Комплексное исследование качества и состава дизельного топлива

Дизельное топливо (ДТ) представляет собой сложную многокомпонентную смесь углеводородов, получаемую в результате переработки нефти и предназначенную для использования в быстроходных дизельных и газотурбинных двигателях наземной и судовой техники. Качество дизельного топлива непосредственно влияет на эффективность работы двигателя, его мощность, расход топлива, токсичность отработавших газов и ресурс двигателя в целом. В связи с этим контроль качества дизельного топлива является важнейшей задачей как для производителей, так и для потребителей топлива. Особую значимость приобретает независимый анализ ДТ, позволяющий объективно оценить соответствие продукта требованиям нормативной документации и выявить возможные фальсификации.

Автономная некоммерческая организация «Центр химических экспертиз» (АНО «Центр химических экспертиз») проводит комплексный анализ ДТ, включающий определение физико -химических характеристик, компонентного состава и эксплуатационных свойств этого важнейшего нефтепродукта. Актуальность проведения всестороннего исследования обусловлена жесткими требованиями технических регламентов к качеству топлива, необходимостью контроля технологических процессов переработки, а также оценкой соответствия продукции требованиям экологической безопасности. Проведение независимого лабораторного анализа позволяет защитить права потребителей, разрешить спорные ситуации между поставщиками и покупателями, а также получить доказательную базу для судебных разбирательств.

В настоящей статье рассматриваются теоретические основы и практические аспекты проведения анализа ДТ, включая определение цетанового числа, фракционного состава, содержания серы, температуры вспышки, температуры застывания и помутнения, а также других нормируемых показателей. Особое внимание уделяется комплексному подходу к анализу ДТ, позволяющему решать широкий спектр задач: от контроля соответствия требованиям нормативной документации до диагностики причин нештатных ситуаций при эксплуатации двигателей и выявления фальсифицированной продукции.

Глава 1. Теоретические основы химического состава и свойств дизельного топлива

1. 1. Компонентный состав и строение углеводородов

Дизельное топливо представляет собой смесь углеводородов различных классов, выкипающих в интервале температур от 170 до 360°С. В состав дизельного топлива входят углеводороды с числом атомов углерода от 8 до 26. Понимание состава является фундаментальной основой для проведения анализа ДТ в условиях аккредитованного учреждения.

• Парафиновые углеводороды (алканы) являются важнейшим компонентом дизельного топлива. Они обладают хорошей самовоспламеняемостью, что способствует повышению цетанового числа. Нормальные парафины имеют наиболее высокие цетановые числа, изопарафины  — несколько ниже. При проведении лабораторного анализа важно определять соотношение нормальных и изопарафиновых углеводородов, поскольку это влияет на самовоспламеняемость топлива.
• Нафтеновые углеводороды (циклоалканы) присутствуют во всех дизельных топливах и обладают средней самовоспламеняемостью. Они обеспечивают хорошую стабильность топлива при хранении и удовлетворительные низкотемпературные свойства.
• Ароматические углеводороды характеризуются наиболее низкой самовоспламеняемостью, что снижает цетановое число дизельного топлива. Их содержание в современных топливах ограничено экологическими требованиями, особенно содержание полициклических ароматических углеводородов. При анализе ДТ особое внимание уделяется определению содержания полициклических ароматических соединений как наиболее токсичных и канцерогенных компонентов.

1. 2. Основные эксплуатационные свойства дизельного топлива

Эксплуатационные свойства дизельного топлива определяются его химическим составом и должны обеспечивать надежную и экономичную работу двигателя в любых условиях эксплуатации. При проведении анализа ДТ оценивается комплекс показателей, характеризующих его эксплуатационные свойства.

• Самовоспламеняемость является важнейшим показателем качества дизельного топлива, характеризующим его способность воспламеняться в камере сгорания дизельного двигателя после впрыска. Период задержки воспламенения  — время от начала впрыска топлива до начала его горения  — должен быть минимальным для обеспечения мягкой работы двигателя. Топлива с низкой самовоспламеняемостью вызывают жесткую работу двигателя, повышенное давление в цилиндрах, стуки и дымный выхлоп. Количественно самовоспламеняемость оценивается цетановым числом  — условной единицей, показывающей, к смеси каких эталонных углеводородов по самовоспламеняемости близок испытуемый образец.
• Фракционный состав характеризует испаряемость дизельного топлива и его способность образовывать рабочую смесь определенного состава. От фракционного состава зависят полнота сгорания, дымность отработавших газов, нагарообразование, расход топлива и пусковые свойства двигателя. Нормируются температуры выкипания 50 и 95 процентов топлива. При анализе ДТ определение фракционного состава позволяет выявить присутствие посторонних компонентов, таких как бензиновые или масляные фракции.
• Низкотемпературные свойств ахарактеризуют способность дизельного топлива сохранять текучесть и прокачиваемость при низких температурах. При охлаждении в топливе начинают образовываться кристаллы парафинов, которые забивают топливные фильтры и нарушают подачу топлива в двигатель. Низкотемпературные свойства оцениваются температурой помутнения, температурой застывания и предельной температурой фильтруемости.
• Вязкость является важнейшей характеристикой, определяющей условия подачи топлива, распыливания и смесеобразования. От вязкости зависят качество распыла топлива форсунками, дальнобойность факела, размер капель и полнота сгорания. Слишком низкая вязкость приводит к подтеканию топлива через плунжерные пары и ухудшению смазки прецизионных деталей топливной аппаратуры. Слишком высокая вязкость затрудняет прокачиваемость и ухудшает распыливание.
• Коррозионная активность характеризует способность дизельного топлива вызывать коррозию деталей двигателя и топливной системы. Она зависит от содержания сернистых соединений, водорастворимых кислот и щелочей. При анализе ДТ обязательно проводится испытание на медной пластинке, определение содержания сероводорода и меркаптановой серы.

