22 let na trhu autoopravárenství

Co víte o palivech? A víte to správně?

Pokračování článku najdete v časopisu AutoEXPERT 7+8/2018.

 

<Zelená>

Technologie

Paliva

 

Co víte o palivech? A víte to správně?

 

Text: Jaroslav Černý

Foto: archiv

 

V tomto článku se podíváme pohledem odborníka na problematiku výroby a rozdělení paliv podle platných předpisů v EU i Česku. Jejich výrobu v našich rafineriích, obecnou specifikaci a složení také v závislosti na ročním období popisuje Jaroslav Černý ze společnosti TriboChem, Praha.

 

Ropná paliva se vyrábí v rafineriích. Obvyklá představa, že se vyrábí destilací ropy, je velmi nepřesná, protože samotné ropné destiláty dnes jednak nevyhovují svou kvalitou, jednak by takových primárních destilátů (z přímé destilace ropy) bylo velmi málo a jejich množství by bylo pro výrobu požadovaného objemu paliv nedostatečné. Ropu je nutné zpracovat beze zbytku, a proto těžší ropné destiláty a destilační zbytky jsou podrobovány sekundárnímu zpracování, kdy se z olejových destilátů a zbytků krakovacími a pyrolytickými procesy vyrábí destiláty s nižším bodem varu, které lze pro výrobu paliv rovněž využít. Typ procesu, kterým se z těžkých destilátů získávají lehké (nízkovroucí) destiláty, se různí v závislosti na rafinerii. Každá rafinerie může být vybavena jinými technologiemi sekundárního zpracování ropy a podle toho se může lišit i složení paliv, která z těchto rafinerií odcházejí. Jediné, co je společné v rámci EU, je to, že paliva musí splňovat požadavky příslušných unijních norem, co se týká kvality paliv. Jak se těchto požadovaných vlastností dosáhne, to už se může lišit podle možností jednotlivých rafinerií.

 

<M> Výroba paliv v ČR

Výrobou paliv se v současné době zabývají dvě rafinerie koncernu Unipetrol a.s., a to rafinerie v Kralupech n. Vltavou a v Litvínově. Výroba paliv v rafinerii v Pardubicích (Paramo a.s., také součást koncernu Unipetrol) je již několik let odstavena.

 

<M1> Rafinerie Kralupy nad Vltavou

Technologické vybavení rafinerie v Kralupech n. Vltavou je zaměřeno zejména na produkci automobilového benzinu. To znamená, že převážná většina produktů má vlastnosti vhodné k výrobě benzinů, a to jak těkavostí a svými body varu, tak i složením, které je důležité pro zajištění např. dostatečného oktanového čísla. Žádný proces však nepracuje bezodpadově, proto i zde z technologie vycházejí produkty, které nejsou vhodné pro míchání do benzinu, ale mohou se přimíchávat do motorové nafty, a to v množství takovém, aby vlastnosti a kvalita nafty byly stále v mezích určených unijní normou. Dále potom odpadají produkty, které se využívají v dalších chemických výrobách. Nevyužitelné zbytky se potom uplatňují jako těžké topné oleje.

 

Hlavní proces, který štěpí těžké ropné podíly na lehké destiláty určené pro výrobu paliv, se nazývá fluidní krakování, angl. zkratka FCC – Fluid Catalytic Cracking. Proces produkuje uhlovodíky, které jsou převážně olefinické nebo aromatické, s vysokým obsahem uhlíku a nižším obsahem vodíku oproti primárním ropným destilátům. Takové produkty jsou vhodné pro výrobu automobilových benzinů.

 

<M1> Rafinerie Litvínov

Litvínovská rafinerie je technologicky zařízená jak pro produkci motorové nafty, tak i pro produkci automobilových benzinů. Hlavní sekundární štěpný proces (katalytické hydrokrakování) produkuje uhlovodíky bohaté na vodík a vhodné spíše k produkci motorové nafty, avšak doplňujícími technologickými procesy (reformování a izomerace) se i z těchto uhlovodíků mohou dále vyrábět destiláty vhodné k výrobě benzinů. Katalytické hydrokrakování poskytuje také surovinu pro další technologický proces – pyrolýzu, pomocí níž se produkuje etylen. Z technologie pyrolýzy také odpadají některé produkty, které lze použít pro výrobu benzinů.

