Меню Закрыть

Веществ от низкокачественного топлива – Низкокачественное топливо – что это значит и какой ущерб может быть нанесен?

Содержание

Низкокачественное топливо – что это значит и какой ущерб может быть нанесен?

Большинство водителей уже хорошо информированы о моторных маслах. Масло регулярно заменяется путем использования жидкостей, рекомендованных производителем транспортного средства. Возможно, также важна и цена. Упаковку объемом в несколько литров моторного масла от известного производителя можно приобрести по интернету немного дороже чем за 100 злотых. Если вы меняете моторное масло раз в год, нет смысла искать масло дешевле на несколько или даже несколько десятков злотых и заливать в двигатель жидкость сомнительного качества. Финансовая выгода попросту непропорциональна риску порчи двигателя. К сожалению, с топливом все совершено иначе.

Во-первых, если расход топлива вашего автомобиля колеблется около 10 л на 100 км, то заливая топливо, литр которого дешевле на 50 грошей, вы экономите 50 злотых на тысячу километров – такая сумма уже заметна. Во-вторых, не все осознают возможные серьезные последствия для автомобиля, которые могут быть вызваны применением низкокачественного топлива. В результате с удовольствием используется более дешевый бензин с риском, что в топливный бак автомобиля попадет низкокачественное топливо. К счастью, даже в этой области распространителей не соответствующего стандартам топлива становится все меньше, но, к сожалению, они все еще встречаются. Об этом мы узнаем из регулярных проверок Службы защиты прав потребителей и борьбы с недобросовестной конкуренцией.

Низкокачественное топливо – какое оно?

Служба защиты прав потребителей и борьбы с недобросовестной конкуренцией ежегодно «охотится» на автозаправочные станции, торгующие низкокачественным топливом – проверяется более 1000 автозаправок по всей Польше. Количество автомобильных заправочных станций, где инспекторы обнаруживают низкокачественное топливо, ежегодно колеблется в пределах 4–5 %. В 2016 году ситуация в этом отношении была несколько лучше – при исследовании образцов топлива было зарегистрировано немногим более 3 % несоответствия автозаправок. Давайте рассмотрим некоторые из проверяемых инспекторами параметров.

Параметры дизельного топлива

  • Температура вспышки – наименьшая температура, до которой нужно нагреть дизельное топливо для выделения такого объема паров, чтобы произошла вспышка при поднесении пламени. Хотя слишком низкая температура вспышки не имеет негативных последствий для двигателя, все же в крайних случаях может вызвать взрыв паров при заливке топлива в бак автомобиля. В приказе министра хозяйства указано, что минимальное значение данного параметра составляет 55 °С.
  • Фракционный состав (ФС) – концентрация тяжелых и легких фракций в дизельном топливе. Если в дизельном топливе содержится слишком много тяжелых фракций, на деталях двигателя образуются отложения углерода. Если в топливе слишком мало легких фракций, могут возникнуть трудности при запуске двигателя в зимнее время. Далее мы представляем некоторые значения отдельных параметров:

– ФС-250 °C – фракционный состав испаряется до температуры 250 °C – этот параметр отражает количество легких углеводородов и отождествляется со свойствами запуска двигателя. Его значение должно достигать не более 65 %.

– ФС-350 °C – фракционный состав испаряется до температуры 350 °C – этот показатель отражает наивысшую концентрацию тяжелых компонентов топлива. Минимальное значение этого параметра составляет 85 % и означает, что количество тяжелых составных частей в топливе не может превышать 15 %.

– ФС-95 % – фракционный состав 95 % (V/V) дистиллируется до температуры – максимальное значение составляет 360 °C.

  • Концентрация серы – избыточное содержание серы в дизельном топливе вызовет коррозию различных деталей двигателя, приводящую к их ускоренному износу. Согласно правилам, концентрация серы не должна превышать 10 мг/кг.
  • Концентрация FAME (метиловых эфиров жирных кислот) (FAME) – этот параметр отражает допустимое количество биотоплива в дизельном топливе. Он не должен превышать 7 %.
  • Плотность при температуре 15 °C – неправильная плотность дизельного топлива приводит к снижению мощности двигателя и увеличению расхода топлива. Значение этого параметра должно колебаться в пределах 820–845 кг/м3.
  • Цетановое число – при слишком низком цетановом числе двигатель будет работать громче и использовать больше топлива. Минимальное значение цетанового числа равно

Параметры бензина

  • Октановое число, определяемое по моторному методу (MON – англ. Motor Octane Number) – показатель, характеризующий способность топлива противостоять самовоспламенению, которое может вызвать детонационное горение. Он причиняет вред поршням и клапанам двигателя. MON определяется в одноцилиндровых двигателях, работающих со скоростью 900 об/мин. В Польше норма данного параметра составляет 85.
  • Октановое число, определяемое по исследовательскому методу (RON – англ. Research Octane Number) – показатель, аналогичный MON, только определяется при 600 об/мин. В Польше норма этого параметра составляет 95.
  • Фракционный состав бензина (дистилляция) – показатели, на основании которых производится оценка фракционного состава, позволяют определить, будет ли возможен после заливки этого топлива, например, нормальный запуск двигателя зимой, произойдет ли увеличение расхода топлива и ускорение износа деталей двигателя. Приводим некоторые значения отдельных параметров:

– ФС-70 °C – фракционный состав испаряется до температуры 70 °C – этот параметр обозначает свойства тяги бензина. В соответствии с польскими стандартами его значение должно колебаться летом в пределах 20-48 % (01.05–30.09), 20-50 % – в переходный период (01.03–30.04 и 01.10–31.10) и 22-50 % – зимой (с 1 ноября до конца февраля).

– ФС-100 °C – фракционный состав испаряется до температуры 100 °C – этот параметр информирует нас о среднем испарении топлива, которое определяет стабильность работы двигателя, его значение составляет 46–71 %.

– ФС-150 °C – фракционный состав испаряется до температуры 150 °C – этот параметр указывает на способность тяжелых фракций к испарению, приводящую к износу деталей двигателя. Его значение должно быть не менее 75 %.

– Температура конца кипения (выпаривания) – при превышении этого параметра увеличивается расход топлива. Его максимальное значение – 210 °C.

  • Концентрация серы – из-за чрезмерного содержания серы в бензине сокращается срок службы катализатора, нарушается работа системы управления дозированием топлива, двигатель будет плохо работать. Наподобие, как в дизельных двигателях, могут начать ржаветь некоторые детали двигателя. Концентрация серы в бензине не должна превышать 10 мг/кг.
  • Индекс испаряемости – данный показатель информирует о летучести топлива, т. е. о количестве легких углеводородов. Чем больше это число, тем легче будет проходить запуск двигателя. В переходный период (01.03–30.04 и 01.10–31.10) это значение не должно превышать
  • Концентрация кислорода – из-за чрезмерного количества кислорода и его соединений в бензине увеличивается расход топлива, двигатель начинает плохо работать. Это происходит потому, что смесь топлива и воздуха становится неподходящей. Концентрация кислорода в бензине не должна превышать 2,7 %. То же самое действует и в отношении кислородных соединений, таких как изопропиловый спирт, тетрабутиловый спирт, изобутиловый спирт, а также в отношении эфиров с 5 или более атомов углерода и других органических соединений, содержащих кислород. Допустимое содержание метанола – до 3 %, содержание этанола – 5 %.
  • Давление насыщенных паров (VP) – если этот параметр бензина не превышает установленные пределы, то обеспечивает как легкий запуск двигателя зимой, так и помогает предотвратить образование паровых пробок (которые могут привести к внезапной остановке двигателя!) в летнее время. Значение параметра VP должно колебаться летом в пределах 45-60 кПа, в переходный период — 45-90 кПа, зимой — 60-90 кПа.
  • Концентрация ароматических углеводородов (DVPE Arom) – такие соединения имеют высокие октановые числа, но они отрицательно влияют на способность образовывать смолы. Значение этого параметра не должно превышать 18 % и 35 % соответственно для олефиновых углеводородов и ароматических углеводородов.
  • Концентрация свинца – содержание свинца в бензине не может превышать 5 мг/л. При превышении указанного значения двигатель будет плохо работать из-за нарушения функций катализатора.

Разумеется, это лишь некоторые из параметров, исследуемых инспекторами Службы защиты прав потребителей и борьбы с недобросовестной конкуренцией. Помните, что если топливо не соответствует хотя бы одной из вышеперечисленных норм, оно является низкокачественным, поэтому не заливайте топливо на этой автозаправочной станции!

Низкокачественное топливо – как его избежать?

