В России до конца 2008 года должно быть прекращено производство автомобильных топлив, соответствующих «Евро- 2»… Фактически это означает, что состав моторных топлив должен претерпеть коренные изменения. Решить некоторые из этих проблем возможно только при помощи специальных присадок и добавок. (Речь идёт об антидетонационных и моющих свойствах автомобильных бензинов.)  

27 февраля 2008 года Постановлением № 118 Правительства России был утверждён Специальный технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензинам, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту». Согласно этому документу в России до конца 2008 года должно быть прекращено производство автомобильных топлив, соответствующих категории 2, до 31 декабря 2009 г. – категории 3, а до 31 декабря 2013 г. – категории 4, после чего должны вырабатываться только топлива категории 5.

Эти сроки находятся в соответствии с другим Регламентом «Экологическая безопасность колёсных транспортных средств, выпускаемых в обращение на территории Российской Федерации, в отношении выбросов вредных (загрязняющих) веществ», принятым 12 октября 2005 г. и нормирующим уровень токсичности выбросов автомобилей: Евро-3 с 2008 г.; Евро-4 с 2010 г.; Евро-5 с 2014 г. Что же представляют из себя требования регламента? Отметим, что они согласованы с требованиями евростандартов EN-228 и EN-590 и соответствуют нормам Евро-2, Евро-3 и так далее. Для автомобильных бензинов особо нормируются следующие показатели.

*) Норма комплекса методов квалификационной оценки

Фактически это означает, что состав моторных топлив должен претерпеть коренные изменения. Что касается ограничения содержания в бензинах бензола, других ароматических углеводородов, олефинов и серы, эти требования выполняются на заводах при помощи современных процессов: гидроочистки, селективного гидрокрекинга и т.д., которые сейчас интенсивно осваиваются нефтяными компаниями. Согласно их перспективным планам мощностей вводимых процессов должно  быть достаточно, чтобы справиться с этими проблемами.  Наряду с этим есть показатели, которые могут быть обеспечены только при помощи специальных присадок и добавок. Речь идёт об антидетонационных и моющих свойствах автомобильных бензинов.

Сначала обратим внимание на октановое число. Начиная с Евро-3, оно должно быть не менее 85 ед, моторный метод) и 95 ед. (исследовательский метод). Это требование вступает в противоречие с жёстким нормированием содержания олефиновых и ароматических углеводородов – источника высокооктановых компонентов (5% ароматических углеводородов соответствуют примерно 1 ед. октанового числа). Таким образом, снижение содержания ароматических углеводородов с разрешённых 55% до 42 и 35 означает «потерю» 2-3 и 4-5 единиц октанового числа. Эта потеря может быть компенсирована вводом в строй мощностей изомеризации, алкилирования и димеризации изобутилена, наращиванием производства МТБЭ и его аналогов, применением антидетонационных присадок.

Структура выработки бензинов по октановому числу постепенно меняется: выработка бензинов А-92 и АИ-95 постепенно увеличивается за счёт бензинов типа А-76 и АИ-80 (рис. 1). Вместе с тем выработка бензина АИ-95 в стране увеличивается медленно, а бензина АИ-98 – вовсе ничтожна. В перспективе перед отраслью может встать проблема дефицита высокооктановых бензинов вплоть до их завоза из-за рубежа. Собственно, в ряде городов, в том числе и в Санкт-Петербурге европейские компании уже предлагают свои бензины типа АИ-95 и АИ-98. Их политика в этом отношении со временем будет более агрессивной, поскольку, в Европе, взявшей курс на дизелизацию автомобильного парка, наблюдается перепроизводство бензинов. Фактически уже начиная с 2003 года, некоторые заводы отрасли начали выработку бензинов и дизельных топлив категории Евро-3, а с 2005 г. – Евро-4 и 5.

 
Рис. 1 Динамика выработки автомобильных бензинов в России с различным октановым числом (последовательно: А-76 и АИ-80, А-92, АИ-95, АИ-98).

 Всё это происходит на фоне общего роста производства бензинов, темпы которого составляют 3-4 млн. т/год (рис. 2).

