employee
Omsk, Omsk, Russian Federation
The article considers ecological and technical aspects of Jet A-1 jet fuel production. A comparative analysis of the quality of various brands of jet fuels is presented. The possibility of producing Jet A-1 at the operating Russian oil refinery is considered. The recommendations on the organization of production and ways of solving environmental problems of aviation are formulated.
quality of jet fuel, air pollution of the biosphere, aviation kerosene, environmental problems of aviation, air emissions.
Рынок авиационного керосина в России продолжает активно развиваться. В настоящее время реактивное топливо выпускается на 28 нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ). Базовым процессом производства авиационного керосина по-прежнему является первичная переработка нефти. Динамично развивающиеся компании увеличивают объем выпуска авиатоплива также при внедрении процесса гидрокрекинга.
В гражданской авиации сейчас в основном используется три марки авиатоплива – ТС-1, РТ и Jet А-1. Топливо ТС-1 используется для дозвуковой авиации России. Топливо РТ является универсальным и может использоваться, как для дозвуковой, так и для сверхзвуковой авиации. Топливо Jet А-1, по сути, является зарубежным аналогом российского авиакеросина для дозвуковой авиации и используется для заправки воздушных судов с двигателями зарубежного производства.
Качество топлив ТС-1 и РТ определяется государственным отраслевым стандартом ГОСТ 10227. Качество Jet А-1 должно соответствовать требованиям ГОСТ Р52050, разработанным при участии компании «Лукойл».
Качество авиакеросинов и режим работы двигателей определяют состав продуктов сгорания топлив, систематически загрязняющих биосферу. Наиболее экологически безопасным является топливо марки РТ, но его применение на сегодняшний день ограничено и определено в основном потребностями военной авиации. Промежуточные позиции занимает топливо марки ТС-1 в связи с более мягкими требованиями к содержанию соединений серы. При сгорании топлива все серосодержащие соединения превращаются в кислотные оксиды, которые, как известно, являются причиной кислотных дождей. Топливо Jet А-1 значительно уступает по качеству топливу ТС-1 и РТ по ряду показателей: по содержанию ароматических углеводородов, температуре начала кристаллизации, содержанию общей серы, температуре вспышки. Температура начала кипения отечественных керосинов обеспечивает более легкий запуск авиационных двигателей. В топливе Jet А-1 допускается содержание общей серы в 7 раз больше, чем в ТС-1 [1].
Однако существует ряд ограничений, предъявляемых производителями двигателей, по использованию российских реактивных топлив ТС-1 и РТ на зарубежных типах воздушных судов как российских, так и зарубежных авиакомпаний [2, с. 241].
В настоящее время российские авиакомпании приобретают и берут в лизинг самолеты зарубежного производства, а авиационные заводы России осваивают производство отечественных самолетов с зарубежными двигателями. Качество авиационных топлив российского производства постепенно будет сближаться с качеством европейских и американских топлив.
Несмотря на экологические показатели, актуальным является вопрос организации производства в России топлива Jet A-1, соответствующего требованиям международной ассоциации воздушного транспорта и используемого для заправки зарубежных самолетов [3, с. 226].
Основное количество реактивного топлива производится тремя крупными нефтяными компаниями: «Газпром нефть», «Лукойл», «Роснефть».
Компания «Лукойл» уже сертифицировала производство Jet A-1 на своих заводах. В компании «Газпромнефть» в настоящее время выпускается только авиационное топливо марки ТС-1. Основное количество ТС-1 выпускается на самом крупном НПЗ компании «Газпромнефть» – Омском НПЗ (ОНПЗ).
Производственные показатели АО «Газпромнефть-ОНПЗ», размещенные в открытом доступе, представлены в табл. 1 [4].
Как видно из табл. на ОНПЗ достаточно высокий выход светлых нефтепродуктов, что позволяет рассматривать возможность выпуска нескольких марок авиакеросина одновременно.
Таблица 1
|
Показатель |
Единица измерения |
Значение |
|
млн.т |
20,9 |
|
% |
91,7 |
|
% нефти |
67,4 |
|
млн.т |
5,29 |
|
млн.т |
6,27 |
|
млн.т |
1,69 |
|
% нефти |
0,64 |
Для оценки возможности выпуска на Омском НПЗ авиакеросина марки Jet А-1 было проведено исследование, включающее:
- Изучение требований к качеству Jet А-1 в соответствии с ГОСТ Р52050.
