Чем дизель отличается от бензина и как сделать его экологичнее

Чем дизель отличается от бензина

Бензин состоит из более лёгких и простых углеводородов, поэтому он более летучий и быстро вспыхивает от искры. Дизель содержит тяжёлые и сложные молекулы, он плотнее и медленнее испаряется и воспламеняется только при высоком давлении и высокой температуре, а при сгорании выделяет больше энергии, чем бензин. При этом дизель сгорает медленнее бензина, что даёт более длительное и высокое давление на поршень, поэтому дизельный двигатель развивает высокий крутящий момент уже при низких оборотах. Проще говоря, машина хорошо «тянет» с места. На практике дизельную технику применяют там, где важны мощность и выполнение длительных рутинных задач. Поэтому грузовики, автобусы, тягачи, военная и спецтехника работают на дизеле.

Бензин даёт скорость и динамику на больших оборотах, а дизель — топливо для низких оборотов Фото: © Эргардт Евгений / Медиадом «Сириус» / Andrei Tishin / Shutterstock / FOTODOM

Как из нефти делают дизельное топливо

Прежде чем стать дизелем, нефть проходит несколько этапов переработки. Первый — очищенную от механических примесей, обессоленную и обезвоженную нефть подвергают атмосферно-вакуумной перегонке в ректификационных колоннах. Нефть заливают в ёмкости и начинают нагревать. Она начинает делиться на фракции: углеводороды испаряются при разных температурах и конденсируются на разных уровнях колонны. Сначала на дистилляцию уходят лёгкие соединения, у которых меньше число атомов углерода, а при повышении температур — более тяжёлые. У бензина углеродная цепочка короче — 5–12 атомов, у ДТ — более 12. Соответственно, бензин начинает выделяться при температуре от +40 до +200 °C, а дизельное топливо — от +200 до +350 °C. В итоге в колонне разделяются газы, бензиновая фракция, керосин, дизельная фракция и атмосферный остаток (мазут).

После первичной переработки образуется дизель низкого качества. Он идёт на вторичную переработку, которая позволяет изменить структуру углеводородов и их химический состав. На втором этапе используют метод крекинга, при котором тяжёлые углеводороды нагревают до 450–750 °C, чтобы расщепить их длинные молекулы на лёгкие короткие цепочки. Крекинг бывает трёх видов:

• каталитический — с применением веществ, ускоряющих химические реакции;
• термический — с воздействием высоких температур;
• гидрокрекинг — основан на использовании водорода и катализаторов.

Финальный этап производства дизеля — компаундирование. Это смешение разных фракций дизельного топлива в определённых пропорциях. Так можно получить нужные температуру застывания топлива и цетановое число — это главный показатель качества дизельного топлива, который определяет скорость его воспламенения при сжатии в цилиндре. Чем выше это число, тем быстрее загорается смесь. Летнее дизтопливо используют до –5 °C. Для получения зимнего горючего его дополнительно очищают от парафиновых углеводородов для сохранения текучести при низкой температуре.

По итогам 2025 года в России произвели 84,5 млн тонн дизельного топлива — это на 1,4 % меньше, чем в предыдущем году Фото: © Андрей Титов/Бизнес Online/ТАСС

Для улучшения качества и свойств дизельного топлива также используют присадки:

• противоизносные — защищают подвижные узлы двигателя от трения, продлевают работу мотора;
• моющие — помогают поддержать двигатели внутреннего сгорания в чистоте, увеличивают продолжительность бесперебойной работы топливной системы;
• антистатические — улучшают проводимость топлива, снижают риски взрыва от статического электричества;
• цетаноповышающие — увеличивают полноту сгорания дизтоплива, сокращая его расход;
• диспергирующие — предотвращают образование шлаков в топливной системе, обеспечивают чистоту поверхности поршней.

Процесс переработки занимает около суток. По его окончании в среднем из одного барреля нефти (159 литров) получается около 25–30 литров дизельного топлива.

Как повышают экологичность дизеля

На этапе вторичной переработки происходит процесс очистки дизеля от серы. Если её не убрать, то при сжигании горючего в воздух попадают вредные оксиды, которые могут вызвать кислотные дожди и раздражение дыхательных путей у людей. Поэтому при производстве дизель очищают от серы с помощью гидроочистки — обработки водородом. Это сложный процесс, требующий высоких температур (300–400 °C) и высокого давления. Но даже он не удаляет некоторые стойкие ароматические соединения серы.

Для очистки дизеля от серы в более мягких условиях российские учёные разработали катализатор на основе гидроксиапатита — аналога природного минерала. Это доступный, стабильный и безопасный материал, который легко получить из недорогих кальциевых и фосфатных прекурсоров (веществ-предшественников). Он пропитан раствором с ионами молибдата, которые при нагреве взаимодействуют с поверхностью основы и образуют активные фосфомолибдатные кластеры. Чтобы запустить работу катализатора, нужен окислитель — перекись водорода. В результате химических реакций выделяется лишь вода.

Остаток атмосферной нефтеперегонки называется мазутом Фото: © Parilov / Shutterstock / FOTODOM

Новый катализатор протестировали на дизельном топливе, которое не проходило очистку от серы. Реакцию провели при невысокой температуре (всего +70° C) и небольшом давлении. За восьмичасовой цикл из топлива было удалено более 99 % серы. Полученный продукт отвечает самым строгим экологическим требованиям. Более того, катализатор оказался многоразовым и не потерял активности даже после пяти циклов использования. В дальнейшем разработчики планируют создать системы, окисляющие соединения серы кислородом воздуха, чтобы уйти от использования перекиси водорода и дополнительно снизить себестоимость процесса.