1. 3. Марки и классификация дизельного топлива

В Российской Федерации дизельное топливо классифицируется по климатическим условиям применения и по экологическому классу. Знание классификации необходимо для правильной интерпретации результатов анализа ДТ и оценки соответствия продукта заявленной марке.

• По климатическим условиям применения различают три основные марки дизельного топлива:
  • Л (летнее)  — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха 0°С и выше.
  • З (зимнее)  — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 20°С и выше (температура застывания топлива не выше минус 35°С) и минус 30°С и выше (температура застывания топлива не выше минус 45°С).
  • А (арктическое)  — рекомендуемое для эксплуатации при температуре окружающего воздуха минус 50°С и выше.
  • Е (межсезонное)  — дополнительная марка, предназначенная для эксплуатации в переходные периоды.
• По экологическому классу дизельное топливо подразделяется на классы К2, К3, К4, К5. Основным отличием экологических классов являются требования к содержанию серы, полициклических ароматических углеводородов. С 2016 года на территории Российской Федерации допущен к обращению только дизельное топливо экологического класса К5, которое характеризуется следующими показателями: содержание серы не более 10 мг/кг, содержание полициклических ароматических углеводородов не более 8 процентов, цетановое число не менее 51.
• По содержанию серы в соответствии с ГОСТ 305 -82 дизельное топливо подразделяется на два вида:
  • Вид I  — массовая доля серы не более 0,2 процента.
  • Вид II  — массовая доля серы не более 0,05 процента.

При проведении анализа ДТ специалисты нашей организации определяют соответствие продукта требованиям конкретной марки и экологического класса, что позволяет заказчику подтвердить качество продукции при поставках, выявить фальсификацию или получить доказательства для судебного разбирательства.

Глава 2. Нормативно -правовая база и метрологическое обеспечение анализа дизельного топлива

2. 1. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 013/2011

Основополагающим документом, устанавливающим обязательные требования к качеству дизельного топлива на территории Евразийского экономического союза, является технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту». Данный регламент устанавливает единые обязательные требования к топливу, выпускаемому в обращение на территории государств -членов Таможенного союза.

В соответствии с требованиями регламента, анализ ДТ должен проводиться по аттестованным методикам, обеспечивающим прослеживаемость результатов к государственным стандартам. АНО «Центр химических экспертиз» аккредитована на проведение исследований в соответствии с требованиями ТР ТС 013/2011, что подтверждается соответствующей областью аккредитации и позволяет использовать результаты лабораторного анализа в качестве доказательств в судебных разбирательствах.

2. 2. Система стандартов для контроля качества дизельного топлива

Система стандартов, регламентирующих методы испытаний дизельного топлива, включает следующие основные документы, которые используются при проведении анализа ДТ :

• ГОСТ 305 -82 «Топливо дизельное. Технические условия» устанавливает требования к дизельным топливам различных марок.
• ГОСТ 32511 -2013 «Топливо дизельное ЕВРО. Технические условия» распространяется на дизельное топливо экологических классов К3, К4, К5.
• ГОСТ 3122 -67 «Топлива дизельные. Метод определения цетанового числа» устанавливает метод определения самовоспламеняемости топлива на установке ИДТ -90.
• ГОСТ 32508 -2013 «Топлива дизельные. Определение цетанового числа» устанавливает современный метод определения характеристики воспламеняемости дизельного топлива с использованием стандартного одноцилиндрового четырехтактного форкамерного дизельного двигателя с переменной степенью сжатия.
• ГОСТ EN 15195 -2014 «Нефтепродукты жидкие. Средние дистиллятные топлива. Метод определения задержки воспламенения и получаемого цетанового числа (DCN) сжиганием в камере постоянного объема» устанавливает альтернативный метод определения цетанового числа.
• ГОСТ 2177 -99 (ISO 3405:2000) «Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава» устанавливает метод разгонки дизельного топлива для определения его фракционного состава.
• ГОСТ 33 -2016 «Нефть и нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости» применяется для определения вязкости дизельного топлива.
• ГОСТ 20287 -91 «Нефтепродукты. Методы определения температур текучести и застывания» устанавливает метод определения низкотемпературных свойств.
• ГОСТ 5066 -91 «Нефтепродукты. Методы определения температуры помутнения и начала кристаллизации» применяется для определения температуры помутнения.
• ГОСТ Р ЕН ИСО 2719 -2008 «Нефтепродукты. Методы определения температуры вспышки в закрытом тигле Пенски -Мартенса» устанавливает метод определения температуры вспышки.
• ГОСТ Р 51947 -2002 «Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии» применяется для определения содержания серы.
• ГОСТ Р ЕН ИСО 20846 -2006 «Нефтепродукты. Определение содержания серы методом ультрафиолетовой флуоресценции» применяется для определения содержания серы при возникновении спорных ситуаций.
• ГОСТ Р ЕН 12916 -2008 «Нефтепродукты. Определение типов ароматических углеводородов в средних дистиллятах. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с детектированием по коэффициенту рефракции» используется для определения содержания полициклических ароматических углеводородов.
• ГОСТ 17323 -71 «Топливо для двигателей. Метод определения меркаптановой серы потенциометрическим титрованием» применяется для определения содержания меркаптановой серы.
• ГОСТ 6321 -92 «Топливо для двигателей. Метод испытания на медной пластинке» используется для оценки коррозионной активности.

2. 3. Метрологическое обеспечение и контроль качества результатов

Для обеспечения достоверности результатов анализа ДТ в АНО «Центр химических экспертиз» внедрена система метрологического обеспечения, включающая:

• Регулярную поверку средств измерений в аккредитованных центрах стандартизации и метрологии.
  • Использование стандартных образцов состава (ГСО) для градуировки оборудования и контроля точности измерений.
  • Участие в межлабораторных сравнительных испытаниях для подтверждения компетентности.
  • Внутренний контроль качества с использованием контрольных карт и статистических методов.
  • Периодическую валидацию методик выполнения измерений.