К сожалению, на этот вопрос нет хорошего ответа. Низкокачественное топливо может попасться на любой автозаправочной станции. Однако подозрения должны вызывать слишком низкие цены. Это может быть связано с плохим качеством топлива. Кроме того, отслеживайте результаты проверок Службы потребителей и недобросовестной конкуренции. Ежегодно публикуются отчеты, в которых указаны названия и адреса автозаправочных станций, на которых было обнаружено низкокачественное топливо. Средства массовой информации с удовольствием распространяют эту информацию, поэтому не составит большого труда ее найти. Внимательно следите и за своим автомобилем. Если вскоре после заливки топлива двигатель начинает захлебываться, дергаться или стал работать неравномерно, остановите транспортное средство и вызовите техническую помощь, которая отвезет автомобиль в автосервис, где будет слито низкокачественное топливо.

www.autodna.ru

Влияние показателей качества автомобильного бензина и дизельного топлива на состояние окружающей среды



Встатье рассмотрено влияние показателей качества нефтяных топлив, автомобильного бензина и дизельного топлива, на состояние окружающей среды и здоровье человека. Представлены требования современных нормативных документов, предъявляемые к светлым нефтепродуктам. Указано, к каким экологическим последствиям может привести отклонения показателей качества моторных топлив от нормы.

Ключевые слова: автомобильный бензин, дизельное топливо, детонационная стойкость, токсичные вещества, Технический регламент Таможенного союза, О безопасности колесных транспортных средств, нефтяные топлива.

Современные автомобильные бензины и дизельные топлива должны обеспечивать экономичную и надежную работу двигателя и удовлетворять требованиям эксплуатации: иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливо-воздушную смесь оптимального состава при любых температурах, иметь углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя, не изменять своего состава и свойств при длительном хранении, не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резинотехнические изделия и т. п. Поскольку все нефтяные топлива токсичны, применение бензинов и дизельных топлив при эксплуатации техники должно быть организовано с учетом их вредного воздействия на человека и окружающую среду [1].

В последние годы происходит ужесточение требований к экологическим свойствам топлива [2]. В настоящее время, после вступления России в Таможенный союз на ее территории действуют требования Технического регламента Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств». Данный технический регламент устанавливает требования к топливу в целях обеспечения защиты жизни и здоровья человека, имущества, охраны окружающей среды, предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей относительно его назначения, безопасности и энергетической эффективности [3]. Все топлива, выпускаемые в нашей стране должны в обязательном порядке соответствовать его требованиям.

Основную массу автомобильных бензинов в России вырабатывают по ГОСТ Р 51105–97 [4] и ГОСТ Р 51866–2002 [5] и по стандартам организации (СТО). В связи с увеличением доли легкового транспорта в общем объеме автомобильного парка наблюдается постоянная тенденция снижения потребности в низкооктановых бензинах и увеличения потребления высокооктановых, однако на территории Российской Федерации в баки автомобилей часто поступает бензин, качество которого имеет отклонения от требований стандартов [6].

Дизельные топлива в основном вырабатываются по ГОСТ 305–2013 [7] и ГОСТ 52368–2005 [8].

Требования ТР ТС 013/2011 к качеству автомобильных бензинов, представлены в табл. 1 [3].

Таблица 1

Требования кхарактеристикам автомобильного бензина

Характеристики автомобильного бензина

Единица измерения

Нормы вотношении экологического класса

К2

К3

К4

К5

Массовая доля серы, не более

мг/кг

500

150

50

10

Объемная доля бензола, не более

%

5

1

1

1

Массовая доля кислорода, не более

%

не определяется

2,7

2,7

2,7

Объемная доля углеводородов, не более:

%

ароматических

не определяется

42

35

35

олефиновых

не определяется

18

18

18

Октановое число:

по исследовательскому методу, не менее

80

80

80

80

по моторному методу, не менее

76

76

76

76

Давление насыщенных паров:

кПа

в летний период

35–80

35–80

35–80

35–80

в зимний период

35–100

35- 100

35–100

35–100

Концентрация железа, не более

мг/дм3

отсутствие

отсутствие

отсутствие

отсутствие

Концентрация марганца, не более

мг/дм

отсутствие

отсутствие

отсутствие

отсутствие

Концентрация свинца*, не более

мг/дм3

5

5

5

5

Объемная доля монометиланилина, не более

%

1,3

1,0

1,0

отсутствие

Объемная доля оксигенатов, не более:

%

метанола**

не определяется

1

1

1

этанола

не определяется

5

5

5

изопропанола

не определяется

10

10

10

третбутанола

не определяется

7

7

7

изобутанола

не определяется

10

10

10

эфиров, содержащих 5 или более атомов углерода в молекуле

не определяется

15

15

15

других оксигенатов (с температурой конца кипения не выше 210 °С)

не определяется

10

10

10

*- для Российской Федерации для экологических классов К2, КЗ, К4 и К5 отсутствие,

** — для Российской Федерации для экологических классов КЗ, К4 и К5 отсутствие.

Отклонения показателей качества приводят к серьезным нарушениям в работе двигателя. Последствия применения некачественного бензина приведены в табл. 2 [9].

Таблица 2

Нарушения вработе двигателя при применении бензинов, имеющих отклонения от ГОСТ

Наименование показателя

Характер изменения от нормы

Нарушения вработе двигателя. Ожидаемые последствия

Октановое число

Ниже нормы

Металлический стук, дымный выхлоп. Детонационное сгорание. Ухудшение мощностных характеристик. Увеличение расхода топлива. Преждевременный износ цилиндро-поршневой группы (ЦПГ).

Давление насыщенных паров

Выше нормы

Увеличение вероятности образования паровых пробок. Перебои в работе и подаче топлива. Преждевременный износ топливной системы.

Содержание фактических смол

Выше нормы

Повышение количества отложений в камере сгорания и твердых частиц в продуктах сгорания. Уменьшение пропускной способности жиклеров и обеднение рабочей смеси. Калильное зажигание. Детонационное сгорание. Преждевременный износ ЦПГ.

Кислотность

Выше нормы

Возрастание коррозионной активности и склонности топлива к образованию отложении в системе питания и камере сгорания.

Фракционный состав: температура начала, температура перегонки 10 %

Ниже нормы

Увеличение расхода топлива. Образование паровых пробок и смолистых отложений. Нарушение в подаче топлива. Перегрев и перебои в работе двигателя. Преждевременный износ ЦПГ.

Конец кипения

Ниже нормы

Снижение полноты сгорания. Дымный выхлоп. Повышенный расход топлива. Увеличение отложений в камере сгорания. Неполное сгорание топлива. Попадание топлива в картер двигателя. Разжижение масла.

Применение некачественного бензина приводит к образованию паровых пробок, потере мощностных характеристик, перегреву двигателя, увеличению расхода горючего, а также к повышению нагара и смолистых отложений на деталях двигателя. При использовании бензина с высокой температурой конца кипения часть его поступает в цилиндры в капельно-жидком состоянии. Неиспарившаяся часть бензина по стенкам цилиндро-поршневой группы стекает в масляный картер, разжижая моторное масло. При этом смазочные свойства масел резко ухудшаются, повышая износ деталей двигателя. Из данных таблицы 2 следует, что применение некондиционного бензина приводит к преждевременному выходу из строя цилиндро-поршневой группы, топливной системы, а также других деталей двигателя и к повышению токсичности отработавших газов.

Для повышения октанового числа в бензиновых смесях с использованием низкооктановых компонентов применяются антидетонаторы на основе соединений свинца, марганца и железа, которые крайне отрицательно влияют на окружающую среду и человека. В связи с ужесточением экологических требований использование антидетонаторов, представляющих опасность для здоровья человека, во многих странах запрещено.

Автомобильные двигатели вместе с отработавшими газами выбрасывают в атмосферу большое количество вредных веществ. Состав отработавших газов приведен в табл. 3 [10, 11]. В число токсичных выбросов автомобилей входят: оксид углерода (СО), окислы азота (NOХ), углеводороды (СХНУ), сажа (С), альдегиды (RCHO), диоксид серы (2) и соединения свинца (Рb).

Из всех токсичных веществ наибольшую опасность для человека представляют соединения свинца, марганца и железа, которые влияют на кровеносную, нервную и мочеполовую системы, вызывают цирроз печени, пневмонию, а также снижение умственных способностей у детей. Свинец откладывается в костях и других тканях человека [14].

Токсичные вещества также поражают растительность. Вредные вещества действуют как непосредственно на зеленые части растений, разрушая хлорофилл и структуру клеток, а также попадая через почву в корневую систему и действуя через нее на все растение. Загрязняющие газообразные вещества в разной степени влияют на состояние растительности. Одни лишь повреждают листья и побеги, как окись углерода, другие вызывают гибель растений, как диоксид серы, под воздействием которого в первую очередь страдают хвойные деревья (сосны, ели, пихты, кедр).

В результате воздействия высокотоксичных загрязнителей на растения отмечается замедление их роста, образование некроза на концах листьев, выход из строя органов ассимиляции. Увеличение поверхности поврежденных листьев может привести к снижению расхода влаги из почвы и общей ее переувлажненности, что скажется на среде обитания живых организмов [10].

Из табл. 3 видно, что общее количество токсичных веществ, выделяемых при сгорании топлива в дизельном двигателе в несколько раз меньше, чем в карбюраторном двигателе [14].

