5. Të qenit në natyrë
6. Kujdesi shëndetësor
7.
Kur përdorni metanol si lëndë djegëse, duhet të theksohet se përmbajtja e energjisë vëllimore dhe masive e metanolit është 40-50% më pak se ajo e benzinës, megjithatë, në të njëjtën kohë, prodhimi i nxehtësisë së alkoolit-ajrit dhe benzinës ajër-karburant. përzierjet gjatë djegies së tyre në motor ndryshojnë pak për faktin se vlera e lartë e nxehtësisë së metanolit të avullimit përmirëson mbushjen e cilindrave të motorit dhe zvogëlon densitetin e tij të nxehtësisë, gjë që çon në një rritje të kompletimit të djegies së alkoolit. përzierje ajri. Si rezultat, rritja e fuqisë së motorit rritet me 10-15%. Motorët e makinave të garave që funksionojnë me metanol me një shkallë oktani më të lartë se benzina kanë raporte kompresimi më të mëdha se 15: 1, ndërsa ICE-të konvencionalë të ndezjes me shkëndijë zakonisht kanë një raport kompresimi prej 11,5: 1 për benzinën pa plumb. Metanol mund të përdoret si në motorët klasikë me djegie të brendshme ashtu edhe në qelizat speciale të karburantit për të gjeneruar energji elektrike.
Disavantazhet:
- metanol gdhendje alumini. Problemi është përdorimi i karburatorëve të aluminit dhe sistemeve të injektimit për furnizimin me karburant në motorin me djegie të brendshme.
- hidrofiliteti. Metanol tërheq ujë, gjë që shkakton bllokimin e sistemeve të furnizimit me karburant në formën e depozitave toksike të ngjashme me pelte.
- metanol Ashtu si etanoli, ai rrit kapacitetin e transmetimit të avullit plastik të disa plastikës. Kjo veçori e metanolit rrit rrezikun e rritjes së emetimeve të VOC, gjë që mund të çojë në një ulje të përqendrimit të ozonit dhe një rritje të rrezatimit diellor.
- paqëndrueshmëria e reduktuar në mot të ftohtë: Motorët me metanol mund të kenë probleme me nisjen dhe konsumojnë më shumë karburant përpara se të arrijnë temperaturën e funksionimit.
Niveli i ulët i papastërtive të metanolit mund të përdoret në karburantet ekzistuese të automjeteve duke përdorur frenuesit e duhur të korrozionit. T. n. Direktiva evropiane për cilësinë e karburantit lejon përdorimin e deri në 3% metanol me një sasi të barabartë aditivësh në benzinën e shitur në Evropë. Kina sot përdor mbi 1000 milion gallon metanol në vit si karburant automjeti në përzierjet e nivelit të ulët të përdorur në automjetet ekzistuese, si dhe përzierjet e nivelit të lartë në automjetet e dizajnuara për të përdorur metanolin si lëndë djegëse. Përveç përdorimit të metanolit si alternativë ndaj benzinës, ekziston një teknologji e përdorimit të metanolit për të krijuar një suspension qymyri mbi bazën e tij, i cili në SHBA ka emrin tregtar "metacol". Kjo lëndë djegëse ofrohet si një alternativë për naftën, e cila përdoret gjerësisht për ngrohjen e ndërtesave. Një pezullim i tillë, ndryshe nga karburanti ujë-karbon, nuk kërkon kaldaja speciale dhe ka një konsum më të lartë të energjisë. Nga pikëpamja mjedisore, lëndë djegëse të tilla kanë një gjurmë më të ulët të karbonit sesa karburantet tradicionale sintetike që rrjedhin nga qymyri duke përdorur procese ku një pjesë e qymyrit digjet gjatë prodhimit të lëndëve djegëse të lëngshme.
Sinteza e metanolit nga gazi natyror është një nga proceset teknologjike ekzistuese më efikase dhe miqësore me mjedisin. Impiantet moderne për konvertimin e gazit natyror në metanol mund të funksionojnë me efiçencë termike mbi 71% dhe janë pothuajse të vetë-mjaftueshme. Ato janë aq të pastra sa një furnizues i procesit pretendon se shumica e emetimeve në ajër gjenerohen nga kamionët dhe furgonët e transportit me benzinë dhe naftë që i shërbejnë fabrikës, dhe jo nga vetë uzina.