- Изучение опыта постановки на производство новой марки авиакеросина на других НПЗ.
- Изучение технологии получения, условий хранения и транспортирования Jet А-1.
- Сравнение показателей качества авиатоплива марки ТС-1 АО «Газпромнефть-ОНПЗ» с требованиями ГОСТ Р52050 к качеству Jet А-1 (табл. 2).
- Формулирование выводов и рекомендаций.
Выпуск авиатоплива Jet А-1 повлечет за собой изменение выхода других топливных фракций на установках первичной переработки нефти (бензиновой и дизельной), так как Jet А-1 характеризуется более высокой 10%-ной точкой выкипания (205°С) по сравнению с топливами ТС-1 и РТ и более высокой температурой вспышки (не менее 38°С) [5]. Изменение выхода фракций достигается регулированием работы атмосферной колонны на установках атмосферно-вакуумной трубчатки (АВТ).
При переработке сернистых нефтей качество прямогонного керосина не всегда удовлетворяет требованиям ГОСТ. В таких случаях требуется гидроочистка потока для его успешной паспортизации и отгрузки потребителю.
Компания «Лукойл» вступила в Международную ассоциацию воздушного транспорта (IATA), что позволило ей участвовать в заседаниях рабочих групп по авиатопливам и получить документы IATA, касающиеся всех аспектов производства, транспортировки и хранения реактивного топлива Jet А-1 [6]. Компанией было разработано «Руководство по управлению производством, хранению и транспортированию топлива ДЖЕТ А-1».
В соответствии с руководством в компании «Лукойл» топливо Jet А-1 приготовляется путем смешения прямогонных и гидроочищенных керосиновых фракций. Очистка от воды, механических примесей и других посторонних частиц топлива осуществляется в сепараторах, емкостях, электроразделителях, резервуарах в результате отстаивания. Для очистки от механических примесей при отгрузке топлива установлены фильтры. Для улучшения эксплуатационных свойств топлива используются антиокислительная и антистатическая присадки, допущенные к применению при производстве топлива Jet А-1. Резервуары пронумерованы и маркированы. Перекачка компонентов топлива и товарного продукта осуществляется только по трубопроводам, специально предназначенным для этого вида топлива [7].
Технология производства авиатоплива Jet А-1 подразумевает использование присадок. В топливо могут быть введены следующие антиокислительные присадки: 2,6-дитретбутилфенол, 2,6-дитретбутил-4-метилфенол, 2,4-диметил-6-третбутилфенол, а также их смесь. Количество введенных присадок не должно превышать 24 мг/дм3 активных компонентов (без растворителя). На месте производства топлива допускается содержание не более 3 мг/дм3 антистатической присадки СТАДИС 450 (STADIS 450). На месте применения общее количество присадки в топливе не должно превышать 5 мг/дм3. При производстве топлива в него может быть введено от 15 до 23 мг/дм3 противоизносной присадки Хайтек 580 (Hitec 580).
Особые условия хранения и транспортирования должны быть согласованы между поставщиком и потребителем в соответствии с международной практикой. Срок хранения топлива по ГОСТ – пять лет со дня изготовления. По истечении этого срока проводят испытания топлива для принятия решения о возможности его применения или дальнейшего хранения в установленном порядке [5].
Сравнение показателей качества авиатоплива марки ТС-1 АО «Газпромнефть-ОНПЗ» [8] с требованиями ГОСТ Р52050 к качеству Jet А-1 представлено в табл. 2.
Таблица 2
|
Наименование показателей качества |
Марка топлива |
|
|
ТС-1 Омский НПЗ |
Jet А-1 ГОСТ Р 52050 |
|
|
Объемная доля ароматических углеводородов, %, не более |
15,3 |
25 |
|
Массовая доля меркаптан. серы, %, не более |
0,00126 |
0,003 |
|
Массовая доля общей серы, %, не более |
0,032 |
0,25 |
|
Фракционный состав, °С: |
|
|
|
10% отгона при температуре, °С, не выше |
153 |
205 |
|
Температура вспышки, °С, не ниже |
30 |
38 |
|
Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 топлива, не более |
0 |
7 |
Топливо ТС-1 АО «Газпромнефть-ОНПЗ» практически по всем показателям соответствует требованиям ГОСТ Р52050, за исключением показателя «температура вспышки в закрытом тигле» (33°С при требовании – не менее 38 °С).