Глава 3. Методология отбора и подготовки проб дизельного топлива для лабораторного анализа

3. 1. Принципы представительности проб

Достоверность результатов анализа ДТ в решающей степени зависит от правильности отбора представительной пробы. Дизельное топливо является легковоспламеняющейся жидкостью, способной изменять свой состав при нарушении условий хранения и отбора проб, поэтому процедура пробоотбора имеет критическое значение для получения объективных результатов.

Основные принципы представительности проб включают:

• Обеспечение герметичности — проба дизельного топлива должна отбираться и храниться в герметичной таре, исключающей потери легких фракций и попадание атмосферной влаги. Для хранения используются стеклянные бутылки с притертыми пробками или металлические канистры с плотно закрывающимися крышками.
• Исключение испарения — при отборе проб необходимо минимизировать контакт дизельного топлива с воздухом, избегать интенсивного перемешивания, приводящего к испарению.
• Соблюдение температурного режима — пробы дизельного топлива следует хранить в прохладном месте, исключающем нагрев.
• Соблюдение стандартизованных процедур — пробоотбор должен выполняться в соответствии с требованиями ГОСТ 2517 -2012 «Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб».

3. 2. Методы отбора проб

В зависимости от объекта контроля применяются различные методы отбора проб дизельного топлива:

• Точечный метод — отбор пробы из одной точки резервуара или потока. Применяется для оперативного контроля при условии однородности продукта.
• Объединенный метод — составление средней пробы путем смешивания точечных проб, отобранных с разных уровней (верхний, средний, нижний) или в разные моменты времени. Обеспечивает наиболее достоверную характеристику всей партии продукта и рекомендуется для арбитражных анализов.
• Автоматический отбор — применяется в трубопроводах для контроля качества в процессе перекачки с использованием автоматических пробоотборников.

3. 3. Подготовка проб к анализу

Подготовка проб является важнейшим этапом, от которого зависит корректность результатов анализа ДТ. Основные операции подготовки включают:

• Приведение к комнатной температуре — пробу дизельного топлива перед анализом выдерживают при комнатной температуре для обеспечения стабильности показателей.
• Проверку герметичности тары и сохранности пломб — перед вскрытием проверяют сохранность пломб и отсутствие признаков утечки.
• Гомогенизацию — при необходимости пробу осторожно перемешивают без интенсивного встряхивания для обеспечения однородности.
• Фильтрование — при наличии механических примесей пробу фильтруют через бумажный фильтр.
• Документирование — все операции по подготовке проб фиксируются в рабочем журнале с указанием даты, времени и условий проведения.

Глава 4. Определение цетанового числа дизельного топлива

4. 1. Физико -химическая сущность самовоспламеняемости

Самовоспламеняемость является важнейшим показателем качества дизельного топлива, определяющим его способность воспламеняться в камере сгорания дизельного двигателя после впрыска. Период задержки воспламенения  — время от начала впрыска топлива до начала его горения  — должен быть минимальным для обеспечения мягкой работы двигателя. Топлива с низкой самовоспламеняемостью вызывают жесткую работу двигателя, повышенное давление в цилиндрах, стуки и дымный выхлоп.

Количественно самовоспламеняемость оценивается цетановым числом  — условной единицей, показывающей, к смеси каких эталонных углеводородов по самовоспламеняемости близок испытуемый образец. За эталонные вещества приняты цетан (н -гексадекан) с цетановым числом 100 и альфа -метилнафталин с цетановым числом 0.

4. 2. Методы определения цетанового числа

При проведении анализа ДТ в нашей организации определение цетанового числа производится несколькими методами в зависимости от требуемой точности и доступного оборудования :

• Моторный метод по ГОСТ 3122 -67 и ГОСТ 32508 -2013 — основан на сравнении самовоспламеняемости испытуемого топлива в одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия с самовоспламеняемостью эталонных смесей цетана и альфа -метилнафталина. Определение производится на установке ИДТ -90 или CFR F -5 при стандартных условиях испытания.
• Метод определения получаемого цетанового числа (DCN) по ГОСТ EN 15195 -2014 — основан на измерении задержки воспламенения средних дистиллятных топлив с использованием камеры сгорания постоянного объема. По результатам измерения задержки воспламенения вычисляют получаемое цетановое число. Метод применим к дизельным топливам, включая топлива, содержащие метиловые эфиры жирных кислот (FAME).
• Расчетный метод по ГОСТ 27768 -88 — основан на определении цетанового индекса по плотности и фракционному составу топлива. Применяется для ориентировочной оценки при отсутствии моторной установки или для экспресс -контроля.

4. 3. Методика определения цетанового числа на установке ИДТ -90

Установка ИДТ -90 представляет собой одноцилиндровый четырехтактный двигатель с регулируемой степенью сжатия. Методика определения цетанового числа включает следующие этапы:

• Подготовка установки к работе — проверка герметичности всех систем, регулировка тепловых зазоров, установка угла опережения впрыска топлива.
  • Калибровка установки по эталонным топливам — смесям цетана и альфа -метилнафталина с известным цетановым числом.
  • Определение цетанового числа испытуемого топлива путем сравнения его самовоспламеняемости с эталонными топливами при фиксированном угле опережения впрыска.
  • Проведение контрольных измерений и вычисление среднего результата из двух параллельных определений.

4. 4. Нормативные требования к цетановому числу

В соответствии с техническим регламентом ТР ТС 013/2011 для дизельного топлива экологического класса К5 установлены следующие требования к цетановому числу :

• Для летнего дизельного топлива — не менее 51.
  • Для зимнего и арктического дизельного топлива — не менее 47.

