор IQTTM стандартизирован ASTM D6890, EN 15195:2007, ГОСТ Р ЕН 15195. Разработчик – компания Advanced Engine Technology (AET). Выполнение испытания полностью автоматизировано, 20 мин. Температура камеры сгорания (545±30)°С, давление в камере 2,137±0,007 МПа, 47 испытательных циклов – 15 предварительных и 32 измерительных. Калибровка прибора по н-гептану и метилциклогексану,  (изменением температуры камеры сгорания до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое значение задержки воспламенения). Формула расчета:

DCN=4,460+186,6/ID                                                             (1)

в диапазоне ID от 3,3 до 6,4 мс (DCN от 61 до 34); за пределами этого диапазона формула расчета:

DCN=3,547+83,99(ID-1,512)-0,658                                     (2)

Валидация модели IQT была выполнена с использованием 63 образцов (10 из которых содержали цетаноповышающие присадки) в рамках программы МСИ ASTM National Exchange Group (NEG) (ASTM Research Report D02-1531, Diesel Fuel Ignition Quality Tester (IQT™) - Development of the IQT™ model to calculate the Derived Cetane Number (DCN)). Графическое изображение полученных данных приводится в материалах AET [4]:

Сопоставление значений IQT DCN и CN

Рис. 1  Сопоставление значений IQT DCN и CN. Коэффициент корреляции 0,96.

Разность между CN и DCN достигает примерно 2,5 единиц. Эта разность не может быть объяснена высокими значениями предела воспроизводимости используемых методов, поскольку при проведении межлабораторных испытаний используются значения, усредненные по всем лабораториям.

Повторяемость метода: 0,85 ед. DCN по EN 15195, по ASTM D6890 см. табл. 1.

 

Таблица 1. Метрологические характеристики методов определения цетанового числа по соответствующим ASTM [3].

Метрологические характеристики методов определения цетанового числа по соответствующим ASTM

Повторяемость анализатора цетанового числа IQTTM почти не отличается от повторяемости моторного метода. Воспроизводимость меньше моторного метода примерно на 1 ед., а потому не решает проблем производителей, связанных с необходимостью внесения дополнительного количества цетаноповышающих присадок.

Если сравнить данные, полученные независимыми лабораториями [5, 6], картина в диапазоне CN от 61 до 34 вполне приемлемая (см. табл. 2, 3), но для низких значений CN (32 и ниже) картина неудовлетворительная, даже несмотря на улучшенную формулу расчета (см. табл. 2).

Таблица 2.  Данные по оценке правильности определения DCN по ASTM D6890 [5]

Определение производного цетанового числа по ASTM D6890

В [7] приводятся данные определения DCN н-алканов, для IQT данные неудовлетворительные даже в предписанном диапазоне DCN (см. рис. 2).

Определение цетанового числа на анализаторе FIT (Fuel Ignition Tester)

Анализатор FIT стандартизирован ASTM D7170-11 и EN 16144:2007. Его разработчик – компания  Waukesha (США). Выполнение испытания полностью автоматизировано, длительность 20 мин. Температура камеры сгорания (510±50)°С, давление в камере 2,40±0,02 МПа, 27 испытательных циклов – 2 предварительных и 25 измерительных. Калибровка прибора по н-гептану и метилциклогексану,  изменением температуры камеры сгорания. Формула расчета:

DCN=171/ID                                                                          (3)

Повторяемость и воспроизводимость – см. табл. 1. Этот метод мало распространен, данных о правильности мало.