Более низкое значение показателя «температура вспышки в закрытом тигле» для топлива марки ТС-1 объясняется более низкими, чем у топлива марки Jet А-1, значениями показателя «фракционный состав: температура начала перегонки и температура перегонки 10% точки отгона».
Для организации производства топлива Jet А-1 на Омском НПЗ потребуется:
- Отрегулировать показатель «температура вспышки в закрытом тигле» с помощью регулирования работы атмосферной колонны АВТ, а именно увеличить значения показателя «температура начала перегонки» до величин 150 °С, «10% точки отгона» до 170 °С (в результате изменения фракционного состава увеличится температура вспышки, плотность и вязкость топлива).
- Направить на производство прямогонный поток с АВТ в связи со значительным запасом по качеству (содержание сернистых соединений ТС-1 не превышает значения, указанные в ГОСТ Р 52050).
- Организовать узел ввода присадок и фильтрации.
- Организовать отдельную схему транспортировки, хранения и отгрузки топлива в соответствии с международными требованиями.
- Освоить методы анализа ASTM, оснастить лаборатории зарубежными приборами и оборудованием, а также обучить персонал.
На основании проведенного исследования, можно сделать вывод о возможности производства топлива Jet А-1 на российских НПЗ, в том числе и одновременно с выпуском авиатоплива ТС-1. Производство топлива Jet А-1 позволит РФ выйти на рынок с маркой авиатоплива, соответствующей требованиям международной ассоциации воздушного транспорта, и обеспечить заправку зарубежных авиалайнеров. В свою очередь, применение данной марки топлива значительно увеличит нагрузку на окружающую среду.
В связи с этим необходимо при выпуске топлива Jet А-1 сохранять запас по качеству, по содержанию сернистых соединений, а утраченные в процессе гидроочистки свойства топлива восполнять добавлением присадок. По экологическим и техническим характеристикам для заправки отечественных лайнеров целесообразно использовать топливо ТС-1.
1. Mezhdunarodnaya konferenciya. Kerosiny 2013 [Elektronnyy resurs] // Oficial'nyy sayt kompanii CREON Energy. - URL: http://www.creonenergy.ru/consulting/detail (data obrascheniya: 06.01.2018).
2. Manovyan A.K. Tehnologiya pererabotki prirodnyh energonositeley [Tekst]. - M.: Himiya, KolosS, 2004. - 456 s.
3. Glagoleva O.F., Kapustin V.M. Tehnologiya pererabotki nefti [Tekst]. V 2 ch. Chast' pervaya. Pervichnaya pererabotka nefti. - M.: Himiya, KolosS, 2007. - 400 s.
4. Godovoy otchet OAO «Gazpromneft' - ONPZ» [Elektronnyy resurs] // Sayt Centra raskrytiya korporativnoy informacii. - URL: http://www.e-disclosure.ru/portal/files.aspx?id=19579&type=2 (data obrascheniya: 06.01.2018).
5. GOST R 52050-2006. Nacional'nyy standart Rossiyskoy Federacii. Toplivo aviacionnoe dlya gazoturbinnyh dvigateley Dzhet A-1 (Jet A-1). Tehnicheskie usloviya (utv. Prikazom Rostehregulirovaniya ot 21.04.2006 N 71-st) (red. ot 07.11.2011). Dostup iz sprav.-pravovoy sistemy «Konsul'tantPlyus».
6. Novyy vid topliva ot «Lukoyl» [Elektronnyy resurs] // Sayt kommunikacionnoy gruppy Neftegaz.RU. - URL: http://neftegaz.ru/news/view/36883-Novyj-vid-topliva-ot-Lukoyl- (data obrascheniya: 06.01.2018).
7. Rukovodstvo po upravleniyu proizvodstvom, hraneniyu i transportirovaniyu topliva DZhET A-1 [Elektronnyy resurs] // Sayt Bazy promyshlennyh znaniy Lab-Labs. - URL: http://lab-labs.ru/2010/05/14/rukovodstvo-po-upravleniyu-proizvods/ (data obrascheniya: 09.05.2016).
8. Pasport kachestva na Reaktivnoe toplivo TS-1 proizvodstva AO «Gazpromneft'-Omskiy NPZ» [Elektronnyy resurs] // Oficial'nyy sayt Gruppy kompaniy Bazis. - URL: http://bazis-nsk.ru/kerosin (data obrascheniya: 06.01.2018).