Для дизельного топлива по ГОСТ 305 -82 цетановое число должно быть не менее 45 для всех марок. При проведении анализа ДТ определение этого показателя позволяет оценить соответствие топлива заявленной марке и экологическому классу.

Глава 5. Определение фракционного состава дизельного топлива

5. 1. Теоретические основы испаряемости дизельного топлива

Фракционный состав дизельного топлива характеризует его испаряемость и способность образовывать рабочую смесь определенного состава. От фракционного состава зависят полнота сгорания, дымность отработавших газов, нагарообразование, расход топлива и пусковые свойства двигателя.

При анализе ДТ определяют следующие характерные точки фракционного состава:

• Температура перегонки 50 процентов топлива — характеризует фракционный состав средних фракций, влияющих на прогрев двигателя и приемистость. Для летнего и зимнего топлива она должна быть не выше 280°С, для арктического  — не выше 255°С.
• Температура перегонки 95 процентов топлива(конец перегонки)  — характеризует полноту испарения и склонность к образованию нагара. Согласно требованиям технического регламента ТР ТС 013/2011, 95 процентов объемных должны перегоняться при температуре не выше 360°С для всех типов дизельного топлива.

5. 2. Методика определения фракционного состава по ГОСТ 2177 -99

Определение фракционного состава производится на аппарате для разгонки нефтепродуктов АРН -2. Методика включает следующие этапы:

• Отбор пробы дизельного топлива объемом 100 мл в мерный цилиндр при температуре 20°С.
  • Заливка пробы в круглодонную колбу аппарата с добавлением нескольких кусочков пемзы для равномерного кипения.
  • Нагрев колбы с заданной скоростью.
  • Регистрация температуры при отгоне 50 процентов топлива.
  • Регистрация температуры при отгоне 95 процентов топлива (конец перегонки) и объема остатка в колбе.
  • Построение кривой разгонки и определение соответствия нормативным требованиям.

5. 3. Нормативные требования к фракционному составу

В соответствии с техническим регламентом ТР ТС 013/2011 для дизельного топлива установлены следующие требования к фракционному составу :

• Фракционный состав — 95 процентов объемных перегоняется при температуре, не выше 360°С для всех экологических классов (К2 -К5).

Дополнительные требования по ГОСТ 305 -82:
• Для летнего и зимнего топлива: температура перегонки 50 процентов  — не выше 280°С.
• Для арктического топлива: температура перегонки 50 процентов  — не выше 255°С.

Глава 6. Определение низкотемпературных свойств дизельного топлива

6. 1. Значение низкотемпературных свойств для эксплуатации

Низкотемпературные свойства характеризуют способность дизельного топлива сохранять текучесть и прокачиваемость при низких температурах. При охлаждении в топливе начинают образовываться кристаллы парафинов, которые забивают топливные фильтры и нарушают подачу топлива в двигатель. Для оценки низкотемпературных свойств определяют три основных показателя.

• Температура помутнения — температура, при которой в топливе начинают образовываться кристаллы парафинов, видимые невооруженным глазом. При этой температуре топливо еще сохраняет текучесть, но эксплуатация двигателя уже может быть затруднена из -за забивания фильтров.
• Температура застывания — температура, при которой топливо теряет подвижность и не может переливаться в сосуде при его наклоне.
• Предельная температура фильтруемости — температура, при которой топливо перестает проходить через стандартный фильтр с заданной скоростью. Этот показатель наиболее точно характеризует эксплуатационные свойства топлива при низких температурах.

6. 2. Методики определения низкотемпературных свойств

При проведении анализа ДТ определение низкотемпературных свойств производится следующими методами:

• Определение температуры помутнения по ГОСТ 5066 -91(второй метод)  — основано на охлаждении топлива в пробирке с регистрацией температуры появления первых кристаллов парафина.
• Определение температуры застывания по ГОСТ 20287 -91 — основано на охлаждении топлива в пробирке и определении температуры, при которой уровень топлива остается неподвижным при наклоне пробирки на 45 градусов.
• Определение предельной температуры фильтруемости по ГОСТ EN 116 -2013 — основано на охлаждении топлива и измерении времени прохождения через стандартный фильтр под вакуумом.

6. 3. Нормативные требования к низкотемпературным свойствам

В соответствии с техническим регламентом ТР ТС 013/2011 для различных марок дизельного топлива установлены следующие требования к предельной температуре фильтруемости :

• Для летнего дизельного топлива — не нормируется.
  • Для межсезонного дизельного топлива — не выше минус 15°С.
  • Для зимнего дизельного топлива  — не выше минус 20°С.
  • Для арктического дизельного топлива  — не выше минус 38°С.

По ГОСТ 305 -82 также нормируются температура застывания и температура помутнения :
• Для летнего топлива: температура застывания  — не выше минус 10°С, температура помутнения  — не выше минус 5°С.
• Для зимнего топлива (с температурой застывания минус 35°С): температура застывания  — не выше минус 35°С, температура помутнения  — не выше минус 25°С.
• Для зимнего топлива (с температурой застывания минус 45°С): температура застывания  — не выше минус 45°С, температура помутнения  — не выше минус 35°С.
• Для арктического топлива: температура застывания  — не выше минус 55°С.

Глава 7. Определение содержания серы в дизельном топливе

7. 1. Экологическое и эксплуатационное значение серы

Содержание серы в дизельном топливе является важнейшим экологическим и эксплуатационным показателем. Сернистые соединения при сгорании образуют оксиды серы, которые ядовиты и ускоряют коррозию деталей двигателя, а также отравляют катализаторы систем нейтрализации отработавших газов.

Современные требования к содержанию серы в дизельном топливе экологического класса К5  — не более 10 мг/кг. Такой низкий уровень содержания требует применения высокочувствительных методов анализа.

7. 2. Рентгенофлуоресцентный метод определения серы

Основным методом определения серы в дизельном топливе является энергодисперсионная рентгенофлуоресцентная спектрометрия по ГОСТ Р 51947 -2002. Метод основан на облучении пробы рентгеновским излучением и измерении интенсивности характеристического флуоресцентного излучения атомов серы.