 

Z uvedeného je vidět, že benzin se nevyrábí jako nějaký hlavní nebo jediný produkt, který odchází z rafinerské technologie, ale míchá se z několika produktových proudů. Tyto produkty mohou být vyráběny cíleně jako složka benzinu, nebo se do benzinu míchají také vedlejší produkty z jiných výrob, ale pouze takové, které jsou v souladu s požadavky na kvalitu benzinu. V některých případech se používají i produkty, které částečně zhoršují některé vlastnosti benzinu, avšak obsah takových složek benzinu je limitován pomocí normy, která je v Evropské unii stejná pro všechny státy. Příkladem takové složky je např. již zmíněný destilát z pyrolýzy. Ten má sice dobré oktanové číslo, ale částečně zhoršuje tepelnou a skladovací stabilitu benzinu. Proto je obsah pyrolýzního destilátu v benzinu omezený normou, aby konečné vlastnosti benzinu byly stále ještě vyhovující.

 

Ze štěpných produktů sekundárního zpracování ropy také odpadají plynné produkty, které se využívají pro výrobu LPG.

 

 

<M> Paliva

 

<M1> Zemní plyn – CNG

Zemní plyn nepochází ze zpracování ropy, ale těží se přímo z ropného či čistě plynového ložiska jako plyn a je distribuován plynovodem a dále se nezpracovává. Dochází pouze k úpravě plynu tak, aby mohl být dopravován plynovodem, tj. je odstraněna vlhkost plynu a doprovodné těžší látky, které by během dopravy vypadávaly jako kapalina a způsobovaly by dopravní problémy. Takto je plyn upravován a kontrolován i během dopravní cesty v tzv. přečerpávacích stanicích, kde je pomocí čerpadel plyn podáván na další úseky plynovodu.

Složení zemního plynu je proto velmi stálé a prakticky ve stejném složení, jak je vytěžen z ložiska, je potom distribuován. Složení se může částečně měnit v závislosti na těžebním ložisku.

 

Hlavní složkou zemního plynu je metan. Běžný tranzitní zemní plyn obsahuje více než 90–95 % hm. metanu, kolem 4–5 % hm. etanu a zhruba 1 % hm. propanu. Obsah dalších uhlovodíků je v řádu desetin procenta. Zemní plyn obsahuje také zhruba 1–2 % hm. inertního plynu (dusík a oxid uhličitý), který pochází z těžebního ložiska. Při změně těžebního ložiska a dodavatele se může změnit i složení plynu. Vždy však platí, že dominantní složkou je metan.

 

<M1> Zkapalněné ropné plyny – LPG

LPG se získává při primární destilaci ropy a rovněž vzniká jako produkt štěpných procesů při jejím sekundárním zpracování. LPG obsahuje především propan a směs butanů přibližně v poměru 1 : 1. LPG obsahující plyny ze štěpných procesů pak obsahují i nenasycené uhlovodíky, jejichž celkový obsah v LPG může dosahovat až 30 %.

V zimním období LPG obsahuje malou převahu C3 uhlovodíků (uhlovodíků s třemi atomy uhlíku v molekule), tj. propanu, příp. i propenu, vzhledem k potřebě zajistit dostatečný tlak par, a v letním období mírně převažují C4 uhlovodíky, tj. butany a buteny. Výkyvy v obsahu C3 a C4 uhlovodíků jsou zhruba 30–70 %. Letní kvalita LPG je distribuovaná od 1. 4. do 1. 11., v ostatním období je distribuovaná kvalita zimní.

