Пути экологизации автомобильного топлива. Утечка метана в Калифорнии стала «крупнейшей в истории США Инструкция по выполнению работы

Контрольная работа №1 11 кл
Вариант 1.
1. Из курса химии Вам известны следующие способы разделения смесей:
выпаривание, кристаллизация.

способов.
Рис.1 Рис.2 Рис.3

1) муки от попавших в неё железных опилок;
2) воды от растворённых в ней неорганических солей?


Номер рисунка
Способ разделения смеси
Смесь
Мука и попавшие в неё
железные опилки
Вода с растворёнными в ней
неорганическими солями

элемента.





этот химический элемент.

Символ
химического
элемента
№ периода
№ группы
Металл/неметалл

о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового
номера
химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах
увеличиваются.
Учитывая эти закономерности, расположите в порядке увеличения радиусов атомов
следующие элементы: C, Si, Al, N. Запишите обозначения элементов в нужной
последовательности.

Характерные свойства веществ
Молекулярного строения

состояние;
кипения и плавления;
неэлектропроводные;
Ионного строения
хрупкие;
тугоплавкие;
нелетучие;
электрический ток
Используя данную информацию, определите, какое строение имеют вещества азот N2
и поваренная соль NaCl. (дайте развернутый ответ).



производстве:

изделий и сладостей.






углекислого газа в воздухе.





упоминалась в тексте.

углекислым

диссоциации 25 моль ортофосфата натрия.
10. Дайте объяснение: Иногда в сельской местности женщины совмещают окраску волос хной с
мытьем в русской бане. Почему при этом окраска получается более интенсивной?

H2S + Fe2O3 ? FeS + S + H2O.




Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при полном сгорании 4, 4 г пропана?

13. Физиологическим раствором в медицине называют 0,9%­ный раствор хлорида натрия в
воде. Рассчитайте массу хлорида натрия и массу воды, которые необходимы для
приготовления 500 г физиологического раствора.
Запишите подробное решение задачи.

Контрольная работа №1 11 кл
Вариант 2.
1.Из курса химии Вам известны следующие способы разделения смесей:
отстаивание, фильтрование, дистилляция (перегонка), действие магнитом,
выпаривание, кристаллизация.
На рисунках 1–3 представлены примеры использования некоторых из перечисленных
способов.
Рис.1 Рис.2 Рис.3

Какие из названных способов разделения смесей можно применить для очищения:
1) серы от попавших в неё железных опилок;
2) воды от частичек глины и песка?
Запишите в таблицу номер рисунка и название соответствующего способа разделения
смеси. (таблицу перечертите в тетрадь)
Номер рисунка
Способ разделения смеси
Смесь
Порошок серы и попавшие в
неё железные опилки
Вода с частичками глины и
песка.
2.На рисунке изображена модель электронного строения атома некоторого химического
элемента.
На основании анализа предложенной модели выполните следующие задания:
1) определите химический элемент, атом которого имеет такое электронное строение;
2) укажите номер периода и номер группы в Периодической системе химических
элементов Д.И. Менделеева, в которых расположен этот элемент;
3) определите, к металлам или неметаллам относится простое вещество, которое образует
этот химический элемент.

Ответы запишите в таблицу (таблицу перечертите в тетрадь)
Символ
химического
элемента
№ периода
№ группы
Металл/неметалл
3. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева – богатое хранилище
информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений,
о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также
о нахождении их в природе. Так, например, известно, что у химического элемента в
периодах электроотрицательность увеличивается, а в группах уменьшается.
Учитывая эти закономерности, расположите в порядке увеличения электроотрицательности
следующие элементы: F, Na, N, Mg. Запишите обозначения элементов в нужной
последовательности.
4. В приведённой ниже таблице перечислены характерные свойства веществ, которые имеют
молекулярное и ионное строение.
Характерные свойства веществ
Молекулярного строения
при обычных условиях имеют жидкое,
газообразное и твёрдое агрегатное
состояние;
имеют низкие значения температур
кипения и плавления;
неэлектропроводные;
имеют низкую теплопроводность
Ионного строения
 твёрдые при обычных условиях;
хрупкие;
тугоплавкие;
нелетучие;
в расплавах и растворах проводят
электрический ток
Используя данную информацию, определите, какое строение имеют вещества кислород
О2
и сода Na2CО3. (дайте развернутый ответ).

Прочитайте следующий текст и выполните задания 5–8.
В пищевой промышленности используется пищевая добавка Е526, которая
представляет собой гидроксид кальция Ca(OH)2. Она находит применение при
производстве:
фруктовых соков, детского питания, маринованных огурцов, пищевой соли, кондитерских
изделий и сладостей.
Получение гидроксида кальция в промышленном масштабе возможно путём
смешивания оксида кальция с водой, этот процесс называется гашение.
Широкое применение гидроксид кальция получил в производстве таких строительных
материалов, как белила, штукатурка и гипсовые растворы. Это связано с его способностью
взаимодействовать с углекислым газом CO2, содержащимся в воздухе. Это же свойство
раствора гидроксида кальция применяется для измерения количественного содержания
углекислого газа в воздухе.
Полезным свойством гидроксида кальция является его способность выступать в роли
флокулянта, очищающего сточные воды от взвешенных и коллоидных частиц (в том числе
солей железа). Он также используется для повышения рН воды, так как природная вода
содержит вещества (например, кислоты), вызывающие коррозию в сантехнических трубах.
5. Составьте молекулярное уравнение реакции получения гидроксида кальция, которая
упоминалась в тексте.

6. Объясните, почему этот процесс называют гашением.
7. Составьте молекулярное уравнение реакции между гидроксидом кальция и
углекислым
газом, которая упоминалась в тексте. Объясните, какие особенности этой реакции
позволяют использовать её для обнаружения углекислого газа в воздухе.
8. Составьте сокращённое ионное уравнение упомянутой в тексте реакции между
гидроксидом кальция и соляной кислотой.
9. Хотя растения и животные нуждаются в соединениях фосфора как элемента, входящего
в состав жизненно важных веществ, загрязнение природных вод фосфатами крайне
негативно сказывается на состоянии водоемов. Сброс фосфатов со сточными водами
вызывает бурное развитие сине­зеленых водорослей, а жизнедеятельность всех прочих
организмов угнетается. Определите количество катионов и анионов, образующихся при
диссоциации 15 моль ортофосфата калия.
10. Дайте объяснение: Почему все виды укладки волос обычно выполняют с помощью
нагревания?
11. Дана схема окислительно­восстановительной реакции

Расставьте коэффициенты. Запишите электронный баланс.
Укажите окислитель и восстановитель.
12. Пропан сгорает с низким уровнем выброса токсичных веществ в атмосферу, поэтому его
используют в качестве источника энергии во многих областях, например, в газовых
зажигалках и при отоплении загородных домов.
Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при полном сгорании 5г пропана?
Запишите подробное решение задачи.
13. Фармацевту необходимо приготовить 5%­ный раствор иода, который используют для
обработки ран.
Какой объем раствора может приготовить фармацевт из 10 г кристаллического иода, если
плотность раствора должна быть 0,950г/мл?

Проблема экологической безопасности автотранспорта – часть проблемы экологической безопасности страны. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспортных средств увеличиваются в России ежегодно в среднем на 3,1%. В результате ежегодный экологический ущерб от функционирования транспортного комплекса России составляет более 3,5 млрд. долл., и эта сумма продолжает расти.