Рис. 2. Динамика суммарной выработки автобензинов в России.
Пунктирная линия – прогноз авторов

Анализируя планы компаний, можно полагать, что прогнозируемый прирост мощностей, оцениваемый нами в 12 млн. т/год, только лишь покроет потребность, вызванную ростом производства бензинов. Что касается реструктуризации выработки бензинов по октановому числу, то в России в ближайшие годы она может быть обеспечена только за счёт применения присадок. Следует напомнить, что 31 декабря 2007 г. истёк срок допуска использования соединений железа и марганца, который продлеваться больше не будет. Это важное событие фактически оставляет для практического применения только ароматические амины, главным, а может быть, единственным из которых является N-метил¬анилин. Однако и МТБЭ, и N-метиланилин имеют недостатки, которые ограничивают их возможности. МТБЭ характеризуется пониженной теплотой сгорания. Его концентрация в бензине ограничена на уров¬не 15% об. (не более 2,7% кислорода), что соответствует повышению ОЧ на 4-8 единиц. N-метиланилин легко окисляется, что приводит к образованию отложений и нагаров. Его концентрация ограничена 1,3%. Это соответствует повышению ОЧ на 2-6 ед. Однако, эти соединения хорошо совмещаются между собой, что позволяет изготавливать эффективные композиции. Примеры двух таких композиций приведены ниже:

Исходя из изложенного выше, нам представляется, что наиболее перспективными антидетонационными добавками являются различные варианты смесей ММА и МТБЭ. Чтобы получить бензин с ОЧ на уровне 98, в бензины с ОЧ, равным 92, достаточно ввести композицию 1% ММА и 10% МТБЭ. Ориентируясь на потребность страны в автобензинах на уровне 35-40 млн т/год (в 2006 г. было израсходовано около 31 млн. т бензина), примерная потребность в ММА может составить 350-400 тыс. т/год, в МТБЭ – 3,5-4,0 млн т/год.

Рассматривая требования упомянутого выше Регламента «Экологическая безопасность колёсных транспортных средств…» мы должны помнить, что каким бы совершенным ни был двигатель, в процессе эксплуатации он непременно будет загрязнён, что приведёт к нарушению нормальной работы топливной аппаратуры  и росту требований к октановому числу бензина. Отметим, что согласно требованиям Евросоюза, на которые мы равняемся, экологические характеристики двигателя и автомобиля должны быть стабильными в течение пробега, равного 100 тыс. км (директива 98/70/ЕС). Исходя из этого, за рубежом широко распространены моющие присадки. Особенно они  необходимы в случае инжекторных двигателей. Это новое поколение присадок, отличающихся высокой термической стабильностью, которые исключительно и используются за рубежом.

Есть два способа применения присадок. В США их в обязательном порядке вводят в товарные топлива на НПЗ, в Европе – на местах применения. И тот, и другой способы имеют достоинства и недостатки. Введение присадки на НПЗ гарантирует её наличие в бензине, но содержит в себе опасность передозировки: пользователь не знает, какая присадка и в каком количестве уже введена в топливо. С другой стороны, использование присадки потребителем подразумевает достаточно высокий уровень его технической культуры. Можно заключить, что в России наиболее надёжен путь США. Впрочем, не исключён вариант реализации моющих присадок в розницу. Некоторые заводы (Куйбышевский, Ангарский НПЗ) организовали производство бензинов с моющими присадками, закупаемыми за рубежом (это, например, присадки Keropur-3458N фирмы BASF, Hitec-6430 фирмы Afton и др.). Однако в последнее время появились и отечественные разработки, по эффективности не уступающие зарубежным аналогам, а по цене их превосходящие (дешевле в 2-3 раза). В качестве примера можно привести присадки Алькор-Авто (ВНИИНП) и Каскад-9 (ООО «Пластнефтехим»),

В 2004 г. во ВНИИ НП был разработан стендовый моторный метод исследования эффективности таких присадок. Он предусматривает оценку склонности бензинов с присадками к образованию отложений на заслонке карбюратора, на впускных клапанах и в камере сгорания (СТО АНН 40488460-001-2004). Испытания проводятся на двигателе ВАЗ-2101 в сравнении с исходным бензином двумя циклами по 6 часов каждый. Он включён в комплекс методов квалификационной оценки автомобильных бензинов. Сравнительные результаты испытаний некоторых бензинов с присадками приведены ниже:

А.М.Данилов, В.Е.Емельянов, ВНИИ НП