Përveç kësaj, impiantet e metanolit të konfiguruara siç duhet mund të ofrojnë përfitime reale duke konsumuar dioksid karboni nga burime të tjera, gjë që duhet të rrisë në mënyrë të arsyeshme pranueshmërinë e tyre për ambientalistët.
Metanoli është ndërmjetësi i dytë kimik më i rëndësishëm pas etanit/etilenit. Rëndësia e saj është rritur vitet e fundit për shkak të ndryshimeve në konfigurimin e rafinerisë, pasi nafta bruto në mbarë botën po bëhet gradualisht, por në mënyrë të pashmangshme, më e rëndë. Metanoli është shumë i rëndësishëm si lëndë e parë kimike, por përdorimi i tij si lëndë djegëse motorike është më premtues.
Në këtë artikull, ne do të hedhim poshtë dy mite rreth metanolit si lëndë djegëse automjetesh: 1) që metanoli është më toksik se karburantet e tjera motorike dhe 2) se energjia më e ulët specifike e metanolit është një problem serioz.
Shëndeti, siguria dhe mjedisi - përfitimet e metanolit
Disa ekspertë e kanë identifikuar metanolin si një neurotoksinë, megjithëse etanoli është gjithashtu një neurotoksinë e njohur, siç janë disa nga substancat që gjenden zakonisht në benzinë. Shumë do të habiten kur mësojnë se si etanoli ashtu edhe benzina janë zakonisht fatale në doza më të ulëta se metanoli. Përveç kësaj, metanoli tenton të jetë më i mirë në të gjitha aspektet e tjera të shëndetit, sigurisë dhe mbrojtjes së mjedisit. Në ujërat nëntokësore, ajo ka një gjysmë jetë 1-7 ditë, e cila është 10-100 herë më pak se ajo e disa substancave që përmbahen në benzinë.
Karburanti metanol është miratuar për pistë, kryesisht për arsye sigurie; performanca e tyre superiore ishte vetëm një bonus shtesë. Metanoli digjet pesë herë më ngadalë se benzina dhe shuhet shumë më lehtë. EPA vlerëson se përdorimi i metanolit do të çojë në një ulje prej 95 për qind të numrit të vdekjeve nga zjarret e automjeteve.
Automjetet me metanol me temperaturë më të ulët lëshojnë pak më pak dioksid karboni, dukshëm më pak hidrokarbure dhe shumë më pak NOx se sa homologët e tyre me benzinë. Kjo është veçanërisht tërheqëse pasi NOx është kriteri më i rreptë për reduktimin e ndotjes. Karburanti metanol mund të eliminojë sistemet e mëdha të reduktimit katalitik selektiv që konsumojnë ure që gjenden aktualisht në shumicën e motorëve me naftë.
Energji specifike
Një trillim tjetër i zakonshëm është se energjia më e ulët specifike e metanolit i jep atij një status më të ulët midis karburanteve të mundshëm motorikë. Me optimizimin e duhur të sistemit, disa lëndë djegëse, veçanërisht metanoli, mund të shndërrohen në energji mekanike me efikasitet shumë më të lartë se të tjerët.
Edhe ato automjete që janë projektuar të jenë automjete me benzinë ose me shumë karburant duhet të jenë në gjendje të përfitojnë pjesërisht nga numri i lartë i oktanit të metanolit dhe të arrijnë më shumë largësi në kilometrazh se sa parashikohet vetëm nga intensiteti i energjisë. Një qytetar e konvertoi makinën e tij në 100 për qind metanol duke rregulluar softuerin e menaxhimit të motorit dhe duke e zëvendësuar me një vulë karburanti 41 cent. Fuqia e kësaj makine u rrit me 10%, dhe ekonomia e karburantit në dollarë për milje u rrit me 40% në krahasim me benzinën. Automjetet e pajisura (d.m.th. karburantet konvencionale jo me shumë karburant ose të konvertuar) duhet të performojnë shumë më mirë.