В 2010 г. были проведены международные межлабораторные испытания дизельных топлив [6]: определение цетанового числа методами ASTM D613, D6890 и D7170. Организатор – Institute for Interlaboratory Studies in Spijkenisse (Нидерланды), участники – 44 лаборатории из 27 стран. Участники получили по 4 бутыли емкостью 1 л с топливом #1063 для определения цетанового числа в соответствии с ASTM D613 (CFR F-5) или/и определение DCN в соответствии с D6890 или/и D7170.  В результате определение по ASTM D613 не вызвало трудностей, наблюдалось 3 выброса; определение по ASTM D6890 (IQT): отчеты прислали 4 участника, 3 результата показали хорошее соответствие результатам ASTM D613; определение по ASTM D7170 (FIT); 2 участника, результаты не соответствовали ASTM D613 (см. табл. 3).

Таблица 3 Определение CN и DCN топлива #1063, данные международных МСИ

Определение CN и DCN топлива

 

В отчете об исследованиях [7], выполненных специалистами компании Ford Motor в соавторстве с ведущими национальными лабораториями и научными организациями, изучались характеристики горения топлив, в частности, влияние оксигенатов на этот процесс. В качестве модельного оксигената был выбран трипропиленгликоля метиловый эфир (TPGME). В отчете приводятся данные  определения цетановых чисел (как моторным методом, так и с помощью анализаторов) н-алканов, а также смесей н-гексадекана с TPGME, имитирующих топлива с оксигенатами (см. рис. 2).

Сравнение цетанового и получаемого цетанового числа

Сравнение CN и DCN для базовых компонентов топлив

 

Рис. 2 Сравнение CN и DCN для базовых компонентов топлив и модельного топлива с оксигенатом.

 

Анализатор FIT для цетана, являющегося базовым соединением для цетановой шкалы, дает ошибку 10 ед. Таким образом, FIT продемонстрировал плохие результаты как при анализе образцов ДТ [6], так и при анализе отдельных компонентов топлив. IQT при анализе н-алканов также дает неприемлемые результаты.

Определение цетанового числа на анализаторе CID-510

Недостатки первой генерации анализаторов попытались преодолеть разработчики следующих моделей. Компанией Walter Herzog был разработан анализатор CID-510 , который вошел в стандарты ASTM D7668, EN 16715 и IP 615, а также был включен в спецификации топлив ASTM D975, D7467, D6751, EN 590. Диапазон цетановых чисел 15-100 DCN (В соответствии с ASTM D7668-14, диапазон составляет 30-70 DCN). Отличия от предыдущих моделей [2]:

  • Инжектор с подпружиненной иглой заменен на стандартный Common Rail инжектор от Bosh с электронным управлением впрыском;
  • Давление ввода пробы увеличено с 15 до 100 МПа, что обеспечивает воспроизводимый и быстрый ввод.
  • Для калибровки применяют смесь 50:50 по весу гексадекана и 2,2,4,4,6,8,8–гептаметилнонана.
  • Уменьшен расход воздуха по сравнению с предыдущими моделями.
  • Для расчета DCN используется не только задержка воспламенения, но и задержка сгорания. Преимущества такого расчета можно видеть на рис. 2 [1]. В анализаторе CID-510 используется следующая формула расчета [2]:

 

DCN = (-0,5245 ID) + (-0,2566 ID2) + (0,1932CD) + (-0,001993 CD2) + (46,857 ID/CD) + 39,903                (4)

 

Влияние величины задержки сгорания на получаемое цетановое число топлив

 

Рис. 3. Влияние величины задержки сгорания на DCN топлив.

Как видно из рис. 3, топлива 2 и 3 имеют одинаковую задержку воспламенения, т.е. методы D6890 и D7170 должны дать одинаковое значение DCN для этих топлив, тогда как анализатор CID-510 дает для них 58 и 46 ед. DCN соответственно.

Хотелось бы, конечно, чтобы было приведено значение CN для этих топлив – в этом случае можно было бы однозначно убедиться, какой из анализаторов дает результаты, наиболее приближенные к моторному методу.

