Всъщност какво означава качествено гориво? Какво е значението на базовите горива и добавките за производството му? На тези въпроси ще опитаме да си отговорим, а поводът е посещението ни в една от технологичните лаборатории на Shell, тази в Хамбург. Ще се спрем и на много други теми, които касаят не само горивата, а и електричеството.    

Мидената черупка на Shell е един от най-отличителните знаци на индустриална компания и е много подходяща символика за новите горива V-Power и техните пречистващи качества. Shell обаче има много по-мащабни планове за бъдещето си освен добива и преработка на   въглеводороди. Така към слогана SHELL GO WELL вече може да се добави и SHELL GO EL(ЕCTRIC). 

Преди години Американският филмов институт определи брилянтния филм „Някои го предпочитат горещо” от 1959 година като Номер 1 в листатата на най-великите комедии. Действието му се развива през 1929 година: станали неволни свидетели на масово убийство от мафията музикантите Джо и Джери (Тони Къртис и Джак Лемън) се дегизират като жени и заедно с един женски оркестър заминават за Флорида. Там Джо се влюбва в очарователната певица Шугър (Мерилин Монро) и в желанието си да я впечатли се представя за наследник в семейство, което управлява компанията Shell. Когато обаче гангстерите от мафията тръгват по следите на Джо и Джери, и Джо трябва да се сбогува с Шугър, той я моли да го забрави. Тогава Шугър изрича култова фраза: „Как бих могла – на всеки ъгъл има бензиностанция на Shell!”…

Не е случаен фактът, че мнозина от хората в САЩ и днес, след почти сто години, продължават да смятат Shell за своя, американска компания, което няма нищо общо с истината. Заблудата има ясно обяснение – Shell има високо ниво на клиентска лоялност навсякъде по света, а в момента е на едно от водещите места в областта на така наречения “downstream” – рафиниране и пласмент на нефтопродукти, разполагайки с колосална мрежа от бензиностанции по всички континенти. Това в пълна сила важи и сферата “upstream”, или търсене и добив на петрол. Бизнесът на Shell обаче все по-упорито настъпва към зони извън сферата на нефтената индустрия. Компанията инвестира в алтернативни технологии, водородна икономика, в развитие на технологиите за производство на синтетични горива, дизелово гориво, базирано на хидрогенирани масла HVO и… изграждане на верига от зарядни станции, при които, както се оказва, Shell е сред лидерите. Но да започнем подред…

От рафинерии към енергийни центрове 

Като начало трябва да направим няколко уточнения. През последните години Shell намали броя на собствените или съвместно оперирани рафинерии, развивайки част от тях във високотехнологични енергийни и химически центрове. В такъв център например се превръща рафинерията в Пернис, Холандия, която е най-голямата в Европа и съществува от 1902 г., тоест от времето преди Royal Dutch и Shell да се обединят. Освен рафинирането на петрол тя ще приюти и производствена база за възобновяемо дизелово гориво, за което ще стане дума по-късно. Друг подобен технологичен център е рафинерията в Райнланд, Германия. Shell обаче няма капацитета да произведе всички базови горива, за да задоволи своите търговски центрове. Затова, за да гарантира качествата им на място, компанията е създала сложна система за контрол на качеството. Спецификата на предлаганите продукти на Shell се състои във факта че фирмата стриктно контролира цялата верига на доставки, започвайки от качеството на получаваните базови горива, като същевременно разработва и произвежда сложни комбинации от добавки, които да гарантират в максимална степен оптималната работа в двигателя. На място, в търговската мрежа, също се извършва контрол на качеството от сертифицирани фирми – в България това са лабораториите на SGS. В това отношение процесът наподобява производството на автомобили – в крайната фаза в завода се извършва едва 15 процента от общото производство на автомобила, а повечето от компонентите идват от други доставчици. Един особено важен факт: добавките могат да развият базовото гориво, но използването на големи количества добавки не може да компенсира недостатъците на едно композирано от неподходящи компоненти гориво.     