Прибор обеспечивает:
• Диапазон измеряемых концентраций серы от 5 до 5000 мг/кг.
• Высокую чувствительность с пределом обнаружения 2 мг/кг.
• Быстроту анализа  — время одного измерения не превышает 5 минут.
• Простоту пробоподготовки.

7. 3. Метод ультрафиолетовой флуоресценции

Метод ультрафиолетовой флуоресценции по ГОСТ Р ЕН ИСО 20846 -2006 применяется для определения содержания серы в дизельном топливе при возникновении спорных ситуаций. Метод основан на сжигании пробы и регистрации флуоресценции диоксида серы при облучении ультрафиолетовым светом. Обеспечивает высокую чувствительность, сопоставимую с рентгенофлуоресцентным методом.

7. 4. Определение меркаптановой серы

Меркаптановая сера является наиболее коррозионно -активной формой сернистых соединений. Определение производится потенциометрическим титрованием по ГОСТ 17323 -71. Нормативное значение массовой доли меркаптановой серы  — не более 0,01 процента.

7. 5. Нормативные требования к содержанию серы

В соответствии с техническим регламентом ТР ТС 013/2011 для дизельного топлива установлены следующие требования к массовой доле серы :

• Для экологического класса К2 — не более 500 мг/кг.
  • Для экологического класса К3 — не более 350 мг/кг.
  • Для экологического класса К4  — не более 50 мг/кг.
  • Для экологического класса К5  — не более 10 мг/кг.

По ГОСТ 305 -82 для дизельного топлива вида I массовая доля серы не более 0,2 процента, для вида II  — не более 0,05 процента.

Глава 8. Определение температуры вспышки дизельного топлива

8. 1. Значение температуры вспышки для безопасности

Температура вспышки характеризует пожарную безопасность продукта и испаряемость легких фракций. Низкая температура вспышки указывает на наличие легких фракций, что повышает пожароопасность продукта и может приводить к образованию паровых пробок в топливной системе. Высокая температура вспышки затрудняет пуск двигателя.

8. 2. Методика определения температуры вспышки

Определение температуры вспышки производится по ГОСТ Р ЕН ИСО 2719 -2008 (метод Пенски -Мартенса) в закрытом тигле. Методика включает:

• Помещение пробы в закрытый тигель.
  • Нагрев с заданной скоростью при непрерывном перемешивании.
  • Периодическое зажигание пламени над поверхностью топлива.
  • Регистрацию температуры, при которой происходит первая вспышка паров топлива.

8. 3. Нормативные требования к температуре вспышки

В соответствии с техническим регламентом ТР ТС 013/2011 установлены следующие требования к температуре вспышки в закрытом тигле :

• Для летнего и межсезонного дизельного топлива — не ниже 55°С (для классов К4 и К5) и не ниже 40°С (для классов К2 и К3).
  • Для зимнего и арктического дизельного топлива — не ниже 30°С для всех классов.

Глава 9. Определение вязкости дизельного топлива

9. 1. Значение вязкости для эксплуатации

Вязкость является важнейшей характеристикой, определяющей условия подачи топлива, распыливания и смесеобразования. От вязкости зависят качество распыла топлива форсунками, дальнобойность факела, размер капель и полнота сгорания. Слишком низкая вязкость приводит к подтеканию топлива через плунжерные пары и ухудшению смазки прецизионных деталей топливной аппаратуры. Слишком высокая вязкость затрудняет прокачиваемость и ухудшает распыливание.

9. 2. Методика определения кинематической вязкости

Определение кинематической вязкости производится по ГОСТ 33 -2016 с использованием стеклянных капиллярных вискозиметров. Методика включает измерение времени истечения определенного объема топлива через калиброванный капилляр под действием силы тяжести при заданной температуре (20°С).

9. 3. Нормативные требования к вязкости

В соответствии с ГОСТ 305 -82 установлены следующие требования к кинематической вязкости при 20°С :

• Для летнего топлива — 3,0 -6,0 мм²/с.
  • Для зимнего топлива — 1,8 -5,0 мм²/с.
  • Для арктического топлива  — 1,5 -4,0 мм²/с.

Глава 10. Определение коррозионных свойств

10. 1. Испытание на медной пластинке

Испытание на медной пластинке по ГОСТ 6321 -92 характеризует коррозионную активность дизельного топлива. Пластинка после выдерживания в топливе при 50°С в течение 3 часов должна сохранять цвет, соответствующий классу 1 эталонной шкалы. Потемнение пластинки свидетельствует о наличии коррозионно -активных соединений.

10. 2. Содержание водорастворимых кислот и щелочей

В дизельном топливе должно полностью отсутствовать содержание водорастворимых кислот и щелочей. Определение производится путем экстракции пробы водой и проверки водной вытяжки индикаторами.

10. 3. Содержание сероводорода

Содержание сероводорода в дизельном топливе должно полностью отсутствовать. Определение производится по ГОСТ 17323 -71.

Глава 11. Определение содержания фактических смол и кислотности

11. 1. Фактические смолы

Концентрация фактических смол характеризует склонность топлива к образованию отложений в двигателе. Определение производится по ГОСТ 1567 -97 путем испарения топлива и взвешивания остатка. Нормативные значения по ГОСТ 305 -82 :

• Для летнего топлива — не более 40 мг на 100 см³.
  • Для зимнего и арктического топлива — не более 30 мг на 100 см³.

11. 2. Кислотность

Кислотность характеризует содержание органических кислот в топливе. Определяется титрованием спиртовой вытяжки раствором гидроксида калия. Нормативное значение для всех марок по ГОСТ 305 -82  — не более 5 мг КОН на 100 см³ топлива.