Disa shoferë të kamionëve i rinovojnë automjetet e tyre me sisteme të injektimit të metanolit / ujit në motorë dizel të pamodifikuar ndryshe, duke korrur kursime të konsiderueshme prej 20 deri në 30% mbi naftën! Kjo është një sasi e konsiderueshme për makinat që përdorin afërsisht 20,000 gallon karburant në vit. Fuqia e matur është rritur deri në 75% dhe çift rrotullimi me 65%: shifra vërtet befasuese.
Automjetet e specializuara të bazuara në metanol mund të punojnë 25-30% më me efikasitet se motorët tradicionalë me benzinë dhe me të njëjtin efikasitet si motorët me naftë. Çmimet aktuale të metanolit, duke marrë parasysh barazinë e niveleve të energjisë, janë ekuivalente me 2,60 dollarë / gallon benzinë me shumicë. Por nëse metanoli është 25% më efikas se benzina, çmimi përkatës i shitjes me shumicë për metanolin në ekuivalentin e benzinës është 2,09 dollarë. Në kohën e këtij shkrimi, çmimi me shumicë i benzinës është 3,10 dollarë. Por si krahasohet metanoli me karburantet konkurruese?
Metanoli kundrejt gazit natyror të lëngshëm (LNG)
CNG pa dyshim mund të lëvizë automjetet. Megjithatë, në rastin e makinave të pasagjerëve të konsumit me çmimin e peshës më të madhe, diapazonit më të ulët, kohëzgjatjes së karburantit si dhe ngarkesave më të ulëta, kostove dukshëm më të larta të automjeteve dhe ripërpunimit dhe investimeve të mëdha të nevojshme për infrastrukturën e karburantit. Kalimi i makinave në LNG është pothuajse 30-40 herë më i shtrenjtë se metanoli. E vetmja makinë e pasagjerëve e disponueshme komerciale me energji CNG, Honda Civic GX, shitet për 7,500 dollarë më shumë se një Civic e pajisur në mënyrë të ngjashme me benzinë. Stacionet e mbushjes me LNG kushtojnë rreth dyfishin e çmimit të stacioneve të mbushjes së lëngjeve.
Metanol kundrejt etanolit
Etanoli është i krahasueshëm me metanolin në performancën e tij të transportit të konsumatorit, por nuk ka asnjë proces të provuar për konvertimin e gazit në etanol, i krahasueshëm në efikasitet me konvertimin e gazit në metanol. Si entuziazmi publik ashtu edhe subvencionet e qeverisë për etanolin me bazë misri janë duke u pakësuar.
Celanese ka njoftuar një teknologji që premton efikasitet nga gaz në etanol të krahasueshëm me teknologjitë ekzistuese të gazit në metanol. Por ajo mbetet e patestuar në një shkallë komerciale si një teknologji e pronarit. Ndërkohë, teknologjia shumë efikase e gazit në metanol është e disponueshme nga disa furnizues dhe është vërtetuar komercialisht për shumë vite.
Metanoli kundrejt karburanteve motorike konvencionale
Pyetja mbetet nëse metanoli mund të konkurrojë me karburantet tradicionale të benzinës dhe naftës. Në mjedisin aktual, përgjigja është një po e pakushtëzuar. Interesi modern për metanol filloi në 1976 si një zëvendësim për plumbin si një përforcues oktani. Një rezultat është programi i automjeteve me metanol M85 në Kaliforni (85% metanol, 15% aditiv, zakonisht benzinë) që funksionoi nga 1982 deri në 2005. Fillimisht, këto ishin automjete të specializuara të bazuara në metanol (jo me shumë karburant), që mbulonin të gjithë gamën nga makinat tek furgonët dhe autobusët.
Është kryer mirëmbajtje dhe regjistrim i kujdesshëm si për automjetet me metanol ashtu edhe për grupin e kontrollit për automjetet me benzinë. Largësia e metanolit ishte më e ulët, por performanca e emetimit të automjeteve me metanol ishte e njëjtë ose më e mirë.