На какво всъщност означава качествено гориво? Терминът е изключително широкоспектърен и включва показатели, свързани не само с физическите, но и с химическите параметри и поведението им в рамките на горивния процес. Сред тях са характеристики като способностите за устойчивост към детонации (бензини) или възпламеняемостта (дизелово гориво), липсата на примеси, фракционния състав, поведението  при студено време и т.н.

За създаването на химическата композиция и анализ на горивата Shell разчита на няколко лаборатории в света, сред които са центровете в Холандия, САЩ, Индия, Канада, Китай, Оман и Катар,  които освен тази дейност имат грижата и за разработването на синтетични горива и горива за моторните спортове като Moto GP (за партньора Ducati) и за Формула 1 за своя дългогодишен партньор Ferrari. В една такава лаборатория в Европа, в германския град Хамбург, имам честта да попадна отново след близо 15 години от първото ми посещение в нея.

Химична реакция

Германците са нация на химици и в присъствието на лаборатория в Германия няма нищо учудващо. Андреас Шефер ръководи екип от инженери, които са сред най-висококвалифицираните експерти в света в областта на горивата и горивните процеси и те ни превеждат през различни технологични центрове, където се разработват добавките за новата гама от горива. С инженерна прецизност химиците ни разказват в детайли за начина, по който се разработват и тестват горивата на място (освен множеството тестове по пътищата). Използваните автомобили на ролкови стендове са закупени от пазара и нерядко са втора ръка, за да се установи влиянието на горивата върху автомобили с двигатели, които вече са претърпели функционални промени в своя живот. Много от практическите експерименти се извършват със свръхскъп едноцилиндров турбо двигател с променливи характеристики, като променлива степен на сгъстяване, различно налягане и температура на въздуха за горивния процес.  Впрочем на различни места в лабораторията могат да се видят уникални двигатели от моторните спортове, като 12-цилиндров дизелов агрегат на Audi за Льо Ман или двигатели на Ferrari от Формула 1 (единият от болид на Михаел Шумахер) и на Ducati от моторните спортове.                

Все пак основната идея на посещението ни в Хамбург е представянето на новите горива Shell V-Power, в сърцевината на които е напълно новият комплекс от добавки с изключителни почистващи качества. Преди да споменем за смисъла от добавките, трябва да кажем няколко думи за това какво значи базово гориво и каква е разликата с горивото, което наливате в автомобила си.

Що е то базово гориво? 

Подобно на моторните масла горивата включват като основни компоненти базови горива и добавки. Базовите горива се получават от преработката на нефт (в основната си част въглеводороди с различен размер и строеж на молекулите) в рафинериите и включват множество процеси на преработка. Първоначално се извършва атмосферна дестилация в ректификационни кули, в които нефтът се разделя на различни отделни фракции като бензин, лигроин, дизел, керосин и газове, както и тежки фракции, които след това могат да се преработват в така наречените вакуумни дестилации за допълнително разделяне. Освен това от тежките фракции чрез процеси на термокрекинг, каталитичен крекинг и „разцепване“ на молекулите на по-малки могат да се получат близки по качества ненаситени въглеводороди от бензинова фракция например. Тъй като молекулите на въглеводородите от бензиновата фракция, получена при атмосферната дестилация, са основно парафинови с права верига, респективно много ниско октаново число, те се „облагородяват“ до изопарафини и ароматни въглеводороди (съответно с разклонени вериги и затворени структури) с много по-висока устойчивост на детонации, респ. октаново число. Сред процесите, които се включват в тази група, са каталитичен рeформинг, изомеризация и алкилиране. Накрая всички компоненти на бензините се смесват в рамките на процес, наречен компаундиране. Постигането на по-високо октаново число си е чиста проба алхимия, а числовото линейно увеличаване на октановото число не е въпрос на прост процес на добавяне на високооктанови компоненти в горивото, които (като ароматните въглеводороди) също могат да създадат различни проблеми при прекомерното си натрупване. Андреас Шефер сподели например, че на практика покачването на октановото число от 95 до 98 октана е значително по-лесен процес от покачването от 98 на 100 октана, въпреки че във втория случай става дума за само две единици. Стооктановият бензин изисква съвсем друга композиция на базовото гориво, произвежда се от по-малък брой рафинерии, по-скъп е и има по-високи транспортни разходи. Което е съществен фактор за значително по-високата му цена. Дизеловото гориво е основно продукт на атмосферна дестилация, но претърпява преработки като хидроочистване и добавяне на компоненти с по-високо цетаново число. Част от тежките въглеводороди, отделени при атмосферната дестилация, се превръщат в моторни масла, мазут и битуми. Всичко това са продукти, произхождащи от сложния свят на рафинериите. След това на ход идват добавките от най-различно естество.