Вклад автомобилей в загрязнение окружающей среды составляет 60–90% (в Москве – 92%). Автомобильные двигатели сбрасывают в воздух городов более 95% оксида углерода, около 65% углеводородов и 30% оксидов азота. При сгорании 1 кг бензина в атмосферу поступает 465 г угарного газа, 25 г углеводородов, 15 г оксидов азота. Кроме того, для сгорания 1 кг бензина необходимо 14,5 кг воздуха. То есть двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в течение часа расходует около 200 л кислорода – в 2,5 раза больше, чем за сутки вдыхает человек. В общем загрязнении атмосферного воздуха токсичными выбросами автомобилей доля двигателей с искровым зажиганием составляет 93–95%, дизельных двигателей – 5–7%. Правда, уровень выбросов сажи у последних в 5–6 раз выше.

Улучшение свойств топлива при помощи присадок

Добавление к топливу определенных присадок может снизить образование оксида углерода, углеводородов, альдегидов, сажи. С целью улучшения эксплуатационных и экологических свойств автомобильных бензинов в их состав вводят моющие и многофункциональные присадки (см. таблицу).

Эффективным способом борьбы с отложениями в карбюраторе и впускной системе стало добавление к бензинам специальных моющих присадок.

Маркирующие присадки вводят в бензин в столь малой концентрации, что они практически не влияют на физико-химические и эксплуатационные характеристики.

В Финляндии разработана добавка к бензину «Футура», которая не содержит свинца и повышает октановое число до 95. Присадка эффективно очищает двигатель, уменьшает загрязнение клапанов, защищает топливную систему от коррозии, повышает морозостойкость карбюратора, обеспечивает равномерный режим сгорания топлива и уменьшает выбросы вредных веществ.

Из отечественных разработок отметим антидетонационную присадку на марганцевой основе ЦТМ, которая в 50 раз менее токсична, чем тетраэтилсвинец, и существенно повышает октановое число. АО «Омский каучук» наладило выпуск метилретичнобутилового эфира (МТБЭ) с высоким октановым числом 110 единиц – добавки к бензинам, существенно улучшающей их качество и экологичность. Его применение снижает содержание в выхлопных газах CO на 10–20%, несгоревших углеводородов – на 5–10% и вредных летучих соединений – на 13–17%.

Использование нетрадиционных видов топлива

Крупнейшие мировые автомобильные концерны инвестируют миллиарды долларов в развитие технологий альтернативных видов моторного топлива и источников энергии для автомобилей. В последнее десятилетие интенсивно ведутся поиски альтернативного топлива, которое было бы дешево и не давало бы вредных выбросов. К альтернативным топливам относят все автомобильные топлива, кроме бензинов, и дизельное топливо.

Метан (сжиженный газ) – особенно перспективный газ в нашей стране для использования в автотранспорте. К его достоинствам относятся большие по сравнению с нефтью ресурсы и менее токсичный выхлоп. Однако существует проблема хранения сжатого газа на борту легковых автомобилей, так как для этого нужны легкие и прочные баллоны, изготовленные из композитных материалов, способных выдерживать давление 20 МПа.

Сжатые газы при нормальной температуре сохраняют газообразное состояние даже при высоком давлении. В жидкое состояние они переходят при температуре ниже –820С и давлении 4,5 МПа. Основной компонент – метан, присутствуют и другие углеводороды, а также углекислый газ, кислород, азот, вода, механические примеси.

Главным недостатком газобаллонной аппаратуры для сжатых газов является ее масса. Баллон из легированной стали емкостью 50 л с газом под давлением 200 МПа весит 62,5 кг, а баллон из углеродистой стали – 93 кг. Полная заправка восьми баллонов, масса которых составляет 14% грузоподъемности автомобиля, обеспечивает 200–280 км пробега. При замене бензина на сжатый природный газ мощность двигателя падает на 18–20%, скорость – на 5-6%, время разгона увеличивается на 24–30%.

Способ повышения эффективности применения сжатого природного газа состоит в увеличении степени сжатия до 10, повышении коэффициента наполнения цилиндров двигателя путем увеличения диаметра впускного трубопровода, устранении подогрева газа на впуске, изменении фаз газораспределения. Все это требует конструкционных переделок двигателя, но запасы природного газа столь значительны по сравнению с нефтью, что делают перспективным его использование. Уменьшить массу баллонов можно путем сжижения газа при низких температурах (–1600С) и хранения его в изотермических баллонах. По энергоемкости такой газ может сравниться с жидким нефтяным топливом.

По сравнению с бензином метан имеет следующие преимущества: он в 1,5–2 раза дешевле, имеет более высокую детонационную стойкость, и двигатель на нем работает мягче, ресурс его увеличивается примерно в 1,5 раза, а срок службы моторного масла возрастает вдвое.

При переводе на сжиженный газ мощность двигателя падает на 3–4%. Этого можно избежать, если смесь охлаждать во впускном тракте или повысить степень сжатия, так как октановое число у газа больше, чем у бензина. Лучше всего использовать высокую детонационную стойкость газа путем увеличения угла опережения зажигания.

Бутан – наиболее калорийная и легкосжимаемая часть топливной смеси. Для создания давления насыщенных паров баллон заправляют не более чем на 90%.

Сжиженный газ (пропан-бутан). В Европе это топливо, получаемое из попутных нефтяных газов, называется LPG (Liqefied petroleum gas – сжиженный бензиновый газ). В то время как сжатый газ (метан) находится в баках под давлением 20 МПа, LPG сжижается уже при 0,6–0,8 МПа. В ЕС сегодня насчитывается около 2,8 млн. машин, работающих на LPG. Фирмы, занимающиеся переоборудованием топливных систем автомобилей под LPG, за свою работу берут около 2 тыс. евро. Кроме того, компания Isuzu в заводских условиях под заказ устанавливает на свою 3,5-литровую модель Trooper 100-литровый баллон под этот газ. В США 80% нефтепродуктов получают уже не из нефти, а из попутных газов – пропана-бутана и этана, в то время как в России из-за устаревших НПЗ, созданных большей частью в 1960-х годах, только присматриваются к переработке попутных нефтяных газов (мы перерабатываем только 72% добываемой нефти, остальное теряем, в то время как в развитых странах перерабатывается до 95% добываемой нефти).

Газоконденсатное топливо – это природная смесь легкокипящих нефтяных углеводородов, находящаяся в газообразном состоянии под давлением 4,9–9,8 МПа при температуре –1500С.

Добавка спиртовых смесей к бензину может уменьшить выбросы токсичных компонентов в отработанных газах в пределах 10–15%, а в Москве, где уже 4,5 млн. автомобилей, такое мероприятие позволит сократить выбросы до 7–10%. Поскольку у этих смесей более низкая фотохимическая реактивность, то уменьшение выбросов составит 15–17%.

Спирты относятся к числу синтетических топлив, из которых наиболее известны метанол и этанол. При содержании в топливе спирта до 10% не требуется изменять конструкцию двигателя, а введение спирта повышает октановое число с 88 до 94 при одновременном снижении содержания оксидов азота и углеводородов в выхлопных газах.

Метанол – метиловый или древесный спирт. Сырьем служат природный газ и нефтяные остатки. Синтез проводится под давлением 25–60 МПа в присутствии катализаторов при температуре 300–4000С. Его стоимость превышает в 1,5–2 раза стоимость бензина. Применение метанола требует изменения конструкции двигателя, так как ухудшается пуск двигателя при низких температурах. Добавка 3–5% метанола позволяет использовать бензин с меньшим октановым числом и заменять этилированный бензин на неэтилированный.