Shkarkimet e metanolit u gjetën të jenë më pak të favorshme për sa i përket formimit të ozonit. Përshpejtimi i automjeteve me metanol nga 0 në 100 km / orë ishte pothuajse një sekondë më i shpejtë se automjetet me benzinë, gjë që ishte një përmirësim i dukshëm.
Programi u ndërpre në vitin 2005. Disa citojnë fundin e programit të Kalifornisë si provë se metanoli nuk është karburant automjetesh, por në fakt, pronarët e automjeteve ishin të kënaqur me performancën e automjeteve të tyre. Kundërshtimi i tyre kryesor ishte mungesa e pikave të karburantit - vetëm 100 u instaluan në të gjithë vendin. Si rezultat, në vitin 1992 programi kaloi në automjete me karburant M85. Pa dyshim ishte e vështirë të mbahej programi në një kohë kur çmimet e naftës ishin në rënie ose të ulëta. Ndoshta mungesa e metanolit në natyrë, në krahasim me etanolin me bazë misri, ishte faktori më domethënës. Në vitin 1989, EPA e vuri metanolin në disavantazh duke ulur kërkesat e emetimit për etanolin, por jo metanolin. Nuk ka asnjë justifikim për këtë veprim.
Teknikisht, deri në 15% metanol mund të përdoret në benzinë pa asnjë modifikim dhe deri në 100% me një kosto të vlerësuar prej vetëm 210 dollarë për automjetet e reja me shumë karburant (megjithëse, siç u përmend, e njëjta gjë mund të bëhet me një kosto shumë më të ulët ). Këto kosto modeste ka të ngjarë të jenë të papërfillshme në prodhimin masiv të automjeteve me metanol. Meqenëse metanoli është një lëng, si karburantet e përdorura aktualisht, infrastruktura ekzistuese e karburantit mund të shndërrohet në metanol me modifikime të vogla. Stacionet e reja të mbushjes me metanol ka të ngjarë të jenë vetëm një fraksion më të shtrenjta se ato tradicionale.
Megjithëse ky artikull fokusohet te makinat e pasagjerëve, ku metanoli mbizotëron qartë mbi alternativat dhe është të paktën në gjendje të konkurrojë me karburantet konvencionale, ne vërejmë propozimet për të zëvendësuar motorët e rëndë me naftë me motorët me metanol me djegie të brendshme të ndezur nga shkëndija. Vlerësimi jashtëzakonisht i lartë i oktanit të metanolit mund të ketë motorë të barabartë me gjysmën e zhvendosjes së gjigantëve të sotëm të naftës, duke rezultuar në kursime në peshë dhe përmirësim të efikasitetit në rrugë prej 4 deri në 9%.
SHBA dhe Kina
Shtetet e Bashkuara aktualisht po rrisin prodhimin e metanolit. Që nga rritja e çmimeve të gazit natyror në vitet 2000, industria dikur e klasit botëror të metanolit në SHBA tani importon rreth 80% të kërkesës së brendshme. Por tani, me çmimet më të ulëta të gazit natyror jashtë Lindjes së Mesme, Shtetet e Bashkuara do të bëhen sërish prodhuesi kryesor i metanolit. Dy fabrika u rifilluan, një u zhvendos nga Kili dhe një konsumator i madh i metanolit njoftoi ndërtimin e një fabrike të re.
Deri në vitin 2015, SHBA do t'i afrohet të jetë në gjendje të plotësojë kërkesën e vet. Njoftimet e tjera për impiantet e reja ka të ngjarë të bëhen në muajt e ardhshëm, gjë që mund të bëjë që SHBA të prodhojë sërish metanol për eksport.