Глава 12. Определение содержания механических примесей и воды

12. 1. Значение контроля чистоты топлива

Наличие механических примесей и воды в дизельном топливе недопустимо, так как они вызывают абразивный износ топливной аппаратуры, коррозию и нарушение процесса сгорания. При анализе ДТ определение этих показателей является обязательным.

12. 2. Методы определения

• Содержание механических примесей определяется по ГОСТ 6370 -83 путем фильтрования пробы через бумажный фильтр и взвешивания остатка. Норматив  — полное отсутствие.
  • Содержание воды определяется по ГОСТ 2477 -65 методом дистилляции с органическим растворителем. Норматив  — полное отсутствие.

Глава 13. Определение зольности и коксуемости

13. 1. Зольность

Зольность характеризует содержание неорганических примесей в топливе. Определяется сжиганием навески и прокаливанием остатка по ГОСТ 1461 -75. Нормативное значение для всех марок  — не более 0,01 процента.

13. 2. Коксуемость 10 -процентного остатка

Коксуемость характеризует склонность топлива к образованию нагара в камере сгорания. Определяется по ГОСТ 19932 -99. Нормативные значения по ГОСТ 305 -82 :

• Для летнего топлива — не более 0,20 процента.
  • Для зимнего и арктического топлива — не более 0,30 процента.

Глава 14. Определение плотности дизельного топлива

Плотность используется для пересчета объемных единиц в массовые и для ориентировочной оценки состава продукта. Определение проводят ареометрами или пикнометрами при стандартной температуре 20°С по ГОСТ 3900 -85.

Нормативные требования по ГОСТ 305 -82:

• Для летнего топлива — не более 860 кг/м³.
  • Для зимнего топлива — не более 840 кг/м³.
  • Для арктического топлива  — не более 830 кг/м³.

Глава 15. Практические кейсы из опыта работы АНО «Центр химических экспертиз»

15. 1. Кейс первый. Арбитражный анализ ДТ при споре о качестве крупной партии

Нефтеперерабатывающий завод и крупная транспортная компания заключили договор на поставку дизельного топлива марки З -0,05 -минус 35 в объеме 500 тонн. После отгрузки и поступления топлива на склад потребителя возникли разногласия относительно качества продукта. Транспортная компания утверждала, что при температуре окружающего воздуха минус 15°С наблюдаются затруднения с пуском двигателей и забивание топливных фильтров, что не соответствует заявленным свойствам зимнего топлива. Поставщик настаивал на соответствии продукта паспортным данным.

Для разрешения спора был назначен арбитражный анализ ДТ в АНО «Центр химических экспертиз». Отбор проб производился в присутствии представителей обеих сторон из трех различных цистерн и были опломбированы.

В ходе лабораторного анализа были определены следующие показатели:

• Цетановое число — 44,2 при норме не менее 45.
  • Температура застывания — минус 28°С при норме не выше минус 35°С.
  • Температура помутнения  — минус 15°С при норме не выше минус 25°С.
  • Предельная температура фильтруемости  — минус 18°С при норме не выше минус 25°С.
  • Фракционный состав: температура перегонки 50 процентов  — 290°С при норме не выше 280°С, 95 процентов  — 365°С при норме не выше 340°С.
  • Содержание серы  — 0,08 процента при норме не более 0,05 процента для вида II.
  • Кинематическая вязкость при 20°С  — 5,8 мм²/с при норме 1,8 -5,0 мм²/с.

На основании результатов анализа ДТ было установлено несоответствие продукта требованиям ГОСТ 305 -82 по семи показателям, включая низкотемпературные свойства и цетановое число. Экспертное заключение было представлено в арбитражный суд. Суд признал требования транспортной компании обоснованными и обязал поставщика заменить некачественное топливо, а также возместить убытки, связанные с простоем техники и ремонтом топливной аппаратуры, на сумму 2,5 миллиона рублей.

15. 2. Кейс второй. Выявление фальсифицированного дизельного топлива на автозаправочной станции

В контролирующие органы поступили многочисленные жалобы от владельцев автомобилей на ухудшение динамических характеристик, повышенный расход топлива и нестабильную работу двигателей после заправки на автозаправочной станции в Ленинградской области. Специалистами отдела по борьбе с экономическими преступлениями была проведена контрольная закупка, и образцы дизельного топлива направлены на анализ ДТ в АНО «Центр химических экспертиз».

В ходе исследования были получены следующие результаты:

• Цетановое число — 38,5 пункта, что значительно ниже нормы не менее 45.
  • Фракционный состав выявил аномально низкую температуру начала перегонки (первые капли появлялись при 120°С вместо 170°С), что свидетельствовало о присутствии бензиновых фракций.
  • Температура вспышки в закрытом тигле — 32°С при норме не ниже 40°С, что создавало пожарную опасность.
  • Содержание серы  — 0,35 процента при норме не более 0,2 процента.
  • Кинематическая вязкость при 20°С  — 1,2 мм²/с при норме не менее 1,8 мм²/с.
  • Содержание фактических смол  — 65 мг на 100 см³ при норме не более 30 мг.

На основании результатов анализа ДТ было установлено, что реализуемое топливо является фальсифицированным и представляет опасность для двигателей. Материалы экспертизы были переданы в правоохранительные органы. В ходе следствия было установлено, что владелец АЗС приобретал печное топливо и добавлял в него бензиновые фракции для снижения вязкости. Возбуждено уголовное дело по статье 238 УК РФ. Автозаправочная станция закрыта, виновные привлечены к ответственности.

15. 3. Кейс третий. Экспертиза дизельного топлива при расследовании международной схемы фальсификации в Испании

Правоохранительные органы Испании проводили расследование по делу о международной схеме ввоза фальсифицированного топлива. В ходе операции Tenk была раскрыта преступная группа, которая поставляла фальсифицированное топливо из стран Восточной Европы, включая Латвию, Литву, Польшу, Словакию и Венгрию, на автозаправочные станции в Мурсии, Альмерии, Аликанте и Валенсии. Для установления характера фальсификации и соответствия топлива требованиям безопасности потребовалась независимая экспертиза, к проведению которой были привлечены специалисты АНО «Центр химических экспертиз».