 

<M1> Automobilový benzin

Benzin je vyráběn mícháním několika rafinerských produktů, které mají vhodné destilační rozmezí a mají také vhodné oktanové vlastnosti. Destilační rozmezí benzinů se pohybuje v rozmezí od 40 °C až do 210 °C. Automobilový benzin se dodává do distribuční sítě v různé kvalitě podle klimatických podmínek:

  1. a) letní kvalita benzinu se dodává od 1. 5. do 30. 9.,
  2. b) zimní kvalita benzinu se dodává od 1. 11. do 31. 3.,
  3. c) přechodová kvalita benzinu se dodává ve zbývajícím období, tj. v dubnu a říjnu.

 

Rozdíly v kvalitě benzinu podle ročního období spočívají hlavně v obsahu lehkých a těkavých uhlovodíků, které mají v chladnějších klimatických podmínkách dodat benzinu dostatečně vysoký tlak par pro snadnější start motorů. Jde především o uhlovodíky C4 až C6, tj. isomery butanu, pentanu a hexanu.

 

Kromě uhlovodíků se v benzinech běžně vyskytují kyslíkaté složky. Velmi rozšířený je metyl-t-butyl-ether (MTBE). Jedná se o látku, kterou se zvyšuje oktanové číslo benzinů. Výjimečně benzin tuto složku nemusí obsahovat, a to v případě, že samotné uhlovodíkové složení benzinů poskytuje dostatečně vysoké oktanové číslo.

 

<M1> Motorová nafta

Také motorová nafta se vyrábí míšením několika rafinerských produktů. Jejich počet je ale nižší než v případě benzinů. Hydrokraková technologie poskytuje velmi vhodný produkt k výrobě motorové nafty a v omezeném množství jsou použitelné i produkty z dalších štěpných procesů. Primární ropné destiláty, hydrokrakové produkty a další produkty ze štěpných procesů s vhodným destilačním rozmezím pak jsou míchány a produktem je motorová nafta. Všechny produkty používané pro míchání motorových naft musí být zbaveny síry pod úroveň 10 mg/kg v procesu nazvaném hydrorafinace.

 

Motorová nafta má destilační rozmezí zhruba 170 °C až 360 °C, přesněji při destilační zkoušce se musí min. 95 % obj. nafty předestilovat do 360 °C. Složení nafty se mění, stejně jako u benzinů a LPG, podle ročního období:

  1. a) v období od 15. 4. do 30. 9. se distribuuje tzv. letní motorová nafta – tj. motorová nafta pro mírné klima třídy B s filtrovatelností maximálně 0 °C,
  2. b) v období od 1. 3. do 14. 4. a od 1. 10. do 15. 11. se distribuuje tzv. přechodová motorová nafta – tj. motorová nafta pro mírné klima třídy D s filtrovatelností maximálně –10 °C,
  3. c) v období od 16. 11. do 28. 2. se distribuuje tzv. zimní motorová nafta – tj. motorová nafta pro mírné klima třídy F s filtrovatelností maximálně –20 °C,
  4. d) celoročně se distribuuje tzv. „arktická nafta“ s filtrovatelností max. -32 °C; ta je určena především pro záložní zdroje energie ve firmách a pro složky záchranných sborů (armáda, hasiči, policie, zejména v zimním období).

 

Rozdíly ve složení jednotlivých motorových naft v různých ročních obdobích spočívají zejména v obsahu lehčí petrolejové frakce. Její vyšší obsah zajistí v zimním období lepší nízkoteplotní vlastnosti a nafta vydrží tekutá při větších mrazech. Arktická nafta potom má nejvyšší obsah petrolejové frakce.

 

 

Biosložky v palivech a biopaliva

Další složkou benzinů je tzv. biosložka, tj. povinně přimíchávaná složka paliva, které je vyráběna z obnovitelných zdrojů. V ČR se běžně používá biolíh (bioetanol), kterého se do benzinů přimíchává v množství max. 5 % obj., a to v okamžiku uvolnění benzinu do volného daňového oběhu. Tedy při plnění přepravních cisteren na výdejních terminálech rafinerií a společnosti Čepro a.s., které potom rozvážejí paliva na jednotlivé čerpací stanice.