Ndërsa SHBA po lufton me etanolin me bazë misri, Kina po ecën përpara me një ritëm të shpejtë në prodhimin e karburantit motorik metanol. Përzierjet e metanolit janë të disponueshme nga M5 në M100, me M15 që është më i popullarizuari. Në vitin 2007, kishte 770 stacione mbushjeje metanoli; shifrat aktuale ka të ngjarë të jenë shumëfishi i këtij numri. Rritja nxitet nga kompanitë e vogla dhe rajonale - PetroChina dhe Sinopec tregojnë pak interes për shkak të kapacitetit të tyre të tepërt të rafinimit. Por vëllimet aktuale ka të ngjarë të tejkalojnë shumë kërkesën zyrtare për lëndë djegëse motorike metanol, pasi ekonomia e përzierjeve të karburantit me metanol është shumë tërheqëse. Dihet se tregu i lirë në Kinë është i gjallë dhe i shëndetshëm. Është turp që në Shtetet e Bashkuara, metanoli është i bllokuar nga varësia dhe barrierat ndaj etanolit. Pavarësisht qëndrimit mjaft të vakët, dhe ndoshta edhe kundërshtimit nga kompanitë e mëdha vendase, në Kinë, tregu me rritje më të shpejtë për karburantet motorike në botë, standardet M15 dhe M85 u zbatuan.
Përfitime të tjera. e ardhmja
Cili është potenciali që metanoli, që rrjedh nga gazi natyror, t'i japë një goditje të rëndësishme importeve amerikane të hidrokarbureve të lëngëta? Duke dhuruar 17% të gazit natyror të prodhuar aktualisht për prodhimin e metanolit, ju mund të hiqni qafe 10% të importeve amerikane të lëngjeve. Kjo do të kërkonte ndërtimin e 43 impianteve të metanolit me vlerë rreth 53 miliardë dollarë.Buxheti i investimeve të SHBA-së në industrinë e rrjedhës së poshtme për periudhën 2005-2010 ishte rreth 53 miliardë dollarë. Por ndryshe nga automjetet e bazuara në energjinë e rinovueshme ose LNG, me çmimet aktuale të benzinës, Metanoli dhe gazi natyror nuk kanë nevojë të aplikojnë për subvencione dhe impiantet mund të paguajnë në 3 deri në 5 vjet, ndërkohë që vazhdojnë të gjenerojnë fitime të shkëlqyera gjatë jetës së tyre të vlerësuar 30-vjeçare. Dhe kjo pa marrë parasysh të gjitha kostot e lidhura me prodhimin e naftës në Lindjen e Mesme.
Lëndët djegëse motorike metanol të prodhuara nga gazi natyror janë të tashmen tonë dhe mund të ketë opsione të tjera në të ardhmen. Metanoli prodhohet kryesisht nga gazi natyror, por mund të prodhohet edhe nga biomasa - shumë më efikase se etanoli. Emetimet ekuivalente të dioksidit të karbonit për prodhimin e metanolit nga biomasa vlerësohen në një të dhjetën e etanolit të misrit. Kohët e fundit, automjetet me qeliza karburanti janë parë si shpëtimtarët e tregut të karburantit motorik.
Është e njohur gjerësisht se sfida më e madhe për automjetet me qeliza karburanti është tranzicioni shumë kompleks dhe i vështirë në një infrastrukturë të karburantit me hidrogjen. Por metanoli është një burim i shkëlqyer energjie për qelizat e karburantit, dhe infrastruktura për furnizimin me karburant është shumë më e lehtë për t'u organizuar. E ardhmja e qelizave të karburantit mund të mos jetë aq e largët, por prodhimi i metanolit nga gazi natyror tashmë ekziston sot.
Karburanti për një makinë - bëjeni vetë
Një nga llojet më premtuese të karburantit të automobilave, aktualisht, është alkooli metil.
Alkooli metil (metanol) është një lëng i ndezshëm pa ngjyrë me një erë të dobët alkoolike, pikë ngrirjeje -98 ° C, pikë vlimi + 65 ° C. Përzihet mirë me ujë. Si të gjitha alkoolet, ai ka një rezistencë të lartë ndaj shpërthimit, numri oktan i metanolit është 114.4 njësi. Për krahasim, numri oktan i etanolit (verë, alkool etilik) është 111.4 njësi.