На исследование были представлены образцы топлива, изъятые на нелегальных складах в Испании, а также образцы сырья и химических добавок, используемых для фальсификации.

В ходе анализа ДТ были получены следующие результаты:

• В составе топлива обнаружено значительное количество триацетина — вещества, не разрешенного к использованию в автомобильном дизельном топливе.
  • Фракционный состав не соответствовал нормативным требованиям, присутствовали как легкие бензиновые, так и тяжелые масляные фракции.
  • Температура вспышки варьировала от 25 до 35°С, что создавало серьезную пожарную опасность.
  • Цетановое число составляло от 35 до 40 пунктов, что значительно ниже минимальных требований.
  • Содержание серы достигало 0,5 процента, что превышало допустимые нормы в 50 раз.

На основании результатов анализа ДТ была установлена природа фальсификации и определено, что топливо не соответствует требованиям безопасности и представляет угрозу для двигателей и окружающей среды. Материалы экспертизы были использованы испанскими правоохранительными органами для предъявления обвинений 18 задержанным лицам.

15. 4. Кейс четвертый. Анализ ДТ при расследовании причин выхода из строя топливной аппаратуры

В АНО «Центр химических экспертиз» обратилась транспортная компания, у которой после заправки на одной автозаправочной станции произошел массовый выход из строя топливной аппаратуры на 8 автобусах. Все пострадавшие автобусы заправлялись на одной и той же АЗС в течение нескольких дней.

В ходе анализа ДТ были получены следующие результаты:

• Во всех пробах обнаружено высокое содержание механических примесей — от 0,05 до 0,1 процента при норме полное отсутствие.
  • При микроскопическом анализе механических примесей выявлены абразивные частицы кварца и оксидов металлов размером до 50 мкм.
  • Содержание воды составляло от 0,1 до 0,3 процента при норме полное отсутствие.
  • Кислотность повышена до 8 мг КОН на 100 см³ при норме не более 5 мг.
  • Цетановое число и другие показатели находились в пределах нормы.

На основании результатов анализа ДТ было установлено, что причиной выхода из строя топливной аппаратуры явилось наличие абразивных механических примесей и воды, вызвавших гидроабразивный износ прецизионных деталей топливных насосов высокого давления и форсунок.

При обследовании автозаправочной станции было установлено, что причиной загрязнения топлива стало использование грязных резервуаров при смене поставщика и отсутствие фильтрации при сливе топлива. Материалы анализа ДТ были использованы для предъявления иска. В результате судебного разбирательства владелец АЗС выплатил компенсацию на общую сумму 1,8 миллиона рублей.

15. 5. Кейс пятый. Экспертиза дизельного топлива при определении экологического ущерба

Природоохранная прокуратура проводила расследование по факту загрязнения почвы и грунтовых вод в результате утечки дизельного топлива из резервуара нефтебазы. Для определения количества попавшего в окружающую среду топлива и оценки экологического ущерба потребовалась экспертиза дизельного топлива.

На исследование были представлены пробы дизельного топлива из поврежденного резервуара, а также пробы загрязненного грунта и воды из наблюдательных скважин.

В ходе экспертизы были решены следующие задачи:

• Определен компонентный состав дизельного топлива методом газовой хромато -масс -спектрометрии для идентификации «маркерных» соединений.
  • Установлено, что топливо относится к марке Л -0,2 -40 и содержит характерный набор углеводородов.
  • Проведен количественный анализ содержания нефтепродуктов в пробах грунта и воды.
  • Определена миграционная способность компонентов дизельного топлива в грунте.

На основании результатов анализа ДТ была установлена прямая связь между утечкой из резервуара и загрязнением окружающей среды. Рассчитан размер ущерба, причиненного почвам и подземным водам, который составил 2,3 миллиона рублей. Материалы экспертизы послужили основанием для предъявления иска к владельцу нефтебазы о возмещении экологического ущерба.

15. 6. Кейс шестой. Анализ ДТ для определения возможности длительного хранения в государственном резерве

Федеральное агентство по государственным резервам обратилось с запросом о проведении исследования партии дизельного топлива, предназначенного для создания государственного резерва. Требовалось оценить стабильность топлива при длительном хранении и определить максимально допустимые сроки хранения без ухудшения качества.

В ходе анализа ДТ были проведены следующие исследования:

• Определен полный комплекс показателей качества исходного топлива.
  • Проведено ускоренное старение топлива в термостате при температуре 60°С в течение различных периодов времени.
  • После каждого периода старения определялось изменение кислотности, содержания фактических смол и коэффициента фильтруемости.
  • Исследована кинетика накопления смол и построены математические модели, позволяющие прогнозировать изменение качества при длительном хранении.

Результаты анализа ДТ показали, что исследуемое топливо обладает высокой химической стабильностью и может храниться без существенного изменения качества в течение 5 лет при соблюдении условий хранения. На основании полученных данных агентству были выданы рекомендации по режимам хранения и периодичности контроля качества.

15. 7. Кейс седьмой. Экспертиза дизельного топлива при выявлении несоответствия требованиям безопасности в Австрии

Финансовая полиция Австрии проводила расследование по факту продажи некачественного дизельного топлива на автозаправочных станциях в провинции Сиена. В ходе операции были проверены пять заправочных станций, на двух из которых были выявлены серьезные нарушения. Для установления характера нарушений потребовалась независимая экспертиза, к проведению которой были привлечены специалисты АНО «Центр химических экспертиз».

На исследование были представлены образцы топлива с подозрительных АЗС.