Таблица 3

Состав отработавших газов автомобильных двигателей,% по объему

Компоненты выхлопного газа

Бензиновые двигатели

Дизели

Примечание

Азот

74,0–77,0

76,0–78,0

нетоксичен

Кислород

0,3–8,0

2,0–18,0

нетоксичен

Пары воды

3,0–5,5

0,5–4,0

нетоксичны

Диоксид углерода

5,0–12,0

1,0–10,0

нетоксичен

Оксид углерода

0,1–10,0

0,01–5,0

токсичен

Углеводороды неканцерогенные

0,2–3,0

0,009–0,5

токсичны

Альдегиды

0–0,2

0,001–0,009

токсичны

Оксид серы

0–0,002

0–0,03

токсичен

Сажа, г/м3

0–0,04

0,01–1,1

токсична

Бензопирен, мг/м3

0,01–0,02

до 0,01

канцероген

Таблица 4

Среднее процентное содержание токсичных компонентов вотработавших газах бензинового двигателя

Компоненты

Холостой ход ималая частота вращения

Средняя постоянная частота вращения

Разгон

Замедление

Оксид углерода

7

2,5

1,8

2

Окислы азота

0,003

0,1

0,07

0,002

Углеводороды

0,5

0,2

0,1

1

Альдегиды

0,003

0,002

0,001

0,03

Рис. 1. Влияние качества топлива и скорости движения автомобиля на выбросы СО.

Состав отработавших газов существенно зависит от режимов работы двигателя. В табл. 4 приведено содержание токсичных компонентов при работе бензинового двигателя на разных режимах [11, 12, 13].

Приведенные данные показывают, что на холостом ходу и при замедлении в отработавших газах значительно возрастает количество оксида углерода, углеводородов, а также альдегидов.

Техническое состояние автомобилей тесно связано с применением качественных топлив, соответствующим определенным нормативным документам. Применение бензинов, имеющих отклонения от их требований, ухудшает техническое состояние двигателя и приводит к повышенному выбросу токсичных веществ. Выбросы технически неисправных автомобилей превышают в 1,5–2 раза выбросы, которые происходят от технически исправного двигателя (рис.1) [12].

Проблема повышенного содержания вредных веществ в отработавших газах особенно актуальна для больших городов. Многокилометровые пробки автомобилей приводят к увеличению загрязнения атмосферы, так как машины длительное время работают на холостом ходу и двигаются с низкими скоростями (замедление). Соответственно содержание вредных веществ в отработавших газах в районах образования пробок увеличивается в несколько раз.

Существенное значение на содержание токсичных компонентов в отработавших газах поршневых двигателей и экологическое состояние окружающей среды имеет такой показатель, как содержание механических примесей в топливе.

Топлива загрязняются на всех этапах своего жизненного пути — в процессе их производства, хранения, транспортирования, заправки техники и ее эксплуатации. Обычно рассматриваются два аспекта последствий загрязнения нефтепродуктов: эксплуатационный, связанный с повышенным износом двигателя, что вызывает снижение его надежности, уменьшение ресурса работы и т. п., и экономический, связанный с ухудшением качества топлив, в результате чего увеличивается их расход, а в ряде случаев становится невозможным применение по прямому назначению.

Применение автомобильных двигателей с впрыском бензина и электронной системой регулирования его подачи в принципе позволяет существенно снизить токсичность отработавших газов двигателя, однако наличие в топливе загрязнений может вызвать повышенный износ рабочих органов топливного насоса и нарушить работу редукционного клапана. Это приведет к обеднению рабочей смеси и повышению концентрации оксида углерода в отработавших газах. Попадая под клапан электромагнитных форсунок, твердые частицы вызывают подтекание топлива и переобогащение рабочей смеси, в результате чего в отработавших газах повышается содержание углеводородов.

В дизельных двигателях для обеспечения полного сгорания топлива большое значение имеет его равномерная подача в цилиндры [15]. В результате попадания загрязнений происходит усиленный износ прецизионных пар топливных насосов высокого давления, что нарушает равномерность подачи топлива и вызывает его подтекание из-за негерметичности форсунок. Неполное сгорание топлива происходит также при снижении давления начала впрыска из-за засорения фильтра тонкой очистки. Засорение соплового отверстия форсунки (или заедание ее иглы) также приводит к неполному сгоранию топлива и увеличению выброса окиси углерода и углеводородов в атмосферу. Наличие загрязнений в топливе вызывает износ гильз цилиндров и поршневых колец в карбюраторных и дизельных двигателях. У изношенного двигателя количество окиси углерода в отработавших газах увеличивается более чем в три раза по сравнению с новым. Прорыв отработавших газов в картер через увеличившиеся зазоры в цилиндропоршневой группе в двигателях с открытой вентиляцией способствует возрастанию количества несгоревших углеводородов. Загрязнения в топливе вызывают повышенный износ сопряженных поверхностей выпускных клапанов, что приводит к нарушению их герметичности и попаданию части несгоревшей рабочей смеси в выпускной коллектор.

Наличие в топливе загрязнений способствует образованию нагара на стенках камеры сгорания, поршнях и клапанах. Вследствие плохой теплопроводности нагароотложений температура стенок повышается, что ведет к увеличению концентрации оксидов азота. Нагар увеличивает объем мертвого пространства в камере сгорания, в результате чего увеличивается количество несгоревших углеводородов (примерно на 5–10 % через каждые 10 тыс. км пробега автомобиля).

Помимо вредного влияния газообразных продуктов, образующихся при эксплуатации автомобильного транспорта, отрицательное воздействие на окружающую среду оказывают также жидкие нефтепродукты. При попадании загрязнений в топливную систему и связанным с этим прекращением подачи топлива и остановкой двигателя водитель осуществляет продувку или промывку системы, при которой разливается значительное количество топлива.

Литература:

1. Приваленко А. Н., Балак Г. М., Баграмова Э. К., Зуева В. Д., Пуляев Н. Н. Атомно-абсорбционное определение содержание металлов в нефтяных топливах // Международный технико-экономический журнал. — 2013. — № 5. — С. 97‑108.

2. Шаталов К. В., Приваленко А. Н., Середа С. В., Пуляев Н. Н. Современные требования к качеству автомобильных бензинов и дизельных топлив // Международный научный журнал. — 2011. — № 4. — С. 89‑95.

3. ТР ТС 018/2011. О безопасности колесных транспортных средств. Технический регламент Таможенного союза. — Введ. 2015‑01‑01 [Электронный ресурс]. — URL: http://docs.cntd.ru/document/902320557 (дата обращения 30.03.2016).

4. ГОСТ Р 51105–97. Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия. — Введ. — 1999‑01‑01. — М.: Госстандарт России, 2009. — 23 с.

5. ГОСТ Р 51866–2002 (EH 228–2004). Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия. — Введ. 2002‑07‑01. — М.: Госстандарт России, 2009. — 27 с.

6. Современная АЗС. М.: UPECO, 2002. — 47 c.

7. ГОСТ 305–2013. Топливо дизельное. Технические условия. — Введ. 2015‑01‑01. — М.: Госстандарт России, 2014. — 16 с.

8. ГОСТ Р 52368–2005. Топлива дизельное ЕВРО. Технические условия. — Введ. 2006‑07‑01. — М.: Госстандарт России, 2009. — 35 c.

9. Сафонов А. С. Автомобильные топлива. СПб.: НПИКЦ, 2002. — 264 с.

10. Коробкин В. И. Экология. Ростов: Феникс, 2004. — 575 с.

11. Квашнин А. Б., Приваленко А. Н., Головченко Л. Е., Дунаев С. В., Пуляев Н. Н. Прогнозирование потерь автомобильных бензинов в условиях хранения // Международный научный журнал. — 2012. — № 5. — С. 93‑99.

12. Коваленко В. Г. Экологическая безопасность в системах нефтепродуктообеспечения и автомобильного транспорта. М.: ЛитНефтеГаз, 2004. — 150 с.

13. Серафимов А. М., Дидманидзе О. Н., Иванов С. А. и др. Влияние нестационарности работы двигателей на экологическую и экономическую безопасность // Международный научный журнал. — 2007. — № 3. — С. 19‑25.

14. Выхлопные газы, их состав и действие на организм человека [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.studiplom.ru/Technology-DVS/Exhaust_gases.html.

15. Приваленко А. Н., Шарин Е. А., Лунева В. В., Пуляев Н. Н. Новые методы оценки эксплуатационных свойств дизельных топлив ЕВРО // Международный научный журнал. — 2013. — № 6. — С. 72‑75.