Анализатор CID-510 имеет лучшее значение воспроизводимости (1,44 при CN 52), чем моторный метод и анализаторы предыдущего поколения (см. табл. 1). Это не удивительно, учитывая ограниченное число анализаторов, обычно участвующих в таких испытаниях, а также то, что все они имели крайне незначительный срок эксплуатации – это были новые приборы, только что с завода. А двигатели CFR эксплуатируются уже не один десяток лет. К сожалению, в рекламных данных, выложенных в интернете, отсутствуют данные о правильности, хотя именно этот показатель является самым важным. В [1] приводится график сопоставления данных, полученных на двигателе CFR, и  DCN, полученных на CID 510. Эти данные получены при проведении МСИ (март 2013), включающих 17 лабораторий из США и Европы, на базе 20 образцов топлив, включающих различные дизельные топлива, биодизель и образцы с различным содержанием цетаноповышающих присадок. 

 

Корреляция между цетановым числом и получаемым цетановым числом

Рис. 4  Данные МСИ, показывающие превосходную корреляцию к среднему значению CN [1]

В диапазоне 50-55 единиц разность между CN и DCN достигает 2 единиц (рис.4). При этом CID-510 занижает данные на 1,5-2 единицы, что потребует от производителя топлив увеличить количество цетаноповышающих присадок.

Альтернативного метода определения цетанового числа дизельного топлива пока нет!

Необходимо признать, что достойной и надежной альтернативы моторному методу определения цетанового числа в настоящее время, увы, нет. В таблице 4 [7] приведены данные по определению CN и DCN TPGME (трипропиленгликоль метилового эфира), выбранного как модельный оксигенат для изучения влияния оксигенатов на процессы воспламенения топлив, с помощью различных альтернативных анализаторов.

Таблица 4. Сравнение значений CN и DCN TPGME.

Цетановое число трипропиленгликоля метилового эфира

*TPGME обрабатывают окисью алюминия для удаления перекисей, которые влияют на цетановое число.

Из данных таблицы видно, что ни один из рассмотренных анализаторов не дает приемлемого значения DCN. Можно, конечно, возразить, что оксигенат не является топливом, это добавка к топливу для улучшения его характеристик, которая добавляется в небольших количествах, и поэтому ошибка в определении CN оксигената не так важна. Но этот пример хорошо иллюстрирует, что анализаторы при анализе нестандартных образцов вполне могут выдать ошибку, поэтому при анализе таких образцов необходимо сопоставить значения CN и DCN.

Производители утверждают, что CID-510 калибруется по эталонным смесям углеводородов, что делает калибровку полностью независимой от двигателя CFR [1], но, насколько видно из рекламных материалов, для калибровки применяют единственную смесь 50:50 по весу гексадекана и 2,2,4,4,6,8,8–гептаметилнонана для настройки требуемых значений задержки воспламенения и задержки сгорания  (см. [2], а также брошюры производителя). Возможно, имеется в виду, что уравнение корреляции разрабатывалось с использованием эталонных смесей углеводородов (при этом неясно, как разрабатывались корреляционные уравнения для анализаторов первого поколения и является ли такой подход специфичным для модели CID-510).

Общее ограничение всех рассмотренных методов определения цетанового числа:

«Поскольку цетановое число, определенное методами CVCC, не измеряется на реальном CFR-двигателе, являющимся установленным источником значений цетанового числа, значения, которые являются результатом этого подхода, известны как производные цетановые числа (DCN). Методы CVCC калибруются к двигателю CFR с использованием углеводородных соединений. На практике корреляция между этими методами должна быть весьма хорошей для дистиллатных топлив со средними значениями цетанового числа, для которых наиболее часто используются как CVCC, так и CFR-методы. Однако, поскольку каждый метод измеряет задержку воспламенения при различных условиях (давление, температура и стехиометрия), возможно, что под воздействием этих различных условий испытаний может не наблюдаться одинаковой корреляции для всех соединений. Для соответствия стандартам ASTM метод D613 (двигатель CFR) остается референтным методом» [8].