Метиловый спирт не содержит тех углеводородных примесей, которые имеются в бензине, сгорает в двигателе полнее, поэтому в атмосферу попадает гораздо меньше оксида углерода. Кроме того, он менее взрывоопасен при столкновении автомобилей – поэтому его применяют в гонках «Формула-1». Но и недостатков у этого вида топлива достаточно много. Главный из них – плохое смешивание неполярного бензина с высокополярным спиртом. Чтобы преодолеть этот недостаток, в Германии используют третичный бутиловый спирт (СН3)3СОН, растворяющийся в бензине и в метиловом спирте. Другой недостаток – гигроскопичность горючей смеси, насыщенный водяными парами метиловый спирт вызывает коррозию металла. К тому же при его сгорании образуется на 40% энергии меньше, и, значит, чаще придется заправлять автомобиль. Тем не менее с 1990-х годов на метаноле работает общественный транспорт Стокгольма, в результате в 5 раз снизился выброс вредных веществ, уменьшилась и их токсичность.

Этанол – этиловый или винный спирт, вырабатывается из злаков, картофеля, сахарного троcтника и других культур, применяется как в смеси с бензином, так и в чистом виде. Этанол добывается из отходов древесины и сахарного тростника, обеспечивает двигателю высокий КПД и низкий уровень выбросов и особо популярен в теплых странах. Так, Бразилия после своего нефтяного кризиса 1973 года активно использует этанол – в стране более 14 млн. автомобилей ездит на этом топливе. Кроме того, концерн Ford сейчас готовит к производству модель Focus FFV, которая будет заправляться топливом под названием Е 85 – смесью, состоящей из 85% эталона и 15% бензина.

Диметиловый эфир. Представители Renault совместно с французским Агентством по защите окружающей среды успешно работают над проектом использования диметилэфира – жидкого газа, который используется в аэрозолях, а продукты его сгорания малотоксичны. Этот газ можно использовать в автомобилях с дизельным двигателем, так как октановое число у него выше, чем у дизтоплива. Достоинства диметилового эфира состоят в том, что он не содержит ароматических углеводородов и серы, характеризуется полнотой сгорания, не имеет сажи и оксидов азота в выхлопных газах, не требует изменений в конструкции дизельного двигателя (необходима лишь незначительная модернизация системы подачи топлива), обеспечивает хороший старт холодного двигателя, имеет более выгодные условия производства по сравнению с дизельным топливом. Пониженная по сравнению с дизтопливом теплотворная способность частично искупается большей экономичностью двигателя и отсутствием затрат на очистку выхлопа.

Экологизация автотранспорта – сложная социальная проблема, просто и дешево ее не решить. Казавшаяся когда-то близкой перспектива перехода к электромобилям все еще весьма далека от реальности. Достаточно сказать, что уже созданные в развитых странах сотни тысяч таких средств передвижения используются в 90% случаев как тележки для перевозки мелких грузов и продуктов. Таким образом, альтернативы двигателям внутреннего сгорания пока нет и надо искать возможности более широкого применения экологических видов топлива, прежде всего сжатого природного газа и спиртового топлива.

Газета «Уральский рабочий» г. Екатеринбург.

Метан - это основной компонент природного газа. Его используют в качестве моторного топлива в сжатом виде. Заправляться природным газом начали еще в Советском Союзе. В это же время было построено большинство существующих сегодня газовых заправочных станций. Однако в период Перестройки развивать применение перспективного топлива прекратили. Сегодня о метане, как о лучшей альтернативе бензину и дизельному топливу заговорили вновь. За последние 10 лет численность метановых автомобилей увеличилась в 7,5 раз. Сегодня в мире природным газом заправляются 18 миллионов машин! Метан и в России все увереннее вступает в конкуренцию с бензином и дизельным топливом. И на это есть как минимум пять причин, о которых и пойдет речь в статье.

Причина №1. Выгодно

Главное преимущество метана перед традиционными нефтепродуктами, бензином и дизельным топливом, - это выгодная цена. Как известно, Россия является мировым лидером по запасам природного газа, а для того, чтобы превратить его в топливо требуются минимальные затраты. Метану не нужны ни перерабатывающие заводы, ни дорогостоящее оборудование. Добытый газ нужно сжать в компрессоре, закачать в автомобильный баллон и все - можно ехать. Кроме того, стоимость метана регулируется законодательно и не может превышать 50% от цены бензина А-80. Традиционные виды топлива стоят в 2-3 раза дороже природного газа и стабильно растут в цене. Эксперты топливного рынка утверждают, что и в долгосрочной перспективе метан не потеряет своей экономической привлекательности. Сегодня 1м 3 этого топлива стоит всего 9-12 рублей.

Причина №2. Экологично

Выхлопные газы - бич современных городов. До 90% загрязняющих веществ в воздухе мегаполисов - вредные выбросы транспорта, работающего на нефтяном топливе, при сгорании которого образуется большое количество сажи, дыма, токсичных соединений тяжелых металлов.

Доказано, что метан - наиболее экологичное топливо из существующих. Оно сгорает практически полностью, поэтому объем вредных выбросов по сравнению с тем же бензином сокращается многократно. В отработавших газах двигателя на метане содержится в 2-3 раза меньше оксида углерода и в 2 раза меньше окиси азота. При этом задымленность снижается в 9 раз, а вредные соединения серы и свинца отсутствуют вовсе. Конкурентом в данном случае могут служить только электромобили, но если учесть экологические проблемы производства и утилизации аккумуляторов, то по показателям экологичности снова побеждает метан.

Все эти факторы подтверждение тому, что сделать воздух городов чище, не отказываясь при этом от транспорта, вполне реально.

Причина №3. Практично

По своим эксплуатационным характеристикам метан не уступает бензину и дизельному топливу. Автолюбители, которые уже успели оценить преимущества природного газа, как моторного топлива, подтвердят: времена, когда двигатель при переходе на газ терял мощность, давно прошли. Метан - идеальное топливо для современных машин. В камере сгорания газ образует оптимальную смесь топлива и воздуха. Двигатель на метане работает ровнее, тише, а главное - дольше, чем на обычном топливе. Природный газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, что снижает трение и уменьшает износ деталей. Метан сгорает без образования золы, которая обычно оседает на цилиндрах. Практика показывает, что при работе на природном газе двигатель служит в 1,5-2 раза дольше.

Мировые лидеры автопрома прекрасно понимают все преимущества применения метана. Volkswagen, Opel, Ford, Audi, Mercedes-Benz уже налаживают серийный выпуск автомобилей с двигателями на природном газе. Отечественные автопроизводители стараются не отставать: АвтоВАЗ выпустил газовый легковой автомобиль Lada Priora и уже представил проект двухтопливной Lada Granta. Всего в мире на сегодняшний день выпущено более 180 моделей автомобилей, работающих на природном газе. Результаты многочисленных тест-драйвов показывают: заводской автомобиль на метане не уступает в мощности своим бензиновым конкурентам.

Причина №4. Безопасно

Классификатор горючих веществ, которым пользуется МЧС России, относит метан к самому безопасному, четвертому классу. Бензин в данном классификаторе относится к третьему классу (среднечувствительные вещества), а пропан-бутан и вовсе ко второму (чувствительные). Это означает, что в чрезвычайных ситуациях можно не опасаться возгорания природного газа - его порог воспламенения гораздо выше по сравнению с нефтяными видами топлива.

Высокая безопасность метана также обусловлена и его физическими свойствами. Природный газ легче воздуха, при разгерметизации он улетучивается. Метан не может скопиться, к примеру, в полостях автомобиля и образовать взрывоопасную концентрацию. Что касается баллонов для газа, то современные емкости изготавливают из легких и прочных композитных материалов. Поэтому баллоны имеют высокий запас прочности, рассчитанный на рабочее давление 200 атмосфер и способный выдержать любое внешнее воздействие. Резервуары для метана оснащаются системой безопасности. Например, в случае повреждения газопровода, отводящего газ к двигателю, автоматический мультиклапан моментально прекращает подачу газа.