Основные термины (генерируются автоматически): окружающая среда, топливо, топливная система, преждевременный износ, отсутствие, оксид углерода, камера сгорания, газ, автомобильный бензин, Российская Федерация.

moluch.ru

II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА БЕНЗИНА РАЗНОГО ОКТАНОВОГО ЧИСЛА И ПОСЛЕДСТВИЯ ДЛЯ ЭКОЛОГИИ ГОРОДА НИЗКООКТАНОВОГО И НЕКАЧЕСТВЕННОГО БЕНЗИНА

Богданов Е.С. 1

1МБОУ»Лицей№2″

Любовникова Е.В. 1

1МБОУ»Лицей№2″

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

 Введение

Качества бензина разного октанового числа – важное знание для владельцев автомобилей, так как это прямая связь работы двигателя внутреннего сгорания и цены вопроса обслуживания любимого авто. Так же связь низкого качества бензина и последствия для экологии городов мегаполисов, а так же рядовых граждан, вынужденно вдыхающих воздух выхлопных газов автомобилей, стоящих в час пик подолгу на активных трассах.

Тема этого реферата очень актуальна в наши дни. Потому что использование и количество автомобилей растёт всё быстрее и быстрее, порой в каждой семье 1-3 автомобиля по числу членов семей. За счёт этого повышаются выбросы выхлопных газов и веществ антидетонаторов, содержащихся в бензине.

Цель работы: нам предстоит разобраться, как можно выяснить в домашних условиях, какого качества бензин предоставляют те или иные бензоколонки.

Задачи работы:

  1. выяснить, какое влияние оказывает на экологию окружающей среды низкооктановый бензин,

  2. какое влияние оказывает высокооктановый бензин,

  3. также узнать, каким образом можно увеличить октановое число бензина.

Новизна работы: степень изученности данного вопроса невелика, возникает необходимость сопоставления качества бензина и его использования для социума.

Гипотеза работы:

Резкий рост цен на нефтепродукты вызван падением цен на них на мировом рынке. Дабы экономить на нефтеперевозках, перевозках топлива, подмена топлива низкого качества с присадками, повышающими октановое число, происходит на местах розлива по цистернам, такое топливо и поставляется на бензоколонки.

Основная часть

  1. Бензин – это… физико-химические свойства бензина

Бензин – это основной вид топлива для двигателей внутреннего сгорания, получаемый в результате перегонки нефти и её дальнейшей химической очистки. По химическому составу бензин состоит из углеводородов с высокой температурой кипения. В настоящее время широко используется не только, как горючее, но и как растворитель лаков и красок применяемый в строительных работах. [2]

Бензин – это продукт перегонки нефти, летучий и запашистый, в виде бесцветной жидкости; употребляется для двигателей в качестве горючего материала и для растворения жиров, вывода пятен и т. д.

Бензин – это жидкость с сильным запахом, состоящая из углерода и водорода; прежде добывалась посредством нагревания росно ладанной кислоты с известью, теперь же получается в огромном количестве из каменноугольного дегтя и, по причине способности растворять жирные масла, служит пятновыводительным средством.

Бензин – это продукт перегонки нефти; смесь легких углеводородов с температурой кипения от 30 до 205 С, применяется как топливо для карбюраторных двигателей и как растворитель.[2]

Бензин – это легкоиспаряющаяся бесцветная горючая жидкость, получаемая дистилляцией (перегонкой) нефти при темпаx до 150° или крекинг-процессом, т. е. расщеплением нефтепродуктов.

  1. Химия и химическая технология (способы повышения октанового числа бензина)

Из курса «Органическая химия», мы знаем, что бензин забрасывается в цилиндры двигателя, самопроизвольно воспламеняется, что сопровождается своеобразной взрывной волной.

Химики нашли способ уменьшать детонацию, добавляя в бензин некоторые вещества — антидетонаторы. Самый известный из них содержит в своей молекуле атом свинца и называется тетраэтилсвинец. Достаточно добавить в бензин менее 0,1 процента этого вещества, как качество бензина намного улучшается. Такой бензин называют этилированным. Свинец делает его более ядовитым, чем обычные бензины, и с ним нужно обращаться с осторожностью поэтому, чтобы распознать этилированный бензин, его обычно подкрашивают.

Свинец, входящий в состав этой добавки, при сгорании бензина выделяется вместе с выхлопными газами в атмосферу. Из-за вредного влияния свинца на окружающую среду во многих странах приняты законы, ограничивающие или запрещающие использование тетраэтилсвинца.[3]

В состав отработавших газов могут входить окислы серы (при использовании сернистых бензинов), свинец, бром, хлор и их соединения (при использовании этилированных бензинов) и т. д.

Поэтому за рубежом широко проводятся исследования по оптимизации октановых чисел бензина с учетом минимизации расхода нефти на его получение. Детальное изучение, проведенное с помощью ЭВМ, показало, что для западноевропейских стран оптимальные октановые числа бензина составляют при содержании ТЭС (в пересчете на свинец) в бензине 0,4 0,15 и 0,0 г/л, соответственно 96,1, 95,0 и 92,0. Фактические же значения октановых чисел (премиального бензина) составляют в ФРГ (содержание ТЭС 0,15 г/л) — 98—100, Великобритании (содержание ТЭС 0,4 г/л) — 100. Только за счет оптимизации степени сжатия, регулировки угла опережения зажигания и о. ч. и, бензина можно на 13% снизить расход нефти на производство бензина. Возможно также образование хлористого аммония (взаимодействие хлористого водорода с аммиаком), который осаждается в теплообменниках и холодильниках системы гидроочистки.

Для повышения детонационной стойкости бензинов к ним добавляют присадки, прерывающие цепные реакции окисления. В качестве такой присадки широко применяется тетраэтилсвинец. В последнее время за рубежом начали применять также тетраметил-свинец и некоторые соединения марганца. [3]

Более высокая эффективность тетраметилсвинца видимо, обусловлена его большей термической устойчивостью и способностью разлагаться на активные радикалы при более высокой температуре. Температурные условия в современных форсированных двигателях с высокой степенью сжатия значительно возросли, особенно в связи с использованием высоко ароматизированных бензинов. Если в старых двигателях с малой тепловой напряженностью ТЭС разлагался в наиболее подходящий момент, а ТМС — запаздывал, то в новых двигателях, в более жестких температурных условиях, ТЭС, очевидно, разлагается слишком рано, поэтому часть образующихся активных радикалов расходуется непроизводительно, не обрывая цепей предпламенных реакций, ведущих к детонации.

2.1 Содержание и состав механических частиц в бензине

С момента получения на заводе до попадания в топливную систему двигателя бензины проходят длинный путь. Они многократно перекачиваются, транспортируются, длительное время хранятся в различных условиях. При этом бензины контактируют с воздухом, в котором всегда находится определенное количество пыли и других твердых загрязнений. В бензины также попадают продукты коррозии металлов и другие загрязнения из отстоев резервуаров и топливных баков. Эти механические примеси постепенно накапливаются в бензинах.

Частицы механических примесей в бензинах имеют, как правило, неправильную форму и размер не более 60 мкм. Механические примеси большего размера отстаиваются в бензине под действием гравитации.[4]

Основными причинами и источниками загрязнений бензинов механическими примесями являются:

— попадание загрязняющих примесей из атмосферы;

— образование нерастворимых продуктов в результате коррозии металлов и разрушения неметаллических материалов;

— образование нерастворимых продуктов в результате окисления малостабильных компонентов— олефиновых и непредельно-ароматических углеводородов и гетероорганических соединений;

— налив бензинов в плохо зачищенные резервуары и перекачка по грязным трубопроводам;

— накопление осевших загрязнений в отстойниках и на дне резервуаров.

Анализ многочисленных проб автомобильных бензинов, отобранных из баков автомобилей в разных климатических и дорожных условиях, показал, что загрязненность бензинов колеблется от 8 до 300 г/т.

Основным загрязнителем бензинов является грунтовая пыль. Пыль всегда находится в атмосфере в тех или иных количествах. Она состоит из сухих частиц почвы, поднимаемых ветром. Запыленность воздуха в разных районах весьма различна и зависит от типа почвы, растительности и интенсивности ветров. Большое влияние на запыленность воздуха оказывает интенсивность движения транспорта по грунтовым дорогам. Движущиеся машины измельчают частицы почвы, и образующаяся пыль поднимается ветром в воздух. Чем выше дисперсность пыли, тем больше, как правило, запыленность воздуха. Особенно велико влияние запыленности воздуха на загрязнение топлив в районе нефтебаз. Грунтовая пыль состоит из частиц разного размера и имеет различный состав. Основным компонентом грунтовой пыли является кварц. Содержание кварца в пыли — 65-98%.

Кварцевые частицы имеют плотность около 2600 кг/м3 и характеризуются высокой твердостью 1100— 1200 кг/мм2, которая значительно превышает твердость других частиц пыли. Остальные составляющие пыли являются более мягкими и представляют собой смесь органических и веществ неорганических. Плотность пыли — 2400—2600 кг/м3. Размер частиц пыли определяется структурой и составом почвы.[4]

Количество частиц пыли размером до 50 мкм (способных удерживаться в бензине во взвешенном состоянии) составляет в основном 20—95%. Лишь пыль Ливийской пустыни содержит 10% частиц размером до 50 мкм. Особенно мелкой пылью является лессовая, которая довольно распространена. Количество мелких частиц (до 50 мкм) в лессовой пыли достигает 80%.