Так что уйти от привязки к моторному методу, несмотря на оптимизм авторов [2], пока не получается.

Лучшим свидетельством того, что от моторного метода пока рано отказываться, является постоянная работа Комитета ASTM по проверке методов ASTM D6890, D7170 и D7668. Проверка осуществляется сравнением данных, полученных на двигателе  CFR, с данными методов  CVCC. Результатом этой работы является изменение корреляционных уравнений в последующих редакциях перечисленных стандартов.

Для анализатора IQT, появившегося на рынке раньше остальных анализаторов, изменение корреляционной формулы было осуществлено на основании испытаний 2006 г. В ГОСТ Р ЕН 15195-2011 (см. [9]) сказано: «Формула зависимости задержки воспламенения и получаемого цетанового числа первоначально была выведена в 1997 г.  В 2005 г. формула была оценена вновь группами EI и ASTM в результате корреляции данных по цетановому числу от IP и NEG (Национальная группа обмена схем корреляции двигателей с дизельным топливом) и данных задержки воспламенения на одних и тех же пробах от IP и NEG IQT схем корреляции, скорректированных в течение ряда лет. В 2006 г. другая оценка ASTM привела к настоящей формуле, которая оказалась оптимально пригодной для диапазона цетановых чисел, указанных во введении» (от 61 до 34 DCN). В ГОСТ приведены ссылки на отчеты ASTM, на основании которых была изменена формула.

В середине 2014 г. ASTM внес изменения в корреляционные уравнения  методов 7170 и 7668 для лучшего соответствия величин DCN и цетановых чисел, получаемых моторным методом. В отчете [7] приводятся данные сравнения значений DCN, рассчитанных по старым и новым корреляционным уравнениям.

Таблица 5. Изменения корреляционных уравнений в стандартах ASTM [7].

По новой формуле в диапазоне 30-60 для FIT разница значений меняется от 2 до минус 2, а для CID 510 разница зависит от соотношения CD/ID, например, для  CD/ID=2,5 разница может достигать 4 единиц  для диапазона 40-60 (см. рис. 5а и 5б).

 

Рис. 5а) Разница значений DCNFID, полученных по новой и старой формулам ASTM D7170.

 

 

Рис. 5б) Разница значений DCNCID, полученных по новой и старой формулам ASTM D7668, для двух соотношений CD/ID, а также для чистого TPGME и дизельного топлива 720А.

 

Для топлив, изображенных на рис. 3, соотношения CD/ID изменяются от примерно 2 до 3 и более, так что разница DCN по старой и новой формуле должна быть весьма значительна.

Следует также отметить, что формулы ASTM для CID 510 сильно отличаются от формулы (3), приведенной в [2], здесь разные не только коэффициенты, но и порядок уравнения по измеряемым величинам. То есть комитету ASTM пришлось сильно подогнать уравнение разработчика под результаты моторного метода. Таким образом, эйфория авторов [2] по поводу улучшенных точностных характеристик анализатора CID 510, полученных с помощью формулы (3), выглядит несколько преждевременной: «Такой способ расчета позволил улучшить точностные характеристики метода и расширить диапазон определяемых цетановых чисел по сравнению с методами ASTM D6890 и D7170. В новой редакции метода ASTM D7668 будет установлен диапазон измеряемых цетаовых чисел от 15 до 100, что позволит анализировать синтетические топлива с очень высокими и очень низкими цетановыми числами, например, получаемые в процессе Фишера-Тропша.

Как видно из табл.5, обещанного расширения диапазона не произошло ни в редакции 2012 г., ни в редакции 2014 г., и первоначальная формула не выдержала практических испытаний.

В каждом из стандартов, соответствующих рассмотренным методам CVCC, дано предупреждение, аналогичное следующему: «Настоящий стандарт применим к дизельным топливам, включая топлива, содержащие метиловые эфиры жирных кислот (FAME). Метод также применим к дизельным топливам ненефтяного происхождения. Пользователь настоящего стандарта при применении настоящего метода к нестандартным дизельным топливам должен учитывать, что соотношение между получаемым цетановым числом (DCN) и задержкой воспламенения в реальном двигателе еще не изучено до конца» [9].