Nga të gjithë përbërësit kundër goditjes së benzinës, metanoli është aditiv më efektiv për sa i përket reduktimit të emetimeve të CO, CH dhe NOx. Metanoli mund të përdoret gjithashtu si lëndë djegëse e pavarur e automobilave; në këtë rast, metanoli ka disa avantazhe.
Metanoli është një lëndë djegëse me djegie “të pastër”, ka karakteristika më të mira të karburantit se benzina, si rezultat i së cilës kur përdoret rritet efikasiteti i motorëve me djegie të brendshme. Motorët modernë me benzinë mund të punojnë mirë me metanol, ndërsa karakteristikat teknike të motorit janë përmirësuar.
Këto janë, para së gjithash: rezistenca e lartë ndaj goditjes, mungesa absolute e korrozionit sulfurik të motorit dhe emetimet e squfurit dhe blozës në shkarkimin e shkarkimit, formimi minimal i karbonit në motor, 50% më pak toksicitet i produkteve të djegies, rritja e efikasitetit për shkak të ftohjes së brendshme. dhe raporti i rritur i kompresimit; raporti i lartë i mbushjes së cilindrit një përzierje e djegshme (në krahasim me benzinën, fitimi i fuqisë kur punoni me metanol arrin 10%), etj. Këto avantazhe të metanolit kanë çuar në faktin se ai është përdorur prej kohësh si lëndë djegëse në makinat e garave dhe modelet e avionëve, motoçikletat sportive, ku kërkohen motorë kompakt por të fuqishëm. Shumë institute kërkimore e shohin atë si karburantin e së ardhmes.
Megjithatë, metanoli ka edhe disavantazhe. Metanoli anhidrik përzihet mirë me benzinën në çdo raport, por kur lagështia hyn në rezervuarin e karburantit, karburanti shtresohet dhe në rezervuar fitohen dy lëngje të papërziershme; për të eliminuar këtë arsye, këshillohet që rezervuari të plotësohet me një tharëse filtri ose të instalohet. një rezervuar i veçantë me një linjë karburanti.
Një tjetër disavantazh i metanolit është paqëndrueshmëria e tij më e ulët se benzina, gjë që e bën të vështirë ndezjen e motorit në të ftohtë. Për të përmirësuar fillimin e ftohtë, është e nevojshme të ngrohni vëllimin e fillimit të karburantit të ftohtë (më shpesh elektrike) ose të filloni motorin me benzinë. Djegia e metanolit kërkon gjysmën e ajrit sa për benzinën, prandaj, kur punoni në metanol të pastër, është e nevojshme të rirregulloni karburatorin e një motori benzine.
Një veti negative e metanolit është toksiciteti i tij, megjithëse shumë kimistë, modelues avionësh dhe vrapues që e kanë trajtuar nga afër për dekada (natyrisht, në përputhje me rregullat e sigurisë dhe higjienës) pa asnjë pasojë për shëndetin e tyre, nuk e klasifikojnë atë si një substancë veçanërisht helmuese dhe dyshon se rreziku i saj është fryrë qëllimisht për shkak të tendencës së popullit rus për të konsumuar çdo gjë që mban erë alkooli dhe digjet me një flakë blu. Shumë substanca të përdorura në automobila janë superiore ndaj metanolit për sa i përket rrezikut. Për sa i përket toksicitetit, metanoli është inferior ndaj lëngut të përdorur në sistemin e ftohjes (doza vdekjeprurëse e etilen glikolit është rreth 100 ml) dhe elektrolitit të baterisë. Më i rrezikshëm se metanoli është plumbi tetraetil i emetuar në sasi të mëdha nga shkarkimi i benzinës, përqendrimi maksimal i lejuar (MPC) i të cilit në ajër është 0,005 mg / m3, ndërsa MPC e metanolit është 5 mg / m3. Në një dhomë të ajrosur dobët, me një makinë që funksionon, një person mund të vdesë nga helmimi nga gazrat e shkarkimit të motorit që përmbajnë monoksid karboni vdekjeprurës (CO, monoksid karboni, helm gjaku) dhe okside të azotit.