Другим важнейшим источником загрязнений бензина является коррозия резервуаров и трубопроводов, о чем свидетельствует повышенное содержание железа в механических примесях, выделенных из бензинов. Содержание железа в зольной части загрязнений в ряде случаев превышает концентрацию кремния. Железо, а также медь, цинк и некоторые другие металлы попадают в бензин в основном в виде продуктов коррозии заводской

аппаратуры.

  1. Влияние показателей качества автомобильного бензина и

дизельного топлива на состояние окружающей среды

Современные автомобильные бензины и дизельные топлива должны обеспечивать экономичную и надежную работу двигателя и удовлетворять требованиям эксплуатации:

  • иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливо — воздушную смесь оптимального состава при любых температурах,

  • иметь углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя,

не изменять своего состава, свойств при длительном хранении, не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резинотехнические изделия и т. п.

Поскольку все нефтяные топлива токсичны, применение бензинов и дизельных топлив при эксплуатации техники должно быть организовано с учетом их вредного воздействия на человека и окружающую среду.[1]

В последние годы происходит ужесточение требований к экологическим свойствам топлива. В настоящее время, после вступления России в Таможенный союз на ее территории действуют требования Технического регламента Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств». Данный технический регламент устанавливает требования к топливу в целях обеспечения защиты жизни и здоровья человека, имущества, охраны окружающей среды, предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей относительно его назначения, безопасности и энергетической эффективности.

Отклонения показателей качества приводят к серьезным нарушениям в работе двигателя: увеличение вероятности образования паровых пробок, перебои в работе и подаче топлива, преждевременный износ топливной системы, содержание фактических смол выше нормы, повышение количества отложений в камере сгорания и твердых частиц в продуктах сгорания. А так же происходит: уменьшение пропускной способности жиклеров и объединение рабочей смеси, калильное зажигание, детонационное сгорание, преждевременный износ ЦПГ, возрастание коррозионной активности и склонности топлива к образованию отложении в системе питания и камере сгорания.

Применение некачественного бензина приводит к образованию паровых пробок, потере мощностных характеристик, перегреву двигателя, увеличению расхода горючего, а также к повышению нагара и смолистых отложений на деталях двигателя. При использовании бензина с высокой температурой конца кипения часть его поступает в цилиндры в капельножидком состоянии. Неиспарившаяся часть бензина по стенкам цилиндропоршневой группы стекает в масляный картер, разжижая моторное масло. При этом смазочные свойства масел резко ухудшаются, повышая износ деталей двигателя.

Из всех токсичных веществ наибольшую опасность для человека представляют соединения свинца, марганца и железа, которые влияют на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывают цирроз печени, пневмонию, а также снижение умственных способностей у детей. Свинец откладывается в костях и других тканях человека.

Токсичные вещества также поражают растительность. Вредные вещества действуют как непосредственно на зеленые части растений, разрушая хлорофилл и структуру клеток, а также попадая через почву в корневую систему и действуя через нее на все растение. Загрязняющие газообразные вещества в разной степени влияют на состояние растительности. Одни лишь повреждают листья и побеги, как окись углерода, другие вызывают гибель растений, как диоксид серы, под воздействием которого в первую очередь страдают хвойные деревья (сосны, ели, пихты, кедр).

Состав отработавших газов существенно зависит от режимов работы двигателя.

Проблема повышенного содержания вредных веществ в отработавших газах особенно актуальна для больших городов.

Многокилометровые пробки автомобилей приводят к увеличению загрязнения атмосферы, так как машины длительное время работают на холостом ходу и двигаются с низкими скоростями. Соответственно содержание вредных веществ в отработавших газах в районах образования пробок увеличивается в несколько раз.[1]

3.1 Последствия применения антидетонирующих присадок бензина на живой организм

Воздействие свинца и на сегодняшний день остается серьезной проблемой, особенно для детей. Отравление этим тяжелым металлом обычно происходит через старые краски, загрязненную воду и продукты, а также через косметику, кухонную утварь, запаянные консервные банки и бензин.

При свинцовом токсикозе поражаются, в первую очередь, органы сердечнососудистой системы и кроветворения (ранее развитие артериальной гипертензии и атеросклероза, анемия), нервная система, почки. При начальных формах хронического сатурнизма отмечаются изменения в порфириновом обмене (ДАЛК, копропорфирин, уробилиноген), ретикулоцитоз (до 20-25%), увеличения количества эритроцитов с базофильной зернистостью до 25-40%, но при этом уровень гемоглобина и количество эритроцитов обычно в пределах нормы.

Для всех регионов России свинец — основной антропогенный вредитель из группы тяжелых металлов, что связано с высоким индустриальным загрязнением и выбросами автомобильного транспорта, работающего на этилированном бензине.

Свинец усиленно накапливается при недостатке цинка и усугубляет его дефицит.

Сравнение данных по средним уровням свинца у человека в Западной Европе, США и России показывает, что в целом по России ситуация неблагополучна. Особое место при оценке содержания свинца в окружающей среде и его влияния на организм человека занимает оценка уровней свинца в организме детей как наиболее уязвимой части популяции. Значительная часть детского населения из различных регионов России имеют превышение по ПДУ свинца. Можно с уверенностью говорить о наличии достаточно тяжелых патологий у детей, живущих в экологически неблагоприятных районах, из-за высокого содержания тяжелых металлов в окружающей среде, об очевидной связи психического здоровья детей с экологической обстановкой.

Загрязнение свинцом окружающей среды одна из основных проблем профилактики и лечения экологозависимых хронических заболеваний.

С учетом того, что значительная часть детского населения и большое количество взрослых людей в различных регионах России страдают от избытка свинца и дефицита необходимых макро- и микроэлементов, интересы защиты детского населения и генофонда нации в целом диктуют необходимость проведения массовых мероприятий по профилактике свинцовой и «тяжелометальной» интоксикации.

Для человека свинец – яд. Поэтому сейчас использование этилированного бензина запрещено.

3.2 Отравления бензином, виды и последствия

Пары бензина очень токсичны для человека, и их вдыхание может вызвать как острое, так и хроническое отравление.

В случае отравления, вызванном вдыханием небольших концентраций паров бензина, наблюдаются симптомы, похожие на алкогольную интоксикацию: психическое возбуждение, эйфория, головокружение, тошнота, слабость, рвота, покраснение кожных покровов, учащение пульса. В тяжелых случаях могут наблюдаться галлюцинации, обморочные состояния, судороги, повышенная температура.

Хроническое отравление бензином выражается в повышенной раздражительности, головокружении, поражении печени и ослаблении сердечной деятельности.

При попадании бензина внутрь появляются обильная и повторная рвота, головная боль, боли в животе, жидкий стул. Иногда отмечаются увеличение печени и ее болезненность, желтушность склер.[5]

Бензиновая токсикомания обычно встречается среди подростков. При вдыхании бензина с целью вызвать эйфорию и галлюцинации, быстро развивается привыкание. Бензиновая токсикомания достаточно быстро ведёт к тяжёлым поражениям центральной нервной системы, психоорганическому синдрому, необратимому падению интеллекта, влекущему за собой инвалидизацию.

Отравление бензином встречается довольно часто. Бензин хорошо всасывается через кожу, через дыхательные пути, через желудок и слизистые оболочки. Особенно опасен для здоровья этилированный бензин, содержащий тетраэтилсвинец.

Если длительно вдыхать пары бензина при его испарении в закрытом помещении без вентиляции, то можно потерять сознание, появляются тонические и клонические судороги, гемипарезы. При более продолжительном вдыхании паров бензина, или большом количестве проглоченной жидкости возможна смерть.

При вдыхании жидкого бензина появляются боли в груди, кровянистая мокрота, одышка, температура, резкая слабость, посинение губ, кончиков пальцев, слизистых оболочек, развивается бензиновая токсическая пневмония.[5]

Отличить отравление бензином и керосином несложно по запаху, исходящему от больного, от его дыхания, от рвотных масс.

Легкие отравления бензином проходят довольно быстро, за 2-3 дня, хронические интоксикации нуждаются в более длительном лечении.

Первая помощь пострадавшему

Больного нужно вывести или вынести из загазованного помещения на свежий воздух, обеспечить покой, тепло. Теплое питье, если есть — кислород, активированный уголь — 20-30 таблеток, вазелиновое или растительное масло — 50-70 грамм.[5]

При тяжелых состояниях необходима квалифицированная медицинская помощь, введение противоядий, возможно — реанимационные мероприятия.

Профилактика отравлений — регулярное проветривание помещений

при пользовании бензином.

  1. Проверка качества бензина

Самым лучшим и одновременно самым старым способом считается проверка бензина на запах и цвет. Так как раньше было очень мало заправочных станций, то бензин чаще заливали в канистры и другую тару, нежели в бак, из-за этого было видно его цвет, и ощущался запах. Подделывать бензин в старые времена не было смысла, так как заводы были государственными, ГОСТ строго соблюдался, а цена бензина не была слишком высока «Не кусалась».