Неудовлетворительное функционирование вышеперечисленных анализаторов побуждает исследователей и производителей оборудования разрабатывать новые модели приборов, преодолевающих недостатки предшественников.

Определение цетанового числа на анализаторе AFIDA (Advanced Fuel Ignition Delay Analyzer)

Фирмой Stanhope-Seta был разработан новый анализатор цетановых чисел, Advanced Fuel Ignition Delay Analyzer (AFIDA), которому соответствуют новые стандарты: ASTM D8183, EN 17155:2017, IP 517. Он допущен к применению в Европейской спецификации EN 590 (в соответствии с п. 5.7.4). Разработчики приводят следующее обоснование выпуска своего прибора: «Подгонка формул под реальные значения CN топлив становится все сложнее, поскольку количество установок на базе двигателя CFR в мире уменьшается. В мировых спецификациях по дизельному топливу и самой топливной отрасли по-прежнему уделяется особое внимание разработке технологии CVCC в качестве референтной. Использование корреляционного уравнения, связанного с двигателем CFR, является ограничивающим фактором для этой цели - предпочтительной является прямая прослеживаемость к исходной основной эталонной топливной цетановой шкале» [10].

Этот анализатор определяет величину Indicated Cetane Number (ICN) – номинальное цетановое число. Анализатор работает при фиксированной температуре камеры 580 °C, которая не изменяется и не регулируется пользователем. Кроме того, в приборе нет вшитого уравнения корреляции измеряемой величины (задержки воспламенения) и требуемого значения цетанового числа. Каждый прибор калибруется пользователем непосредственно по первичным эталонным углеводородным смесям. Используется 7 смесей в диапазоне цетановых чисел от 85 до 35. Это те же первичные эталонные топлива, что и указанные в методе Cetane Engine (см. рисунок 6). Этот подход исключает необходимость настройки температуры и использует фиксированные условия испытаний.

Рис. 6 Калибровка по 7 первичным эталонным смесям в диапазоне цетановых чисел от 85 до 35 [11]

Для испытания требуется примерно 40 мл образца, время испытания – 25 мин.

Прибор AFIDA является самым новым анализатором, данных о правильности значений ICN в независимых исследованиях пока найти не удалось. В [11] приводятся данные производителя, полученные на основании испытаний комитета ASTM (как обычно, в графическом виде).

 

Рис. 7а) Сопоставление значений ICN и CN. Значения CN приводятся с диапазоном погрешностей.

Рис. 7б) Воспроизводимость методов CVCC к ASTM D613

 

На рис. 7а) показана корреляция данных определения ICN и CN. Видно, что почти все полученные значения ICN попадают в границы диапазона погрешности определения CN, коэффициент корреляции R2=0,9941, что является очень хорошим результатом. Что касается рис. 7б), не очень понятно, что авторы понимают по воспроизводимостью методов CVCC к ASTM D613, если разницу значений, то результаты не впечатляют. Для цетанового числа 51-52 разница превосходит 3,5.

Конечно, метод прямой калибровки каждого конкретного анализатора по цетановой шкале выглядит более правильным, чем разработка общего корреляционного уравнения на всю серию анализаторов. Но, несмотря на прямую прослеживаемость к эталонной шкале, возможное слабое место – различное поведение топлив в камере постоянного объема и в двигателе.

Выводы

Учитывая сложность определения цетанового числа моторным методом, понятно стремление производителей топлив перейти на какой-то надежный и экспрессный метод определения цетанового числа, который, с одной стороны, будет прост в использовании, а с другой стороны, будет давать результаты, полностью сопоставимые с результатами дизельного двигателя. В мире проводятся исследования, изучающие кинетику горения топлив в CVCC и в дизельных двигателях, влияние на процесс горения разных параметров CVCC – температуры, давления, содержания кислорода в подаваемом в камеру воздухе и  др. [7, 13, 14]. Но пока,  судя по данным иностранных источников, определение цетанового числа моторным методом остается актуальным.