Причина №5. Современно

В странах, где уже давно используется транспорт на природном газе, существует широкий ряд стимулирующих мер. Например, в Италии и Германии при переводе автомобиля на природный газ выплачивается единовременная премия. Во многих странах для машин на метане действует пониженная ставка транспортного налога. В России тоже задумались о создании системы мотивации повсеместного перехода на метан. Всерьез обсуждаются возможности предоставления преференций для владельцев транспорта, использующего природный газ. Министерство энергетики выступило с инициативой ввода пониженной ставки транспортного налога для обладателей техники на метане. Уже готовится соответствующий законопроект.

Первые лица страны курируют вопрос по расширению применения метана в качестве топлива; эксперты обсуждают развитие региональных программ в данном направлении - все говорит о грядущих переменах на топливном рынке. В России уже развернулось масштабное строительство газозаправочной инфраструктуры. Уже через год заправиться природным газом можно будет также легко, как и бензином. Самое время подсчитать выгоду и подумать о переходе на метан.

Судя по высоким темпам роста мирового газомоторного рынка в последнее десятилетие, можно утверждать, что перевод автотранспорта на газомоторное топливо – общемировая тенденция, которая в ближайшем будущем сохранится и усилится. Надеюсь, моя книга поможет менеджерам газомоторной сферы, предпринимателям и автовладельцам максимально эффективно использовать возможности развивающегося рынка КПГ.

* * *

компанией ЛитРес .

Глава 1. Природный газ как моторное топливо

КПГ, или Сжатый метан

Природный газ, который промышленным способом добывают из недр Земли, на 70-98% состоит из метана – простейшего углеводорода без цвета и запаха. В числе его компонентов также присутствуют более тяжелые углероды (этан, пропан, бутан) и некоторые неуглеродные вещества (водород, сероводород, азот и др).

Чтобы потребители могли вовремя отреагировать на утечки природного газа в его состав специально добавляют одоранты – ароматизирующие примеси в незначительных, а потому не представляющих угрозу здоровью, количествах. Чаще всего в качестве одорантов используют серосодержащие органические соединения, обдающие неприятным запахом, который заставляет обратить на себя внимание.

«На сегодняшний день природный газ является наиболее значимым альтернативным топливом.»

– ТимКеллер, Erdgas Mobil GmbH

Поскольку в качестве топлива используются только углероды, то сразу после добычи природный газ очищается от неуглеродных примесей. Из очищенной смеси углеродов отдельно извлекается метан, который обычно и называют природным газом, а также смесь пропана и бутана, которая являет собой отдельный продукт и обычно называется «углеводородным газом» или «сжиженным углеводородным газом» (СУВГ). По сути настоящий природный газ – это смесь углеродных газов, которые в целях потребления промышленным способом отделяются друг от друга.

Область применения природного газа очень широка. Он используется как источник электрической и тепловой энергии, в химической промышленности, а также в качестве моторного топлива в сжатом или сжиженном виде. Именно это качество природного газа (далее под ним я буду иметь в виду только очищенный метан) является темой этой книги.

Любой газ для использования в качестве моторного топлива сжимают или сжижают, чтобы сократить объем и тем самым упростить и удешевить транспортировку и использование. Объем сжатого метана сокращается в 200-250 раз, сжиженного – в 600 раз.

Сжижение позволяет максимально сократить объем газа, поэтому на первый взгляд сжижение кажется более выгодным, но поскольку это более сложный и дорогой технологический процесс, что резко увеличивает производственные затраты, то метан для использования в качестве автомобильного топлива обычно не сжижают, а сжимают.

Также следует заметить, что энергоотдача пропан-бутановой смеси (СУВГ) почти на 25% ниже, чем энергоотдача метана. То есть пропан-бутана нужно как минимум на 25% больше, чем метана, чтобы проехать одно и то же расстояние, поскольку сжиженная пропан-бутановая смесь не во столько раз дешевле сжатого метана, во сколько раз в отличие от него меньше места занимает в баллоне. СУВГ дешевле бензина на 40-50%, в то время как КПГ дешевле на 30-50%.

Хотя на сегодняшний день использовать сжиженную пропан-бутановую смесь финансово выгоднее, чем сжатый метан, это преимущество временное. Учитывая тот факт, что запасы пропана и бутана гораздо ниже запасов метана, будущее газомоторного топлива за метаном. Точнее за сжиженным метаном или компримированным природным газом (далее – КПГ).

Сжатие метана происходит путем внешнего давления. Очищенный метан сжимают при помощи компрессора и закачивают в специальные баллоны, которые способны выдержать определенный уровень давления. После добычи природный газ доставляютна завод илиавтомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС) по подземному газопроводу, где он очищается, измеряется и сжимается для последующей заправки автомобилей конечными пользователями.

Экологически чистое топливо

Газификация автомобильного транспорта в первую очередь вызвана необходимостью улучшить экологическую ситуацию в крупных городах, жители которых задыхаются от смога. Из-за загрязнения воздуха, которое по оценкам специалистов от 50 до 90% вызвано выбросами вредных веществ при эксплуатации автотранспорта, люди часто страдают от заболеваний дыхательных путей, онкологических и других серьезных болезней.

Эксперты считают, что при массовом использовании автомобилей на газомоторном топливе вред выбросов для здоровья человека на 60% ниже, чем при массовом использовании бензина и дизельного топлива. Кроме этого перевод 20 млн единиц транспорта на газ в мировом масштабе позволит на 20% сократить парниковые выбросы.

Таблица 1. Удельные выбросы токсичных веществ автомобильными ДВС

Сгорая, метан выделяет в основном воду и углекислый газ. Нет ни золы, ни копоти, портящих двигатели и загрязняющих атмосферу.

КПГ в отличие от бензина и по сравнению с ним:

полностью избавляет выбросы от свинцовых соединений, поскольку не содержит свинца;

в 5 раз снижает количество выбросов окиси углерода;

в 2 раза снижает количество выбросов несгоревших углеводородов;

в 9 раз снижает задымленность атмосферы;

в 2 раза снижет уровень шума при работе двигателя, что также очень важно для больших шумных городов.

КПГ содержит немного серы, ароматических углеводородов и других примесей. То есть продукты его сгорания не являются абсолютно безвредными для человека, но все же метан одно из самых экологически чистых видов моторного топлива, поэтому его использование устраняет и уменьшает ряд серьезных экологических проблем.

Стандарты качества моторного топлива постоянно меняются. Требования к его экологической чистотевсе время повышаются, поскольку чем оно чище, тем безопаснее и дешевле обходится эксплуатация автомобильного двигателя и меньший вред наносится окружающей среде.

Природный газ позволяет перейти на использование экологически чистого моторного топлива, которое соответствует стандарту Евро 5, быстро окупив вложения на переоборудование авто за счет его более низкой стоимости по сравнению с бензином и дизельным топливом.

К метану технически невозможно добавить какую-то химическую смесь, поэтому он не может быть некачественным. Его только можно плохо очистить от углеводородных или неуглеродных примесей, однако современные технологии позволяют делать это на достаточно высоком уровне, чтобы потребители не волновались за чистоту КПГ.

Экономическая выгода

Актуальность перевода автотранспорта на газ вызвана не только необходимостью улучшить экологическую обстановку, проблемы с которой сказываются на состоянии здоровья населения и, как следствие, понижают качество жизни, уровень производительности труда и требуют увеличения расходов на медицину, но и многими другими причинами.

«Мировые лидеры по числу газобаллонных автомобилей – Иран, Аргентина, Бразилия, Индия, Китай, Италия. Если сравнить этот список со списком наиболее развивающихся экономик мира, то можно найти прямую связь. Экономичность, экологичность и безопасность – вот три составляющие, которые характеризуют газовое топливо.»