Опытный водитель сразу скажет по запаху, где плохой бензин, а где нет. Если на запах ощущается сжиженный газ, сероводород или нафталин, то не стоит заправлять такое топливо, так как это один из первых показателей, что бензин разбавлен Проверка бензина на марганцовке. Обычно этот тест проводят, чтоб узнать есть ли вода в бензине или нет. Набираем в банку или прозрачную тару немного бензина, добавляем марганцовку и размешиваем, если топливо стало розоватого цвета, то однозначно, что в топливе есть вода. Лучше сразу поменять АЗС, так как рано или поздно такие примеси дадут о себе знать. А еще для определения наличия в бензине воды, достаточно в пробу (пробирку) поместить небольшой кусочек активного металла – лития, натрия или калия. В случае наличия воды, металл растворяется с выделением большого количества водорода. В бензине без воды, подобной реакции не будет.

При закупке топлива на нефтебазах закупщик проводит тест на обычной бумаге. Смысл этого теста в том, чтоб узнать есть ли наличие масляных примесей в топливе. Нам понадобится обычный белый лист бумаги. Капнем несколько капель на лист и дадим ему высохнуть. Если не осталось масляных разводов и других тёмных оттенков, это показатель что бензин качественный. В ином случае сразу будет видно радугу по листу бумаги.

Заключение

Определить качество бензина может любой автовладелец, достаточно иметь при себе лист бумаги.

Для увеличения октанового числа используют тетраэтилсвинец, вследствие добавки этого антидетонатора увеличивается загрязнение окружающей среды, которое ведёт к частым заболеваниям населения, тех, кто работает на бензоколонках, станциях отгрузки топлива, просто рядовых граждан, живущих вблизи автотрасс регионального и выше классов и как следствие, отравлениям свинцом.

Отравление парами бензина может быть очень опасным, поэтому стоит исключить постоянную работу с этим нефтепродуктом, в случае наличия симптомов отравления.

Использование бензина с низкооктановым числом более вредно, чем с высоким октановым числом.

Список литературы

  1. Виноградов О. В., Карелина А. С. Влияние показателей качества автомобильного бензина и дизельного топлива на состояние окружающей среды // Молодой ученый. — 2016. — №8. — С. 194-199.

  2. Бензин-это / //Бензин-это определение[электронный ресурс].-2008.- режим доступа:

http://forexaw.com/TERMs/Raw_materials/Energy/l227

Бензин_Petrol_это -дата доступа

  1. Свинец в бензине / //Справочник химика 21[электронный ресурс].-2015.- режим доступа:

http://chem21.info/info/1231202

-дата доступа : 20.11.2016

4. Мобайл,Д.Содержание и состав механических примясей в бензине./Д.Мобайл//Чистая химия[электронный ресурс].-2008-2015.-режим доступа:

http://e-him.ru/?page=dynamic§ion=33&article=255

-дата доступа: 20.11.2016

5. Отравление бензином/ //Отравление бензином,виды,последствия.[электронный ресурс].-2011.-режим доступа:

http://otravlenie.netnotebook.net/household_poisoning/petrol_gasoline_benzine.html

-дата доступа : 20.11.2016

19

Просмотров работы: 2337

school-science.ru

Созданы новые материалы для получения высококачественного бензина

Ученые предлагают добавить к этим веществам и металл-органические каркасы. Этот вид материалов очень перспективен благодаря высокой пористости, важной для адсорбционного разделения. Еще одно преимущество состоит в том, что существует множество видов таких каркасов с порами разных размеров. Среди них наибольший интерес у ученых вызывают цирконий-органические каркасы, так как они наиболее стабильны. Кроме того, ученые могут управлять структурой этих веществ во время их синтеза.

Авторы работы создают комбинированные методы, с помощью которых можно прогнозировать свойства пористых материалов. Ученые находят зависимости между атомной структурой материала и его размером, формой и свободным объемом пустот (пор).

«Мы выполнили топологический дизайн и синтез трех новых пористых цирконий-органических материалов с каркасной структурой, которая оптимизирована для эффективного адсорбционного разделения изомеров С6-алканов – важной стадии процесса переработки нефти для получения высококачественного бензина», – рассказал один из авторов статьи, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Самарского университета Евгений Александров.

Для того, чтобы повысить октановое число бензина, – его нужно очищать от н-гексана C6H14 (нормального гексана), оставляя при этом в бензине разветвленные изомеры гексана. Ученые протестировали, насколько эффективно два наиболее стабильных вида металл-органических каркасов могут очищать бензин. Они установили, что каркас с наименьшими размерами пор может поглощать большое количество н-гексана и при этом оставляет его разветвленные изомеры. Поглощенный сорбентом н-гексан потом можно извлечь, немного подогрев сорбент, и использовать его для хозяйственных нужд, либо с помощью химических методов получить его изомеры и вернуть в бензин.

Второй каркас с большим размером пор может разделять три С6-изомера, у него самый высокий коэффициент разделения для 3-метилпентан по отношению к 2,3-диметилбутану, что очень важно для производства бензина повышенного качества.

В итоге оказалось, что первый металл-органический каркас на 70% эффективнее очищает бензин от низкооктановых примесей н-гексана по сравнению с применяемым сейчас стандартным сорбентом – цеолитом 5А. Дополнительно авторы проанализировали структуры всех известных цирконий-органических каркасов (211 известных структур) и определили взаимосвязи между структурой составляющих их «строительных блоков» и каркасов. По словам ученых, созданная в ходе работы схема структурных закономерностей позволит прогнозировать новые цирконий-органические каркасы с нужными свойствами.

indicator.ru

Альтернативное топливо для автомобилей

В данной статье рассмотрена целесообразность использования различных видов
альтернативного моторного топлива в России. Это различные спирты, водород, этанол, метанол, рапсовое масло, биогаз и др. Приведены состав и отличительные особенности альтернативных топлив. Среди этих топлив стоит выделить биогаз. Биогаз является альтернативным источником энергии, в настоящее время его так же можно использовать в качестве моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания.

Источник: http://alternativenergy.ru/energiya/953-vidy-alternativnogo-topliva.html

Биотопливо

Сейчас в большинстве стран мира решается задача поиска заменителей топлива нефтяного происхождения, запасы которого резко сокращаются, а потребности в топливе растут. В последние время потребление углеводородных топлив в общем энергетическом балансе мира увеличилось в 4,2 раза.

Решение проблемы значительного сокращения потребления моторного топлива автомобилями, за счет совершенствования рабочего цикла ДВС, вряд ли может быть достигнуто. Это связано с тем, что известные способы улучшения экономичности, такие как совершенствование топливных систем и систем зажигания, в том числе применение микропроцессорных систем управления двигателем (МСУД), управление процессом газообмена, применение наддува, рециркуляция отработавших газов, недостаточно эффективны для кардинального решения проблемы.

Применение альтернативных топлив может значительно помочь решению этой задачи, а также в решении проблемы загрязнения автомобилями окружающей среды. В связи с этим во всех промышленно развитых странах мира широко развернуты работы по поиску эффективных заменителей топлив нефтяного происхождения. Несколько программ перевода ДВС на альтернативные топлива разрабатываются в США. Так, в начале 2003 г. более чем 520 тыс. автомобилей в США работали на этаноле, метаноле и биогазе, в Швеции начался выпуск автомобиля Volvo S80 BiFuel, который работает как на бензине, так и на биогазе. Но наибольших успехов в этом направлении достиг Китай, где 80% сельских и 60% городских перевозок осуществляются на биогазе. Кроме того, Китай экспортирует специальные ДВС, работающих на биогазе, в 20 стран мира.

Анализируя состояние с моторными топливами, делаем вывод, что такими топливами уже в ближайшее время могут быть: этанол, метанол, рапсовое масло, биогаз.

Все альтернативные топлива можно классифицировать по следующим признакам:

  • по составу — углеводородные, углеводно-кислотные спирты, водородные, спирты, угольный порошок и др.;
  • по агрегатному состоянию — жидкие, газообразные, твердые, смешанные;
  • по калорийности — высококалорийные, среднекалорийные, низкокалорийные;
  • по способу применения — в виде добавок к нефтяным топливам;
  • по источникам сырья — полученные из угля, торфа, сланцев, биомассы, воды и др.;
  • по технологическим процессам получения — пиролиз, гидрогенизация, каталитическая конверсия, газификация, электролиз и др.

Применение альтернативных топлив осуществляется в двух вариантах:

  • частичная замена, то есть применение в качестве добавок;
  • полная замена основного топлива.

В ряде стран уже широко используются добавки спиртов к бензину, что позволяет значительно уменьшить потребление последнего. Проводятся исследования по производству синтетических бензинов из угля, сланцев и нефтяных песков, проводится также исследование возможности использования в качестве топлива смеси бензина с 15 % метанола и 7 % изобутилового спирта, добавляется в качестве стабилизатора.