На сегодняшний день российским производителям топлив приходится непросто. Приходиться работать в ситуации, когда с одной стороны ужесточаются требования к качеству топлива, а с другой стороны, ухудшается сырьевая база нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ), увеличивается доля тяжелых, высокосернистых нефтей в общем объеме перерабатываемого сырья, все больше в состав топлив включаются фракции, полученные на установках каталитической переработки. Все это, несомненно, сказывается на углеводородном составе получаемых топлив, и таким образом влияет на эффективность действия функциональных присадок в них. Производство современных дизельных топлив невозможно без применения функциональных присадок и очень важен вопрос их рационального потребления (большая часть присадок импортного производства) [12].

Учитывая, что состав топлив немного меняется даже на одном НПЗ при смешивании фракций, полученных с одних и тех же установок, становится понятна необходимость экспрессного метода определения цетанового числа, чтобы можно было быстро определять как цетановые числа фракций, так и конечной композиции. Но не менее важно здесь, чтобы полученные данные были правильными. Анализаторы, использующие камеру постоянного объема, в некоторых случаях дают очень хорошую воспроизводимость к моторному методу, в других случаях результаты оставляют желать лучшего, а иногда просто неприемлемы. 

Непонятны заявления отечественных авторов [2] об очень скором отмирании моторного метода. «… планируется объединение всех трех методов (определения DCN) в один обобщенный стандартный метод EN под отдельным номером. Принятие такого метода планируется в ближайшие 2-3 года (статья опубликована в 2012 г.). В дальнейшем планируется принять метод измерения задержки воспламенения в качестве основного метода определения цетановых чисел в европейской нормали EN 590 и полностью отказаться от моторного метода».

В настоящее время в европейской нормали EN 590  есть п. 5.7.4 «In cases of dispute concerning cetane number, EN ISO 5165 shall be used. For the determination of cetane number alternative methods to those indicated in Table 1 and Table 3 may also be used» (В случае разногласий, касающихся цетанового числа, следует использовать EN ISO 5165 (моторный метод). Для определения цетанового числа также могут быть использованы методы, альтернативные указанным в таблице 1 и таблице 3). При этом альтернативные методы должны происходить из надежного источника, иметь точностные характеристики, по крайней мере не уступающие референтному методу, и результат альтернативного метода также должен иметь очевидную связь с результатом, полученным при использовании референтного метода [10].

То есть допускается использование любого из четырех рассмотренных методом (а также каких-либо вновь разработанных), но референтным по-прежнему провозглашается моторный метод.

В России пока в качестве альтернативного метода определения цетанового числа допущен метод с использованием анализатора IQT в соответствии с ГОСТ Р ЕН 15195-11. При этом не следует забывать предостережение, приводимое в этом документе: «Пользователь настоящего стандарта при применении настоящего метода к нестандартным дизельным топливам должен учитывать, что соотношение между получаемым цетановым числом (DCN) и задержкой воспламенения в реальном двигателе еще не изучено до конца» [9]. Следует также помнить, что указанный ГОСТ появился на свет в результате перевода соответствующего европейского документа. В нем отсутствуют какие-либо данные о том, что уравнение корреляции, приведенное в ГОСТ, полученное на импортных дизельных топливах, было как-либо проверено на отечественных топливах. Разработчики ГОСТ (по сути, переводчики), не задумываясь, автоматически перенесли как уравнение корреляции, так и параметры прецизионности, полученные на импортных топливах, на отечественные.