 

V distribuční síti se lze setkat i s další formou biosložky, s etyl-t-butyl-eterem (ETBE). Jde o obdobu MTBE, ale místo metanolu je při výrobě použit bioetanol. ETBE se vyskytuje především v dovážených benzinech z bratislavského Slovnaftu či v importovaných vysokooktanových benzinech, nicméně lze se s ním již setkat i v benzinech produkovaných českými rafineriemi. Obsah etherů MTBE nebo ETBE v benzinech je max. 15 % obj.

 

Běžná motorová nafta obsahuje max. 7 % obj. biosložky, kterou je v ČR téměř výhradně MEŘO (metylestery řepkového oleje, bionafta). Až na některé výjimky motorová nafta vždy obsahuje biosložku. Množství bionafty využité jako biosložka je dané zákonem o ochraně ovzduší č. 201/2012 Sb. Tento zákon nepřikazuje, že každá nafta musí obsahovat biosložku, ale říká, kolik procent z celkového výdeje nafty u dané společnosti musí připadnout na biosložku. Pokud společnost tato procenta v daném časovém úseku (výkazy vždy po třech měsících) splní, může další množství nafty již vydávat bez biosložky. Tohoto se někdy využívá v distribuci motorové nafty, benziny obsahují v praxi biosložku vždy.

 

<M1> Bionafta

Jde o biosložku, která je povinně dávkovaná do motorové nafty. Bionafta se v ČR vyrábí z řepkového oleje, transesterifikací pomocí metanolu. Výsledný produkt se nazývá metyl estery řepkového oleje, zkratka MEŘO. Obecně lze k výrobě bionafty použít jakýkoliv rostlinný olej, proto anglická literatura i unijní norma udávají zkratku FAME (Fatty Acids Metyl Esters – metyl estery mastných kyselin).

 

Bionafta se používá jako biosložka do motorových naft a v současné době se jí přimíchává max. 7 % obj. Bionaftu je možné distribuovat i jako čisté palivo pro dieselové motory (tzv. B100), v současné době, vzhledem k daňovému zatížení, je tato možnost nerentabilní.

Donedávna byla v distribuční síti i směsná motorová nafta, která obsahovala min. 31 % obj. MEŘO, zbytek byl běžná motorová nafta. I tento produkt je v současnosti kvůli daňovému zatížení neprodejný.

 

<M1> Biolíh, bioetanol

Také biolíh představuje biosložku, která je dávkovaná do automobilového benzinu v množství max. 5 % obj. Od r. 2020 se ale uvažuje o zvýšení limitní koncentrace na max. 10 % obj. V některých zemích EU je taková koncentrace biolihu v benzinu již používaná. Biolíh se vyrábí z potravinářských surovin, v podmínkách ČR zejména z cukrové řepy, příp. z brambor nebo pšenice.

 

Kromě přídavků biolihu do běžného automobilového benzinu BA-95 Super se do sítě čerpacích stanic biolíh distribuuje také jako biolíh E85. Jedná se o palivo s vysokým obsahem biolihu, které však musí obsahovat určité množství běžného ropného benzinu. V zimním období biolíh E85 obsahuje přibližně 30 % obj. běžného benzinu, v letním období pak kolem 15 % obj. benzinu. Důvodem přídavku benzinu je zvýšení tenze par a usnadnění startu motorů. K používání takového paliva však musí být motor speciálně přizpůsobený.

 

Biolíh se používá také k výrobě další biosložky: etyl-t-butyl-etheru (ETBE). Jde o alternativu ke sloučenině metyl-t-butyl-etheru (MTBE), která má za úkol zvyšovat oktanové číslo benzinů. ETBE má oproti MTBE tu výhodu, že kromě zvyšování oktanového čísla plní také funkci biosložky s příznivějšími účinky na vlastnosti finálního benzinu (není hydroskopický a neváže na sebe vodu).

 

Autor je spolupracovníkem redakce.