Kur punoni me metanol, rregullat sanitare ndalojnë: bërja e lustrimeve në metanol; prodhimi i produkteve (mastikë, nitro-llak, ngjitës, etj.) të përdorura në jetën e përditshme dhe të lëshuara në rrjetin e shpërndarjes, të cilat përfshijnë metanol; përdorimi i metanolit për ndezjen e pajisjeve ngrohëse; përdorimi i metanolit si tretës. Përdorimi i metanolit për përdorim si lëndë djegëse për motorët me djegie të brendshme nuk është i ndaluar nga rregulloret sanitare.
Sidoqoftë, duhet pasur kujdes kur përdorni metanol. Sipas klasës së rrezikut të substancave kimike, metanoli klasifikohet si mesatarisht i rrezikshëm. Pa kujdes mjekësor në kohë, doza vdekjeprurëse e metanolit 100% kur merret nga goja është 100-150 ml. Me përdorimin e dozave më të ulëta të metanolit, verbëria për shkak të dëmtimit të nervit optik është e mundur.
Në një masë shumë më të vogël, këto disavantazhe janë të pranishme në përzierjet benzinë-metanol.
Në Shtetet e Bashkuara, tani përdoret karburanti M-85, që përmban 85% metanol dhe 15% benzinë dhe, në vëllime më të vogla, metanol të pastër.
Tani programet qeveritare të metanolit ekzistojnë në Japoni, Kinë, Evropë, Shtetet e Bashkuara dhe disa vende të tjera.
Në Rusi, mungesa e një programi shtetëror për përdorimin e gjerë të metanolit si lëndë djegëse motorike pengohet nga fakti se do të kërkohet ndërtim shtesë i impianteve të metanolit për të kthyer flotën e makinave të vendit në metanol, ndërsa tani Rusia ka një numër të madh të operojnë rafineritë e naftës dhe ka rezerva të konsiderueshme nafte.
Në të njëjtën kohë, prodhimi i metanolit është i mundur edhe në kushte artizanale, nga lloji i prodhimit të alkoolit etilik të bërë në shtëpi (moonshine).
Metanoli mund të prodhohet nga dioksidi i karbonit ose nga ndonjë lëndë organike: qymyri, druri, mbeturinat bujqësore etj., por metoda më e thjeshtë është marrja e metanolit nga gazi natyror (rrjetor). Furnizimi i njëkohshëm me dioksid karboni (ose, që është i njëjtë, dioksid karboni, formula e tij është CO2. Mos e ngatërroni CO2 me CO, monoksid karboni. CO është një gaz toksik dhe CO2 është jo toksik, dioksidi i karbonit është i gazuar për t'u pirë pije) dhe gazi natyror zvogëlon konsumin e gazit natyror dhe rrit rendimentin e metanolit ... Është e mundur të përdoret një impiant i kombinuar metanol-dioksid karboni, në këtë rast këto dy prodhime plotësojnë njëra-tjetrën. Fabrika e metanolit furnizohet me dioksid karboni nga prodhimi i CO2, dhe gazi i mbeturinave jashtë klasës që shkarkohet për djegie nga fabrika e metanolit i jepet impiantit të dioksidit të karbonit për të marrë dioksid karboni.
Përbërësit kryesorë aktivë në shndërrimin e gazit natyror në metanol janë katalizatorët.
E thjeshtuar, teknologjia për prodhimin e metanolit konsiston në pastrimin e gazit natyror nga helmet e katalizatorit, pastaj në shndërrimin sekuencial të gazit natyror të pastruar, si rezultat i reaksioneve katalitike, në produkte të ndërmjetme dhe më pas në llojin e kërkuar të produktit të përfunduar.
Si dhe kur bëni dritën e hënës, keni nevojë për ujë për të ftohur spiralen dhe një rrjet elektrik për funksionimin e një kompresori të vogël.
Çdo rrjedhje gazi, aromë dhe avull gjatë prodhimit të metanolit është absolutisht i përjashtuar dhe, duke qenë se procesi shoqërohet me prodhimin e një lëngu të ndezshëm, toksik, puna duhet të kryhet në një zonë të ajrosur jo-rezidenciale, në përputhje me të gjitha zjarret. dhe rregullat e sigurisë sanitare.