Как уже говорилось выше, корреляция между методами CVCC и моторным методом должна быть весьма хорошей для дистиллатных топлив со средними значениями цетанового числа. Но даже для таких топлив следует иметь в виду, что все проведенные МСИ выполнялись на базе импортных топлив. Для этих же топлив рассчитывались и уточнялись корреляционные уравнения. То есть отечественным производителям топлив совершенно необходимо убедиться, что эти уравнения пригодны для отечественных топлив и их компонентов, а для этого необходимо набирать собственные данные сопоставления цетановых чисел, измеренных с помощью двигателя, с производными (DCN) или номинальными (ICN) цетановыми числами.

Наиболее приемлемым представляется следующий путь: НПЗ в дополнение к двигателю  CFR/ИДТ приобретает альтернативный анализатор и какое-то время определяет цетановые числа товарных топлив, а также их компонентов, параллельно моторным методом и альтернативным. Эти результаты должны постоянно сравниваться, и тогда постепенно будут выявлены продукты, для которых анализатор показывает результаты, хорошо сопоставимые с моторным методом. После этого можно резко уменьшить количество испытаний таких продуктов на дизельном двигателе и использовать двигатель, например, для периодического контроля правильности определения DCN или для исследования новых компонентов и композиций.

 

Данную статью Вы можете оценить или обсудить на нашей странице ВКонтакте здесь. Мы будем рады отзывам и комментариям.

На нашем ресурсе анализаторы для анализа нефти и нефтепродуктов представлены в этой категории.

 

Список использованной литературы:

  1. Next Generation Derived Cetane Analysis: High Precision Enables Refineries to Operate Close to Specifications and Increase Profitability. Thomas Herold, Product Manager, PAC; Petro Industry News april 25 2014
  2. Новые методы оценки качества сгорания нефтепродуктов. Новиков Е.А., Емельянов В.Е., Мир нефтепродуктов, 4#2012, стр. 27-32.
  3. http://paclp.tech/lab_instruments/cid%20510%20-%20cetane%20ignition%20delay/
  4. IQTBrochure-June 18, 2009.pdf
  5. Chemical and physical properties of the fuels for advanced combustion engines (FACE) research diesel fuels. CRC Report № FACE-1 (CRC – Coordinating Research Council, Inc.); июль 2010. Prepared by OAK RIDGE NATIONAL LABORATORY for the U.S. Department Of Energy under contract DE-AC05-00OR22725
  6. Results of proficiency test cetane number of diesel fuel. October 2010. Organised by Institute for Interlaboratory Studies, Spijkenisse, the Netherlands (iis10G04CN).
  7. Fuel properties to enable lifted-flame combustion. Final technical report. (U.S. Department of Energy Award DE‐EE0005386.)  October 1, 2011 – March 31, 2015.
  8. Compendium of Experimental Cetane Numbers. Based on the Compendium of Experimental Cetane Numbers, NREL/TP-5400-61693, August 2014
  9. ГОСТ Р ЕН 15195-2011 Нефтепродукты жидкие. Средние дистиллятные топлива. Метод определения задержки воспламенения и получаемого цетанового числа (DCN) сжиганием в камере постоянного объема.
  10. Understanding AFIDA - the future of CN analysis http://stanhope-seta.co.uk/SSL_Downloads/Understanding_AFIDA.pdf
  11. AFIDA SA6000-0. Advanced Fuel Ignition Delay Analyser. Stanhope-Seta http://www.stanhope-seta.co.uk/product.asp?ID=5061&bShowDetail=true
  12. Исследование эффективности действия функциональных присадок в дизельных топливах различного углеводородного состава. Буров Е.А.  Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, Москва-2015.
  13. Modification of an Ignition Quality TesterTM and its use in characterizing middle distillate fuels. Written By: Aidan Lloyd Ehrenreich A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Mechanical Engineering. February 11, 2015.
  14. Engine-based test method for determining the ignition quality of diesel fuels. K.Huber, J. hauber.  MTZ, 11I2013, Volume 74