Перспективным считается применение метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) в качестве присадки к бензину вместо токсического тетраэтилсвинца. Несмотря на то, что теоретически и экспериментально доказана целесообразность использования в качестве моторного топлива водорода, он пока дорог. Кроме того, не до конца решена проблема его рационального хранения на борту автомобиля.

Газовые топлива первыми получили распространение как моторные топлива, составляющих альтернативу традиционным. Известно несколько видов альтернативных топлив, которые можно и целесообразно использовать в России как автомобильные топлива, а именно: нефтяной газ, природный газ, генераторный газ, водород, биогаз, этанол и рапсовое масло.

Виды альтернативного топлива

Свойства наиболее перспективных альтернативных топлив

Нефтяной газ (бутан-пропановая смесь) используется преимущественно в сжиженном состоянии (СНГ). Ее октановое число составляет 90-100 ед., низшая теплота сгорания 24800 кДж/кг. Применение ее вместо бензина значительно уменьшает содержание вредных веществ в ОГ автомобиля СО — в 2 раза, CnHn — в 1,3…1,9 раза, NOx — в 1,2 раза.

Природный газ достаточно популярен. Автомобилестроители уже разработали и построили значительное количество автомобилей, работающих на природном газе. Это объясняется, прежде всего, тем, что современные ДВС для перевода на природный газ требуют лишь небольшие конструктивные изменения в системе питания топливом, в установке угла опережения зажигания и в системе смазки. Для обеспечения достаточного запаса газа на борту автомобиля он предварительно должен быть компринован (КПГ) или сжиженным (СПГ). Октановое число природного газа составляет 100-110 единиц, низшая теплота сгорания — 32-36 мДж/кг. При эксплуатации двигателей на природном газе существенно уменьшается токсичность по СО — в 4-6 раз, по CnHn — в 1,3-1,9 раза, по NOx — в 1,3 раза; в газодизеле — дымность на 50-70 % меньше, чем в дизелях, содержание канцерогенных веществ уменьшается в 5-7,5 раз, NOx остается на том же уровне, что и в дизеле, но в газодизеле больше выбросов CnHn и альдегидов.

Необходимость быстрого перехода на газовые альтернативные топлива, связана с переоборудованием топливной аппаратуры существующих транспортных средств (ТС), которая дает возможность работать на двух видах топлива — бензине и газе (в зависимости от их наличия). Но при этом ухудшаются энергетические показатели ТС на 15-20%. Для сокращения таких расходов необходимо изготавливать ДВС, предназначенные только для газового топлива.

Во многих странах мира (США, Канада, Новая Зеландия, Аргентина, Нидерланды, Франция, Китай и др.) перевод ТС на работу на газовом топливе поднят до ранга государственной политики как путь к экологизации автотранспорта. Для этого разработаны и внедряются нормативно-законодательные базы: ценовая, налоговая, тарифная, кредитная. Такая политика дает ощутимые результаты. Так, в Нидерландах 50 %, в Италии — более 20%, в Австрии — 95 %, в Дании — 87 % автобусного парка работает на газовом топливе. США планируют в 2010 году довести использование природного газа на ТС до 57 %, а пропан-бутановой смеси — до 31 %.

Генераторный газ или синтез-газ (ГГ). Его получают на борту транспортного средства в реакторе (генераторе) в результате преобразования в газовое состояние твердого топлива: древесного угля, каменного угля, торфа, древесины и др. Состоит из 50 % водорода и 50 % оксида углерода. Отличительной особенностью его является то, что его получают из возобновляемых источников энергии, а для его хранения на борту ТС требуются значительно меньшие емкости, что значительно увеличивает грузоподъемность этого ТС. Для продуцирования ГГ на борту ТС привлекается энергия системы охлаждения, которая в обычном ТС рассеивается в окружающую среду, то есть уменьшается тепловое загрязнение атмосферы и частично утилизируется теплота сгорания.

По сравнению с природным газом ГГ сгорает медленнее и имеет более низкую теплоту сгорания 16,8…21,0 мДж/кг. Его октановое число составляет 90-95 единиц, т.е. работа на нем связана с крупнейшими потерями технико-экономических показателей ДВС.

Водород — наиболее экологически чистое топливо с неограниченными запасами в природе. Н2 входит в состав 90% компонентов, имеющихся в окружающей среде, и более, чем в треть компонентов на поверхности земли. Его основные недостатки в качестве топлива при применении на ТС: высокая энергия, которая нужна для его сжатия, и очень низкая удельная энергоемкость. Есть проблемы и с хранением его на борту автомобиля, особенно в криогенных баках, но главная проблема — высокая стоимость его получения.

Более перспективным является применение водорода на ТС в виде топливных элементов, особенно с применением протонных обменных мембран (Proton exchange membrane). Первые автомобили с топливными элементами уже продемонстрировали фирмы Toyota, Honda, Volkswagen, BMW, Nissan, Hyundai, но для наладки их промышленного производства требуется время.

Биогаз — сравнительно новое, перспективное, экологически чистое и экономически выгодное моторное топливо для транспортных установок. По данным шведских и швейцарских ученых, биогаз на 75% чище дизельного топлива и на 50 % чище бензина.

В состав биогаза входит метан СН4 (60-70%), диоксид углерода СО2 (до 30%), а также в малых количествах оксид углерода СО, водород Н2, азот N2, кислород О2, воздух, водяной пар Н2О, и сернистый водород Н2S.

Перед применением в ДВС биогаз лучше подвергать обогащению до уровня метана 95%, очистке, сушке и компримировать. Энергетический эквивалент биогаза составляет 9-10 (кВт•ч/м3). Физико-химические и экологические свойства обогащенного и очищенного биогаза и природного газа практически идентичны, поэтому для них может применяться одна и та топливная аппаратура. Есть только одно отличие между природным газом и биогазом: при сгорании последнего в атмосферу выбрасывается такое же количество СО2, которое было из него удалено при переработке. Еще биогаз считается абсолютно сбалансированным биологическим топливом.

Согласно европейским планам, биогаз будет использоваться прежде всего на автотранспорте, который обслуживает сельские и пригородные районы. Кстати, в Западной Европе биогазом уже отапливается не менее половины птицеферм, причем сырьем для отопительных установок являются обычные отходы тех же птицеферм. Благодаря биогазу потребности западноевропейского животноводства в топливе за последние десять лет сократились более чем на треть.

Лидером по использованию биогаза является Китай, который еще в 70-е годы XX в. совершил «большой биогазовый скачок», в результате которого более 60% всего автобусного парка страны, в том числе в сельской местности, сейчас работает на биогазе. Производство биогазовых двигателей в Китае к концу 80-х годов XX в. было засекречено. Сейчас Китай экспортирует их более чем в 20 стран мира.

Ученые подсчитали, что только в мировом сельском хозяйстве накапливается столько отходов, что их энергопотенциал может дважды покрыть общемировой спрос на энергию.

Этанол — одно из наиболее практичных альтернативных топлив. Чистый этанол или смеси этанола и бензина могут применяться в ДВС, предназначенных для работы на бензинах, например Chevrolet Suburban/Tahoe, GMC Wicon и др. В США сейчас объем потребления этанола и бензиновой смеси составляет до 10 % от общего объема использования бензина.

Главные преимущества топлива на базе этанола: во-первых, при сгорании образуется меньше токсичных веществ, во-вторых, при сгорании снижается содержание озона в воздухе. Недостатками этанола в качестве моторного топлива является его низкая энергоемкость, более высокая стоимость по сравнению с бензином и меньшая продолжительность пробега на одной заправке.

Наконец, рапсовое масло. Среди стран Европы рапсу уделяют наибольшее внимание Германия, Франция, Бельгия, Италия, Польша. При сгорании топлива из рапсового масла выхлопные газы содержат на 20-25% меньше вредных веществ, значительно меньше серы, а круговорот СО2 значительно уменьшает угрозу парникового эффекта.

Свойства МЭСМ (метиловые эфиры соевого масла) отличаются от аналогичных свойств дизельного топлива (меньшее значение Hu, большие плотность, коэффициент поверхностного натяжения и проч.). Поэтому для эффективного использования МЭСМ в качестве биотоплива необходимо изменить некоторые конструктивные и регулировочные параметры дизеля.

Л.Б. Ларионов, П.А. Болоев, Н.В. Степанов
Материалы IV международной научно-практической конференции
КЛИМАТ, ЭКОЛОГИЯ, СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО ЕВРАЗИИ

altenergiya.ru

Углеводородное топливо его виды и назначение

Углеводородное топливо – это горючее вещество, состоящее из смеси углеводородов (соединений углерода и водорода). К углеводородному топливу относят жидкие нефтяные топлива и горючие газы.

Классическое углеводородное топливо получают из сырой нефти и природного газа, месторождения которых, как правило, находятся рядом друг с другом.  

Основное назначение углеводородного топлива – применение в двигателях внутреннего сгорания, ракетных и самолетных двигателях.