– Рафаэль Батыршин, Альфред Гатиятов, ООО «РариТЭК»

Обратить внимание на газомоторное топливо многие страны мира вынуждает дефицит и дороговизна бензина, зависимость от импортного топлива, необходимость сократить темпы инфляции, которые частично зависят от роста цен на моторное топливо, удешевить моторное топливо для населения и организаций, рационально использовать природные ресурсы и необходимость повысить бюджетную эффективность.

Сжатый метан стоит в 2-3 раза дешевле, чем бензин А-92. Его использование в качестве моторного топлива на 15-20% уменьшает эксплуатационные расходы автомобиля.

Все это делает природный газ самым низко затратным способом перехода на экологически чистый вид топлива как для частных автовладельцев и коммерческих предприятий, обладающих собственным автопарком, так и для коммунальных служб.

Преимущества газификации автомобиля:

не требует переделки двигателя;

увеличивает срок службы двигателя в 2 раза, поскольку тот меньше загрязняется продуктами сгорания;

увеличивает срок службы моторных масел в 1,5-2,0 раза;

увеличивает срок службы свечей зажигания на 40%;

делает работу двигателя более пожаробезопасной, поскольку при утечке метан не скапливается, а быстро улетучивается.

Некоторые эксперты предлагают отнести метан к числу возобновляемых источников энергии, поскольку его можно производить промышленным способом (биометан), используя органические отходы, что одновременно решает и часть экологических, и часть экономических (энергетических) проблем человечества.

Как я уже неоднократно писал, развитие газомоторного рынка, которое снизит уровень негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду и здоровье населения, требует решения ряда задач научного, технического и организационного характера. В их числе которых:

«сокращение выбросов загрязняющих веществ автотранспортом вследствие применения экологически чистого топлива;

расширение и стабилизацию рынка моторных топлив за счет увеличения доли использования газового топлива;

введение новых мощностей по производству КПГ позволит обеспечить внутренние потребности в автомобильном топливе в долгосрочной перспективе;

повышение эффективности использования существующих мощностей с целью энергосбережения;

наращивание инвестиций в реальную экономику в посткризисный период;

внедрение новых технологий во все отрасли экономики;

развитие газификации и надежное газоснабжение потребителей;

развитие газозаправочной сети;

размещениеавтогазозаправочных пунктов на основных международных транспортных коридорах»1 .

Поскольку экологические проблемы усугубляются, газодобывающие и газоперерабатывающие технологии совершенствуются, а запасы нефти истощаются, интерес к метану как источнику энергии и альтернативному виду моторного топлива продолжает расти. В качестве моторного топлива метан особо ценен для стран, у которых есть большие запасы природного газа или возможности для выработки биометана, а также для тех стран, где остро стоят вопросы повышения бюджетной эффективности, улучшения экологической обстановки и обеспечения энергетической безопасности.

Преимущества для частных автовладельцев

Частных автовладельцев переводить автомобили на газ чаще всего стимулирует дороговизна бензина и дизельного топлива. Тем, кто много передвигается на колесах, ежемесячное снижение расходов на топливо и других эксплуатационных расходов в 2-3 раза, позволяет больше денег оставить в семейном бюджете, не отказываясь от использования автомобиля и не урезая другие статьи семейных расходов.

Следует отметить, что переход на газомоторное топливо наиболее выгоден тем частным автовладельцам, которые много и часто пользуются автомобилем. Тем, кто лишь изредка пользуется своим авто, придется долго ждать, пока окупится переоборудование машины, что и сдерживает их от покупки и установки на машину ГБО. Однако если речь идет о покупке нового или подержанного автомобиля, рассчитанного на газомоторное топливо, то такая покупка с финансовой точки зрения является более выгодным решением, чем покупка нового авто на бензине.

Бюджетная эффективность

Не секрет, что бюджеты коммунальных служб всегда ограничены, а экономия на транспортных расходах в связи с переводом общественного транспорта и транспорта коммунальных служб на газомоторное топливо, позволяет им потратить часть денег на другие цели.

Главная экономическая выгода от автогазификации заключается в экономии приблизительно третьей части расходов на заправку автомобилей, автобусов и другой автомобильной техники. Также, поскольку реализация газомоторных проектов всегда улучшает экологическую обстановку в регионе. Люди меньше и реже болеют, что также сокращает расходы на медицинское обслуживание и выплаты по временной нетрудоспособности.

Развитие малого бизнеса

Потребление КПГ в кризисные периоды по сравнению с потреблением бензина снижается крайне незначительно. К примеру, в 2009 году в период мирового финансового кризиса российский рынок КПГсократился всего на 1,1%, рынок пропан-бутановой смеси на 4%, а рынок бензина – на 18%2 . Это значит, что участники газомоторного рынка, особенно сегмента КПГ, меньше подвержены риску убытков и риску неполучения прибыли, чем участники других рынков моторного топлива.

Малому бизнесу, особенно занятому грузовыми и пассажирскими перевозками, перевод транспорта на газомоторное топливо часто не только позволяет выжить, но и дает возможность получить конкурентное преимущество в цене товаров и услуг для конечного потребителя через снижение их себестоимости.

Развенчивание мифов

Количество автотранспорта в мире постоянно растет. С одной стороны это свидетельствует о развитии экономики и росте благосостояния людей, с другой – об увеличении потребности в доступном моторном топливе и обострении экологическим проблем, связанных с выбросами вредных продуктов сгорания. Перевод автотранспорта на газомоторное топливо успешно решает и те, и другие проблемы, однако в силу ряда факторов процесс газификации происходит медленно и скачкообразно.

Ускоренному развитию газомоторного топлива в частности препятствует недостаточная информированность конечных потребителей о преимуществах метана в качестве моторного топлива. Некоторые частные автовладельцы опасаются, что использование КПГ небезопасно, снижает мощность двигателя и грузоподъемность автомобиля. Такие мифы нужно развенчивать, поскольку они препятствуют развитию газомоторного рынка.

Заблуждение: метан легко взрывается

Реальность: метан безопаснее бензина и пропана

Метан легче воздуха, пропан и бензин – тяжелее. После утечки метан быстро улетучивается, пропан – скапливается в любом удобном месте. Поэтому по техническим причинам иногда загораются автомобили, в которых установлены пропан-бутановые или бензиновые двигатели, но не метановые. Метан быстро испаряется даже при низкой температуре воздуха.

Автовладельцы боятся, что ГБО по какой-то причине взорвется и в салоне нельзя курить. На самом деле газовые баллоны выдерживают не только давление сжатого газа, но и сильные удары. Они специально созданы так, чтобы выдерживать гораздо большее давление, чем давление сжатого в 200-250 раз природного газа.

Метановые автомобили с установленным качественным ГБО не загораются и не взрываются. А если газобаллонная система качественная, нет проблем с герметичностью, все клапаны исправны, запаха газа не чувствуется, то бояться пожара не стоит, даже автомобиль ездит на пропан-бутановой смеси. Придерживаясь техники безопасности, используя любое топливо, нет причин чего-то либо бояться.

Заблуждение: метановое ГБО очень тяжелое

Реальность: современное метановое ГБО бывает очень легким

Есть тяжелые и легкие баллоны для КПГ. Вопрос в цене. Тяжелые баллоны для сжатого метана стоят дешевле. Легкие баллоны стоят гораздо дороже, но они есть. Если вес ГБО для водителя или автовладельца критически важен, то найти легкий газовый баллон не трудно, просто на его покупку придется потратить большую сумму.

Заблуждение: установка ГБО портит автомобиль

Реальность: правильная установка не портит автомобиль

Ошибки в установке ГБО могут привести к поломке автомобиля, но это не имеет отношение к ГБО как таковому, а только к квалификации механиков, выполняющих работы по его установке. Профессиональный механик не допустит подобных ошибок, поэтому переоборудовать авто нужно не в кустарных условиях, а в профессиональном специализированном сервисе. Там же нужно регулярно проводить его техосмотр.