В ходе анализа ДТ были получены следующие результаты:

• Температура вспышки в закрытом тигле составляла от 25 до 30°С при норме не ниже 55°С для Европейских стандартов.
  • Фракционный состав выявил присутствие легких бензиновых фракций, снижающих температуру вспышки.
  • Цетановое число составляло от 42 до 44 пунктов при норме не менее 51.
  • Содержание серы превышало допустимые нормы в 3 -5 раз.

На основании результатов анализа ДТ было установлено, что реализуемое топливо не соответствует требованиям безопасности и представляет угрозу для двигателей. Температура вспышки ниже минимально установленного уровня делает топливо потенциально опасным для транспортных средств и безопасности пользователей. Материалы экспертизы были использованы австрийскими правоохранительными органами для предъявления обвинений в коммерческом мошенничестве и изъятия из оборота почти 70 000 литров некачественного топлива.

Глава 16. Современное оборудование для анализа ДТ в АНО «Центр химических экспертиз»

16. 1. Оборудование для определения цетанового числа

• Установка ИДТ -90 для определения цетанового числа по ГОСТ 3122 -67.
  • Установка для определения цетанового числа по ГОСТ 32508 -2013.

16. 2. Хроматографическое оборудование

• Газовый хроматограф «Хроматэк -Кристалл 5000» с пламенно -ионизационным детектором для определения фракционного состава и компонентного состава.
  • Высокоэффективный жидкостной хроматограф для определения полициклических ароматических углеводородов по ГОСТ Р ЕН 12916 -2008.
  • Газовый хромато -масс -спектрометр «Agilent 7890 -5975» для идентификации компонентов.

16. 3. Спектральное оборудование

• Рентгенофлуоресцентный анализатор серы «Спектроскан S» для определения содержания серы по ГОСТ Р 51947 -2002.
  • Атомно -абсорбционный спектрометр для определения металлов.
  • ИК -Фурье спектрометр «Инфралюм ФТ -08» для идентификации функциональных групп.

16. 4. Оборудование для определения физико -химических показателей

• Аппарат для разгонки нефтепродуктов АРН -2 с автоматической регистрацией температуры по ГОСТ 2177 -99.
  • Аппарат для определения температуры вспышки в закрытом тигле Пенски -Мартенса по ГОСТ Р ЕН ИСО 2719 -2008.
  • Вискозиметр капиллярный для определения кинематической вязкости.
  • Аппарат для определения температуры застывания и помутнения «Кристалл».
  • Термостаты и бани для определения содержания фактических смол.
  • Весы аналитические с точностью 0,1 мг.

Глава 17. Оформление результатов анализа дизельного топлива

Результаты анализа ДТ в АНО «Центр химических экспертиз» оформляются в виде протоколов испытаний или экспертных заключений.

17. 1. Содержание протокола испытаний

Протокол испытаний дизельного топлива должен включать:

• Наименование и реквизиты лаборатории, сведения об аккредитации.
  • Уникальный номер и дата оформления.
  • Наименование заказчика и объекта исследования.
  • Описание поступивших проб с указанием состояния упаковки и пломб.
  • Перечень примененных методов со ссылками на нормативные документы.
  • Условия проведения анализа.
  • Результаты испытаний в табличной форме с указанием нормативных значений.
  • Оценку погрешности измерений.
  • Заключение о соответствии или несоответствии требованиям.
  • Подписи исполнителей и руководителя.

17. 2. Особенности оформления судебных экспертиз

При проведении судебных экспертиз в заключении дополнительно указываются:
• Основания для проведения экспертизы.
• Вопросы, поставленные перед экспертами.
• Данные о предупреждении экспертов об ответственности.
• Описание состояния упаковки и маркировки объектов исследования.

Заключение

Современный анализ ДТ в Автономной некоммерческой организации «Центр химических экспертиз» представляет собой сложный комплексный процесс, объединяющий классические методы определения физико -химических показателей с новейшими инструментальными достижениями. От правильности выбора и корректного применения каждого метода, от тщательности выполнения всех операций, начиная с отбора представительной пробы и заканчивая интерпретацией результатов, напрямую зависит достоверность оценки качества этого стратегически важного продукта и юридическая значимость выдаваемых заключений.

В настоящей статье рассмотрены теоретические основы и практические аспекты определения цетанового числа, фракционного состава, низкотемпературных свойств, содержания серы, температуры вспышки и других нормируемых показателей. Особое внимание уделено требованиям ГОСТ 305 -82 и технического регламента ТР ТС 013/2011, устанавливающих жесткие нормы к качеству дизельного топлива.

Приведенные практические примеры из опыта нашей лаборатории демонстрируют широкий спектр задач, решаемых с помощью современных методов анализа ДТ: от арбитражных анализов при судебных спорах до выявления фальсифицированной продукции, установления причин отказов двигателей, оценки экологического ущерба и определения пригодности топлива к длительному хранению. Каждый из представленных кейсов подтверждает важность независимого лабораторного анализа для защиты прав потребителей, обеспечения безопасности эксплуатации транспортных средств и охраны окружающей среды.

Дальнейшее развитие методов анализа дизельного топлива идет по пути совершенствования приборной базы, автоматизации процессов, повышения чувствительности и точности измерений. Развитие хроматографических и спектральных методов позволяет определять все более широкий круг компонентов топлива с высокой точностью и воспроизводимостью.

АНО «Центр химических экспертиз» обладает всеми необходимыми компетенциями, аккредитацией и оборудованием для проведения полного спектра исследований дизельного топлива. Наши специалисты готовы выполнить как стандартные анализы для подтверждения качества продукции, так и сложные арбитражные экспертизы по поручению судебных органов. Мы гарантируем объективность, достоверность и юридическую значимость выдаваемых заключений. Таким образом, современный анализ ДТ является необходимым инструментом для обеспечения качества топлива, надежности работы двигателей, защиты окружающей среды и прав потребителей.