Авиационное топливо состоит на 96-99% из углеводородов. От процентного содержания водорода зависит массовая теплота сгорания углеводородного топлива – чем больше водорода содержит углеводородное топливо, тем выше его теплота сгорания. Наибольшей теплотой сгорания из углеводородных горючих газов обладает метан – 50 МДж/кг, поскольку он больше всего содержит водорода (25%). Для сравнения, теплота сгорания реактивного топлива колеблется около значения в 43 МДж/кг. 

Состав углеводородного топлива 

Авиационные топлива могут состоять из парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов:

  • Парафиновые углеводороды содержат 15-16% водорода,
  • Нафтеновые углеводороды – 14%,
  • Ароматические углеводороды – 9-12,5% 

От углеводородного состава топлива зависит возникновение детонации в двигателе. Топливо, содержащее парафиновые углеводороды, достаточно легко окисляется под воздействием высокой температуры и кислорода, образуя перекиси, что приводит к детонации уже при низкой степени сжатия. Топливо, состоящее  из ароматических углеводородов, обладает более высокой детонационной стойкостью, поскольку при окислении такого топлива образование перекисей идет очень медленно. По этой причине ароматические топлива применяют в двигателях с высокой степенью сжатия.

Состав углеводородного топлива имеет очень важное значение для подбора топлив в двигателях реактивной техники, поскольку правильный выбор топлива напрямую влияет на эксплуатационные свойства таких двигателей. 

Жидкое углеводородное топливо 

Жидкое углеводородное топливо имеет сложный состав, включает большое количество индивидуальных углеводородов.  Интересно, что такое топливо не имеет конкретной температуры кипения. Процесс кипения происходит в некотором интервале температур.

Углеводородное топливо является достаточно гигроскопичным, поглощая из воздуха воду и растворяя ее. Степень растворимости атмосферной воды в углеводородном топливе зависит от  температуры и химического состава топлива. Наибольшей гигроскопичностью обладает бензол.

Горение углеводородного топлива сопровождается выделением воды и двуокиси углерода. Отличительной особенностью такого топлива является его высокая теплота сгорания, которая зависит от содержания водорода в топливе (см. выше). Только у водорода, бериллия и бора более высокая теплота сгорания, чем у углеводородного топлива. Однако, с точки зрения эксплуатационных свойств, углеводородное топливо даст «сто очков» вперед этим химическим элементам.

Углеводородное топливо сгорает очень быстро, и практически в полном объеме, давая двигателю тепловой заряд высокой плотности за очень короткий отрезок времени. Именно благодаря этим свойствам топливо нашло такое широкое применение в двигателях различных конструкций.

Сжиженное углеводородное топливо

Углеводородное топливо, которое транспортируется в жидком виде, но используется в газообразном, называется сжиженным. Сжиженное углеводородное топливо получило широкое применение в населенных пунктах, где нет централизованной сети подачи природного газа.

В качестве сжиженного углеводородного топлива, как правило, используется метан, который сжижается в процессе охлаждения до -160°C. При такой низкой температуре метан превращается в жидкость, не имеющую ни цвета, ни запаха. Плотность сжиженного метана составляет 0,4-0,5 кг/л (примерно в два раза легче воды). Очень важно, что сжиженный природный газ (СПГ) не воспламеняется и не взрывается, поэтому, его безопасно транспортировать. При нормальной температуре СПГ снова возвращается в газообразное состояние.

В конце минувшего столетия появились первые проекты по использованию СПГ в качестве моторного топлива в двигателях внутреннего сгорания на водном, железнодорожном и автомобильном транспорте.

В настоящее время СПГ получают на специализированных производствах. Сжиженный природный газ уменьшается в объеме в 600 раз. Процесс сжижения идет ступенчато, на каждом этапе газ сжимается в 5-12 раз, после чего охлаждается и отправляется на следующую ступень. Надо признать, что процесс сжижения требует довольно большого расхода энергии, которая составляет примерно четверть от всей энергии, которая содержится в сжиженном газе.

Производства по сжижению природного газа, как правило, располагаются в непосредственной близости с районом добычи природного газа. Сжиженный природный газ хранится в огромных сосудах Дьюара, которые называются криоцистернами. Транспортируют СПГ на специальных морских судах-газовозах, и специальных автомобилях.

Если длина классического газопровода превышает несколько тысяч километров, с экономической точки зрения транспортировать газ на такие большие расстояния выгоднее в сжиженном виде. 

Углеводородное топливо из солнца и водяного пара 

Современная наука научилась делать настоящие «чудеса». Несколько лет назад, в начале 2016 года американские химики разработали оригинальный метод, при помощи которого получили углеводородное топливо, используя водяной пар и солнечный свет в среде углекислого газа.

Существовавшая ранее технология получения топлива из парниковых газов на солнечном свете была очень громоздкой, требовала дорогих катализаторов, а КПД такого топлива составлял всего 1-2% от затраченной солнечной энергии. Американцам удалось найти менее затратный способ. Ими был изобретен проточный химический реактор, в котором под давлением и при участии концентрированного солнечного света смешивались углекислый газ и водяной пар. В качестве катализатора процесса использовались относительно дешевые титановые белила. Авторы изобретения считают, что в ближайшем будущем их доработанный метод можно будет использовать в коммерческих целях. Производство такого синтетического углеводородного топлива будет конкурентоспособно даже в условиях низкой стоимости нефти.

mining-prom.ru

причины перейти на альтернативное топливо

Немалый вред природе и здоровью человека приносит транспорт. Выхлопные газы, шум, копоть и прочие продукты переработки топлива каждый день тоннами выбрасываются в атмосферу. Но, к счастью, сегодня забота об окружающей среде стала одной из неотъемлемых составляющих нашей жизни. И среди задач по сохранению природных ресурсов стал поиск альтернатив опасному синтетическому горючему.

Среди всех разновидностей топлива по показателям экологичности лидирует природный газ (метан или КПГ). Также наравне с метаном в России долгое время использовался пропан-бутан – комбинированный газ, полученный при нефтепереработке, однако он, как бензин или дизель, сегодня признан неэкологичным из-за большого количества вредных примесей и испарений.

Безвредное производство

Чтобы получить бензин или пропан-бутан, сырую нефть перегоняю и перерабатывают. При этом образуется большое количество вредных отходов, и очистные сооружения зачастую с ними не справляются. Метан же почти не подвергается переработке. Его очищают, сжимают до 200 атмосфер и закачивают в баллоны. В таком виде он подается на АГНКС. Кстати, ученные подсчитали, что запасов природного газа хватит еще на два века.

Метан – природный продукт

Сегодня метан по праву можно назвать одним из самых чистых видов топлива. А продукты полного сгорания метана — углекислый газ и вода — полностью безвредные вещества. В отличие от синтетического и неоднородного пропан-бутана, бензина и дизеля, метан имеет целиком природное происхождение. Более того, многие нечестные производители смешивают бензин и дизель с другими веществами или разбавляют его для того, чтобы удешевить себестоимость. От этого страдает и потребитель, и авто, и, конечно, окружающая среда (т.к. примеси в бензине еще более опасные и едкие даже по сравнению с самим бензином). Метан же просто невозможно чем-либо разбавить. Он попадает в авто в своем первичном состоянии.

Меньше вредит организму

По статистике ВОЗ постоянное воздействие автомобильных загрязнений способно сократить жизнь человека на 4 года. Массовое использование природного газа позволит снизить эти показатели в разы, т.к. отработавший в двигателе метан на 60% менее вреден для человека по сравнению с выхлопными газами бензиновых двигателей. При сгорании он не выделяет канцерогенные вещества*. Если говорить подробнее, то газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация опаснейшего вещества — СО (окиси углерода) в выхлопе значительно меньше. Что касается углеводородных выбросов, здесь у бензина и метана показатели одинаковые. Однако для человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Бензиновые двигатели выбрасывают легко окисляющиеся вещества – этил и этилен, а газомоторные – устойчивый к окислению метан.

Плюс ко всему на метановых заправках (АГНКС) нет характерного запаха бензина.

Меньше вредит окружающей среде

Многочисленные исследования в области экологии и здравоохранения доказали, что концентрация загрязняющих веществ в выхлопных газах при использовании метана в пять раз меньше, чем у бензина. Более того, в своем составе бензин содержит серу, и при сгорании выбрасывает в атмосферу сернистый газ. В метане же нет подобных примесей.

Также газомоторное топливо снижает шум авто почти в 2 раза за счет снижения нагрузки на цилиндро-поршневую систему. А это очень важно, ведь шумовое (акустическое) загрязнение – еще одна проблема экологии.

Более того, метан не так взрыво- и пожароопасен. Он не скапливается у земли как пропан-бутан, а просто улетучивается. Для детонации его надо смешать с воздухом в строго определенной пропорции (вероятность этого практически равна нулю) а температура самовоспламенения – одна из самых высоких. Это сводит риск пожара к минимуму.

*канцерогены – общее название факторов и веществ, которые могут спровоцировать появление злокачественной опухоли у человека.

kzgt.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о