Использование метана также не приводит к более быстрому износу двигателя. В старых двигателях, где сухой смазкой в клапанах выступал свинец, такая проблема действительно была. В новых двигателях свинец для смазки клапанов не используется, поэтому перевод автомобиля на газ не приводит к более быстрому износу двигателя.

Заблуждение: двигатель значительно теряет мощность

Реальность: максимум на 10%

Потеря мощности двигателя при переоборудовании на метан до 10% многими автовладельцами даже не ощущается. Любители быстрой езды могут протестировать автомобиль с заводским газовым оборудованием от Mersedes, Passat или Volvo и убедиться в том, что возможности современных газовых автомобилей ничуть уступают бензиновым.

Техническое обеспечение

В последние годы в мире наблюдается рост количества автомобилей, использующих природный газ в качестве моторного топлива. В их числе находятся и переоборудованные под использование газа автомобили, и заводские газомоторные автомобили, и гибридные автомобили, в которых предусмотрены два источники энергии.

Для массовой газификации автомобилей нужны:

достаточное количество добытого и очищенного метана;

развитая газотранспортная сеть для транспортировки природного газа после добычи;

автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС), которые обеспечивают комплексную обработку (очистку, замеры, сжатие) и хранение газа;

газобаллонное оборудование (ГБО), которое устанавливается на автомобили;

заводские газомоторные автомобили (легковые, грузовые, специальная техника);

специализированные сервисы, которые занимаются установкой и техническим обслуживанием ГБО.

Транспорт на метановом топливе

Крупные автопроизводители давно выпускают гибридные автомобили и автомобили с метановыми двигателями. К сожалению, из-за низкого спроса (по сравнению с бензиновыми автомобилями) количество газовых моделей не так уже велико (около сотни3 ), но оно постоянно увеличивается.

Грузовые и легковые газомоторные автомобили производят такие автогиганты как Volkswagen, Volvo, Audi, Ореl, Fiat, Renault, КАМАЗ, Группа ГАЗ, Komatsu. Коммунальные службы, сельскохозяйственные и строительные компании закупают газомоторные автобусы Hengtong, Volgabus, Volvo, Группы ГАЗ; специальную технику Iveco (грузовики); Dayun и Volvo (тягачи); Valtra (тракторы), КАМАЗ (разнообразная сельскохозяйственная, коммунальная, дорожно-строительная техника).

Газобаллонное оборудование (ГБО)

На практике принято различать несколько поколений ГБО. Каждое новое поколение гораздо дороже, но и гораздо совершеннее предыдущего: обеспечивает высшую безопасность, более комфортное использование, меньшую потерю мощности двигателя и грузоподъемности автомобиля.

ГБО состоит из небольшого количества элементов, основными среди которых являются следующие:

заправочное устройство (используется для заправки баллона газом и предупреждения утечек газа);

баллон (резервуар для газа);

редуктор (обеспечивает снижение давления газа при его непосредственной подачи из баллона в двигатель);

форсунки (выдает порцию газа и распыляет ее);

клапан (включает и выключает подачу газа из баллона);

датчик уровня топлива;

манометр (измеряет уровень давления газа);

дозатор топлива;

переключатель (производит переключение между источниками топлива в гибридных авто).

Количество и тип деталей (электрические, механические) зависит от поколения ГБО и типа авто: карбюраторное или инжекторное.

Вес и объем баллонов раньше являлся весомой причиной, по которой автовладельцы не желали устанавливать ГБО на легковые автомобили. Современные технологии устранили эту проблему: баллоны стали легче и безопаснее, а также долговечнее и удобнее. Для грузовиков баллоны делают более объемными и их количество в одном автомобиле доходит до десяти. Баллоны для легковых автомобилей компактные, к тому же обычно их устанавливают не больше одного.

Баллоны для КПГ, в основном цилиндрической формы, делают из стали, металлопластика и полимерных композиционных материалов. Самые тяжелые и дешевые баллоны – стальные, самые легкие и дорогие – полимерно-композитные (на 70% легче, чем металлические). Стальные баллоны традиционно считаются более надежными, хотя современные полимерно-композитные баллоны полностью защищены от утечек газа, не боятся ударов и огня, поэтому полностью взрывобезопасны.

Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции бывают частными и общественными, материнскими (ведущими) и дочерними; стационарными и мобильными. Среди мобильных АГНКС в частности различаютблочно-контейнерные, в том числе модульные, и индивидуальные (бытовые, домашние) газозаправочные станции.

Стационарные АГНКС обычно занимают большую площадь и получают метан непосредственно из подземного магистрального газопровода. Такая АГНКС состоит из нескольких блоков, обеспечивающих передачу газа из газопровода, его осушку, очистку, сжатие, хранение, редуцирование и заправку в баллоны.

Изредка стационарные АГНКС могут быть не подключены к газопроводу, получая КПГ из АГНКС, которая в нему подключена. В таком случае АНГКС, которая подключена к газопроводу, называют «материнской», «ведущей», в АНГКС, получающую газ из материнской, – «дочерней».

В некоторых странах используются передвижные автомобильные газовые заправщики – ПАГЗ, которые часто называют просто передвижными автозаправочными станциями. В основном ПАГЗ используются для доставки КПГ в местности, где ни одна АГНКС еще не построена по причине отсутствия заинтересованных инвесторов или же в места, где нет магистрального трубопровода, к которому можно было подключить новую АГНКС.

В некоторых странах используется схема эксплуатации материнской и дочерних АГНКС при помощи ПАГЗ. К примеру, в Италии, при помощи ПАГЗ доставляют метан на общественные АГНКС, которые не подключены к магистральному трубопроводу по причине его отсутствия. В этом случае при помощи компрессорной установки на материнской АГНКС газ заправляют в ПАГЗ, потом отправляют его на дочернюю АГНКС, где в процессе передачи КПГ в цистерне падает давление, из-за чего возникает потребность в дополнительном компримировании газа, которое и проводится на дочерней АГНКС, также оборудованной соответствующим компрессором.

Обычно дочерние АГНКС строят рядом с крупными населенными пунктами, где использовать ПАГЗ не представляется возможным в виду того, что потребности в КПГ слишком большие и его нужно постоянно доставлять на станцию. То есть ПАГЗы фактически выполняют функцию автоперевозчика моторного топлива, а непосредственная заправка автомобилей осуществляется на стационарной дочерней АГНКС.

Сравнительно небольшое количество частных газифицированных автомобилей делает бизнес автозаправщиков не особо выгодным. Частично эту проблему решают мини-АГНКС. Каждое предприятие, обладающие собственным автопарком, может перевести его на газомоторное топливо и приобрести мини-АГНКС, мощностей которой хватит для удовлетворения собственных нужд в газомоторном топливе.

Модульный принцип устройства мини-АГНКС позволяет владельцу выбрать именно ту мощность станции, которая ему нужна, что позволяет окупить ее за 1-1,5 года. При расширении автопарка количество насосных агрегатов можно легко увеличить, тем самым увеличив мощность собственной АГНКС. Обычно мини-АГНКС устанавливают владельцы таксопарков, сельскохозяйственные предприятия и предприятия коммунального транспорта, торговые сети и строительные организации.

Специализированные сервисы

Метановое ГБО можно установить практически на любой автомобиль, но только в специализированном сервисе. Иногда его устанавливают в кустарных условиях, но такая практика не рекомендуется специалистами из соображений безопасности. В профессиональном сервисе ГБО не только правильно установят и настроят, но и дадут гарантию на работы и рассчитают примерный срок его окупаемости.