Добавките като форма на облагородяване на горивото

С развитието на процесите на рафиниране са се развивали и различните добавки, като необходима съставна част от горивата имаща различни цели. Сред първите добавки за горива е появилото се през 20-те години тетраетилолово (ТЕО), което директно подобрява устойчивостта на бензините към детонации и повишава октановото число. Днес подобна роля изпълнява кислородсъдържащият метил-терт-бутил-етер, който не само не носи вредите на оловното съединение, но подобрява процеса на горене и намалява емисиите. В интерес на истината, ТЕО забавя процесите на развитие на горивата, защото позволява увеличаване на октановото число дори и при нискокачествени бензини, към които просто се добавя повече от това съединение. С увеличаване на потреблението на бензини през годините се увеличава производството на ненаситени продукти от гореспоменатия крекинг (олефини), но те пък са склонни да се окисляват по-лесно, поради което в горивата започват да се добавят антиоксиданти. Делът им с годините става още по-голям. Фокусът през 50-те и 60-те години се насочва към горивните системи, когато чистотата на карбураторите и ефективната работа стават приоритетни. През 80-те години се увеличат добавките, свързани с образуването на отлагания и нагари – за почистване на всмукателните системи и системите за обработване на отработилите газове в името на по-ефективната им работа. С премахването на оловните бензини се налага използването и на добавки, компенсиращи техните мазилни качества за по-старите двигатели, създадени на базата на металургични процеси, съобразени с тези възможности. Разбира се, има още множество добавки, свързани с различни физически и химически процеси в горивните системи и двигателите, като ограничаване на корозията, подобряване на смазването, модификатори на триенето, добавки, свързани с връзките между горивото и металните стени, позволяващи по-добър горивен поток при ниски температури. Има и много специални, които са част от структурата на спортните горива. Специфични са добавките и за дизеловото гориво. Като добавки могат да се приемат и биогоривата, като етанол и биодизел, които пък от своя страна изискват свои допълнителни добавки заради специфичните си качества. И тук се завръщаме към фундаменталния въпрос какво означава качествено гориво.

Като например V-Power Racing в случая на Shell. Като начало независимо дали базовото гориво е произведено от рафинерия на Shell, или е доставено от рафинерия на друга компания, то трябва отговаря на изключително широк спектър от изисквания. Специално в този случай базовото гориво трябва да има и гарантирано високо октаново число, което пък зависи от специфичните настройки при процесите, споменати по-горе. След това идва композицията от добавки, която трябва да гарантира очистването на двигателите от отлагания и нагари. Това е особено важно при модерните бензинови двигатели с директно впръскване, при които липсва ефектът на отмиване на налепите по всмукателния клапан и съществува по-висока склонност от образуване на сажди при прякото взаимодействие на впръсканото гориво с горещите части в цилиндъра.

Именно в тази част идва на помощ новата композиция от добавки  на горивата Shell V-Power. Разбира се, от компанията не споделят формулата – пък и това едва ли има значение за хора, които не са ангажирани с химията. Добавките за бензините и дизеловото гориво и получените горива са разработвани в продължение на пет години и помагат не само за значително по-добро очистване на отлаганията в двигателя, но и в EGR системата и системите за очистване, тоест определени техни компоненти продължават за работят и след като преминат през горивния процес. Въпросът е в това, че както увеличаването на октановото число става все по-трудно с нарастването на базата за повишаване, така и процесът на увеличаване на очистване от досегашните 80 процента до 100 също е доста труден. Именно това се постига с новите добавки. При дизеловите горива V-Power Diesel композицията от добавки пречиства цялостно цялата вътрешна среда на инжектора и EGR системата по подобие на тези при бензиновия двигател.  

(Следва)    

Текст: Георги Колев