Кроме установки ГБО такие автосервисы проводят испытания газобаллонного оборудования, регулярный технический осмотр авто, ремонт и замену изношенных запчастей, а также консультируют потребителей по всем вопросам, связанным с переоборудованием и эксплуатацией транспорта, использующего газ в качестве моторного топлива.

* * *

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Метан на транспорте. Проблемы, задачи и перспективы развития рынков компримированного природного газа (А. А. Батталханов) предоставлен нашим книжным партнёром -

Изобретение относится к дизельному топливу на основе этанола. Топливо содержит от 60 до 80% (об./об.) абсолютного этанола, от 2,5 до 20% (об./об.) линейного диалкилового эфира с длиной цепи от 10 до 40, а также их смесей и от 15 до 30% (об./об.) ускорителя горения. Ускоритель горения представляет собой FAME согласно DIN EN 14214 (2004) и является метиловым эфиром рапсового масла, метиловым эфиром соевого масла или метиловым эфиром пальмового масла. Полученное топливо сгорает без выбросов аэрозолей и пригодно для использования в обычных дизельных двигателях. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к дизельному топливу на основе этанола.

Этанол все более широко применяется как топливо для двигателей с искровым зажиганием. Топливо для двигателей с искровым зажиганием, использующееся в настоящее время в Бразилии, является смесью этанола и бензина в различных соотношениях. E85, который состоит из 85% абсолютного этанола и 15% бензина, уже много лет доступен в Швеции.

Однако топливо на основе этанола до настоящего времени не годилось для дизельных двигателей, в частности, по двум причинам. Во-первых, самовоспламенение связано со значительным запаздыванием зажигания, что является следствием того, что цетановое число этанола составляет всего лишь около 8, тогда как для дизельного топлива требуются цетановые числа более 30. Кроме того, скорость горения после зажигания существенно ниже, чем у традиционного дизельного топлива, что ведет к потерям кпд.

Известно, что степень сжатия дизельного двигателя повышают от примерно 17-18 до примерно 28, чтобы улучшить параметр самовоспламенения. Это решение для двигателя, в котором проводится повышение конечной температуры, было выбрано компанией Scania в Швеции. Однако это приводит к повышенным механическим нагрузкам на двигатель, чего в конечном счете можно избежать только снижением мощности. Кроме того, в E85 нужно добавлять ускоритель воспламенения на основе высокомолекулярных нелетучих производных полиэтиленгликоля в количестве примерно 3-7% (об./об.). Это дизельное топливо имеет также торговое название Etamax D. Однако применение Etamax D ведет к нежелательному выбросу аэрозолей из-за добавления производных полиэтиленгликоля (SAE 2004-01-1987).

Оказалось, что использование глицеринэтоксилата в качестве ускорителя воспламенения, согласно US 5628805, также имеет недостатки наличия выбросов аэрозолей.

Дизельное топливо на основе этанола, содержащее полиалкиленгликолевые соединения в качестве улучшителя зажигания, описано в EP 0403516. Однако это топливо не очень эффективно и также приводит к нежелательным выбросам аэрозолей.

Целью изобретения является устранение указанных выше недостатков, в частности выброса аэрозолей, и получение дизельного топлива на основе этанола, которое пригодно для использования в обычных дизельных двигателях.

Эта цель достигается получением дизельного топлива на основе этанола, которое содержит от примерно 60 до примерно 90% (об./об.) этанола, до примерно 20% (об./об.) линейного простого диалкилового эфира с длиной цепи от примерно 10 до примерно 40 или их смесей и от 0 до примерно 30 вес.% ускорителя горения.

Таким образом, в этанол добавляют один или более линейных диалкиловых эфиров, которые сгорают без/по существу без выбросов аэрозолей. Могут образовываться только частицы негорючих органических соединений, которые можно удалить при помощи катализатора окисления. В испытательных циклах выбросы аэрозолей в дизельном топливе согласно изобретению ниже примерно 5 мг/кВт·ч, предпочтительно ниже примерно 2 мг/кВт·ч в испытательных циклах ESC, ETC, WHDC (dieselnet.com). Дизельное топливо согласно изобретению автоматически возгорается даже при степенях сжатия ниже 21. Дизельное топливо согласно изобретению может применяться в обычных дизельных двигателях и отличается низким значением запаздывания зажигания, высокой скоростью горения и высокой теплотворной способностью. Запаздывание зажигания предпочтительно составляет не более 9 мс, особенно предпочтительно не более 8,5 мс и в высшей степени предпочтительно не более 8,0 мс. Кроме того, использование одного или более диалкиловых эфиров ведет к тому, что можно обойтись без денатурирующих агентов. Дизельное топливо согласно изобретению является высокоценным дизельным топливом на биогенной основе.

Линейный диалкиловый эфир предпочтительно присутствует в количестве до примерно 10% (об./об.), особенно предпочтительно в количестве до примерно 5% (об./об.). Так как диалкиловый эфир является наиболее дорогим из компонентов, содержащихся в дизельном топливе согласно изобретению, предпочтительно использовать его в минимальном возможном количестве.

Линейные диалкиловые эфиры, использующиеся в дизельном топливе согласно изобретению, имеют длину цепи от примерно 10 до примерно 40. При подсчете длины цепи учитывается атом кислорода. Длина цепи предпочтительно составляет от примерно 10 до примерно 30, особенно предпочтительно от примерно 17 до примерно 25. Особенно хорошо подходят дигексиловый эфир, дигептиловый эфир, диоктиловый эфир, динониловый эфир, дидециловый эфир, диундециловый эфир, дилауриловый эфир и димиристиловый эфир. Особенно подходящими являются диоктиловый эфир, дидециловый эфир и дилауриловый эфир, так как их производство наиболее дешево.

Линейный диалкиловый эфир предпочтительно содержит только одну связь простого эфира.

Кроме того, предпочтительно, чтобы линейный диалкиловый эфир не содержал спиртовых групп.

Линейные диалкиловые эфиры предпочтительно являются в основном линейными, что значит, что они могут быть лишь чуть разветвленными, т.е. содержать всего до трех, предпочтительно до двух C 1 -C 4 алкильных групп.

Применяемые диалкиловые эфиры предпочтительно используются как растворители для этанола и ускорителя горения, если последний используется. Предпочтительно, смешение все еще возможно при -20°C.

Этанол (абсолютный) используется в количестве от примерно 60 до примерно 95% (об./об.), в частности в количестве от примерно 65 до 85% (об./об.), особенно предпочтительно в количестве от примерно 70 до примерно 80% (об./об.).

Ускоритель горения присутствует в количестве от примерно 0 до примерно 30% (об./об.), предпочтительно в количестве от примерно 2 до примерно 25% (об./об.). В частности, ускоритель горения присутствует в количестве от примерно 5 до примерно 20% (об./об.), в высшей степени предпочтительно в количестве от примерно 5 до примерно 50% (об./об.). Это выгодно тем, что при сохранении желаемых свойств можно снизить количество дорогого диалкилового эфира.

Ролью ускорителя горения является повышение скорости горения после зажигания. Кроме того, ускоритель горения повышает теплотворную способность топлива.

Ускоритель горения предпочтительно выбран из группы, состоящей из компонентов дизельного топлива или компонентов топлива для двигателей с искровым зажиганием.

Дизельным топливом особенно предпочтительно является гидрогенизованное растительное масло, FAME, FAEE и их смеси, так как они могут особенно хорошо смешиваться с этанолом, а также с линейным диалкиловым эфиром. В высшей степени предпочтительно использование FAME согласно DIN EN 14214 (2004), в частности метилового эфира рапсового масла (RME), метилового эфира пальмового масла (PME) и метилового эфира соевого масла (SME), так как они особенно хорошо смешиваются с этанолом и линейным диалкиловым эфиром и дополнительно повышают теплотворную способность дизельного топлива по изобретению.

Годятся также компоненты топлива для двигателей с искровым зажиганием, в частности гексан и петролейный эфир, в частности, в качестве ускорителей горения.

В предпочтительном варианте реализации дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола содержит от примерно 60 до примерно 80% (об./об.) этанола, от примерно 2,5 до примерно 15% (об./об.) линейного диалкилового эфира, а также их смесей и от примерно 15% до примерно 25% (об./об.) ускорителя горения.

В частности, дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола содержит от примерно 65 до примерно 75% (об./об.) этанола, от примерно 2,5 до примерно 12,5% (об./об.) линейного диалкилового эфира и от примерно 17,5 до примерно 22,5% (об./об.) ускорителя горения.

В высшей степени предпочтительном варианте реализации дизельное топливо по изобретению на основе этанола содержит примерно 75% (об./об.) этанола, примерно 5% (об./об.) линейного диалкилового эфира и примерно 20% (об./об.) ускорителя горения.

Если ускоритель горения не используется, дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола предпочтительно содержит примерно 70% (об./об.) этанола и примерно 30% (об./об.) линейного диалкилового эфира.

Пример 1 (сравнительный пример)

Запаздывание зажигания и скорость горения традиционного коммерческого топлива Etamax D измеряли усовершенствованным анализатором запаздывания зажигания топлива (AFIDA) фирмы ASG, Neusäß (US 2007/0083319) (см. фиг.1). Давление впрыска составляло 800 бар, температура в камере - 600°C, давление в камере - 50 бар, длительность впрыска - 600 мс и количество впрыска - 22 мг.

Запаздывание зажигания составляло около 25 мс, другими словами, никакого зажигания не происходило.

Пример 2

Дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола, приведенное ниже, было испытано аналогично примеру 1 (фиг.2)

Запаздывание зажигания уменьшилось по сравнению с уровнем техники (Etamax D) (у Etamax D >25 мс). Кроме того, значительно повысилась скорость горения.

Пример 3

Дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола, указанное ниже, испытывалось аналогично примеру 1 (фиг. 3).

В сравнении с предшествующим уровнем техники (Etamax D) запаздывание зажигания снизилось (у Etamax D >25 мс). Кроме того, значительно повысилась скорость горения. Давление повышается, и следовательно, скорость горения выше, когда используется дидециловый эфир (2) и дилауриловый эфир (3), в сравнении с диоктиловым эфиром (1).

Аналогично примеру 1, проводили измерения на этанольных аддитивных смесях, с 70% (об./об.) этанола и 30% (об./об.) эфира. Таким образом, были определены следующие запаздывания зажигания:

Этот пример показывает, что (факультативно) без ускорителя горения можно полностью обойтись.

1. Дизельное топливо на основе этанола, включающее от 60 до 80% (об./об.) этанола (абсолютного), от 2,5 до 20% (об./об.) линейного диалкилового эфира с длиной цепи от 10 до 40, а также их смесей, и от 15 до 30% (об./об.) ускорителя горения, где ускоритель горения представляет собой FAME.

2. Дизельное топливо по п.1, отличающееся тем, что линейный диалкиловый эфир присутствует в количестве от 2,5 до 10% (об./об.), предпочтительно в количестве от 2,5 до 5% (об./об.).

3. Дизельное топливо по п.1, отличающееся тем, что ускоритель горения присутствует в количестве от 15 до 25% (об./об.).

4. Дизельное топливо по п.1, отличающееся тем, что FAME является FAME согласно DIN EN 14214 (2004).

5. Дизельное топливо по п.4, отличающееся тем, что FAME согласно DIN EN 14214 (2004) является метиловым эфиром рапсового масла, метиловым эфиром соевого масла или метиловым эфиром пальмового масла.

6. Дизельное топливо по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что этанол присутствует в количестве от 65 до 80% (об./об.), предпочтительно в количестве от 70% до 80% (об./об.).

Похожие патенты:

Изобретение относится к применению флоккулирующего и хелатирующего агента в качестве агента, облегчающего очистку органического раствора, включающего алкильные эфиры жирных кислот, в котором содержание воды в органическом растворе равно или меньше 5% по массе, и где рН органического раствора составляет от 9 до 12, и где флоккулирующий и хелатирующий агент выбирают из группы, состоящей из полиалюминиевых коагулянтов.

Изобретение относится к способу получения высокооктановых смесей, содержащих алкил-трет-алкиловые эфиры, с использованием как минимум взаимодействия трет-пентенов во фракции, содержащей преимущественно углеводороды С5 и возможно углеводороды С6, со спиртом(ами) С1-С4 в присутствии кислого(ых) твердого(ых) катализатора(ов) при 20-100°С и ректификации, характеризующемуся тем, что переработку осуществляют в две стадии, на первой из которых проводят синтез преимущественно алкил-трет-пентилового эфира при контактировании фракции углеводородов C5 и частично С6 со спиртом(ами) C 1-C4 и отгонку дистиллята, содержащего преимущественно углеводороды C5 и спирт(ы), а на второй стадии проводят рекуперацию спирта из указанного дистиллята, для чего дистиллят подвергают дополнительному(ым) контактированию(ям) как минимум с указанным(и) катализатором(ами), а также с углеводородной смесью, включающей изобутен и/или трет-пентены в количестве достаточном для превращения бóльшей части спирта в алкил-трет-алкиловый(е) эфир(ы), и из реакционной смеси удаляют как минимум С4 -углеводороды, при их использовании, и примесь спирта, в случае превышения предела его концентрации, допускаемого для ингредиентов бензина.

Изобретение относится к способу получения углеводородного топлива, который включает контактирование глицеридов жирных кислот со C1-C5 спиртом в присутствии твердого двойного цианида металлов в качестве катализатора при температуре в пределах 150-200°С в течение 2-6 ч, охлаждение указанной реакционной смеси до температуры в пределах 20-35°С, фильтрование реакционной смеси для отделения катализатора с последующим удалением непрореагировавшего спирта из полученного фильтрата путем вакуумной перегонки с получением углеводородного топлива, при этом один металл катализатора представляет собой Zn2+, a второй представляет собой ион Fе.

Изобретение относится к способу получения высокооктанового компонента автомобильных бензинов путем алкилирования изобутановой фракции бутиленсодержащим сырьем в присутствии концентрированной серной кислоты последовательно в двух реакционных устройствах с активным перемешиванием, последующее разделение кислоты и углеводородов, очистку продуктов реакции от кислых примесей, характеризующемуся тем, что алкилирование проводят в двух реакционных устройствах, снабженных общим контуром циркуляции серной кислоты и раздельными контурами по углеводородной фазе, при этом смесь продуктов реакции и кислоты из первого реакционного устройства охлаждают в отстойной зоне до 4-6°С и разделяют с последующим возвратом балансовой части серной кислоты в первое реакционное устройство, а продукты реакции и другую часть серной кислоты параллельными потоками направляют во второе реакционное устройство, куда также подают бутиленсодержащее сырье, в количестве 1-3 м3/ч (в пересчете на 100% бутилен) на 1 м3 серной кислоты в объеме реактора, при этом температуру на выходе из второго реакционного устройства поддерживают не выше 15°С без дополнительной подачи изобутана, далее смесь продуктов реакции, избытка изобутана и кислоты из второго реакционного устройства разделяют в гидроциклоне на углеводородную фазу и серную кислоту, которую возвращают в отстойную зону первого реакционного устройства, а углеводородную фазу направляют в отстойник второго реакционного устройства для более тщательного отделения кислоты, а затем на блок очистки, при этом оптимальную концентрацию серной кислоты (90-93%) в объединенном контуре циркуляции кислоты поддерживают за счет постоянной подачи свежей 98-99% серной кислоты.

Изобретение относится к дизельному топливу на основе этанола