Produktiviteti i aparatit (litër / orë) varet nga masa e lëndëve të para të furnizuara për përpunim dhe vëllimi i katalizatorëve të përfshirë në proces. Rendimenti i metanolit është 0,6-0,7 litra nga 1 m3 gaz natyror. Me rritjen e kërkesave për pastërtinë e metanolit, pastrimi i tij nga lagështia dhe papastërtitë mund të kryhet duke kaluar produktin përmes një filtri shtesë.
Dimensionet e instalimit varen nga produktiviteti i tij, kur merrni metanol në sasinë 1-2 bombola në ditë, instalimi mund të vendoset në tavolinë.
Instalimi nuk kërkon pjesë të pakta, materiale dhe njohuri të veçanta, mund të bëhet në çdo garazh.
Përdorimi i metanolit tonë si karburant është një opsion i lirë për karburantin e motorëve me djegie të brendshme.
Për të optimizuar sa më shumë procesin e djegies së karburantit, është e mundur të instalohen pajisje shtesë në sistemin e karburantit ICE (pajisje për përzierjen dhe homogjenizimin e përzierjes së karburantit, gjenerimin e gazit të metanolit, etj.), por kjo nuk është për të gjithë. .
Në rastet kur toksiciteti i metanolit është shqetësues, mund të përdoret si lëndë djegëse automjetesh etanoli (alkool etilik), i marrë edhe nga gazi natyror. Etanoli ruan avantazhet e metanolit për motorin, por kostoja e prodhimit të etanolit dhe pajisjeve për prodhimin e tij është 2 herë më e lartë se për prodhimin e metanolit.
Benzina sintetike mund të merret nga substanca organike. Benzina mund të merret edhe nga gazi natyror si rezultat i reaksioneve katalitike. Numri i oktanit të benzinës që rezulton është deri në 95 njësi. Kur përdorni benzinë sintetike, nuk ka nevojë të bëni ndonjë ndryshim në sistemin e karburantit të makinës, cilësia e funksionimit të motorit nuk përkeqësohet dhe veshja e motorit nuk rritet, por procesi i marrjes së benzinës dhe vetë instalimi për prodhimin e benzinës është më e ndërlikuar dhe më e shtrenjtë se marrja e metanolit. Prodhimi i benzinës është 0,3 litra nga 1 m3 gaz natyror.
Zgjedhja e llojit të karburantit të përdorur është vetëm për pronarin e makinës.
Është e mundur të prodhohen instalime dhe katalizatorë për marrjen e karburantit jo vetëm nga gazi natyror, por edhe nga mbetjet e drurit dhe bimëve, plehu i kafshëve dhe jashtëqitjet e shpendëve.
Një mundësi tjetër për prodhimin artizanal të karburantit motorik është prodhimi i metanit. Ndryshe nga shumë gazra të ndezshëm, metani, edhe në presione të larta, nuk lëngëzohet dhe ndodhet në cilindra ose në një rrjet gazi në gjendje të gaztë.
Pothuajse 100% metani (me një sasi të vogël papastërtish të papastëruara) është gaz natyror që përdoret në kuzhinat e apartamenteve. Si lëndë djegëse për makinat, metani (që nuk duhet ngatërruar me gazrat e lëngshëm të ambalazhuar, propan dhe butan, të cilët përdoren gjithashtu gjerësisht si karburant automobilash) ka qenë prej kohësh i përhapur, si në Rusi ashtu edhe jashtë saj.
Metani është një lëndë djegëse me kalori të lartë. Për nga vlera kalorifike, 1 kg metan tejkalon 1 kg benzinë 1.2 herë, gazin e lëngshëm 1.6 herë. Dhe duke gjykuar nga vëllimi, vlera kalorifike e 1 m3 metan të gaztë është 1.29 herë më e lartë se 1 litër benzinë dhe pothuajse 1.8 herë më e lartë se 1 litër gaz i lëngshëm. Metani ka një vlerësim oktani prej 110, gjë që e bën atë të përshtatshëm për përdorim në motorët me një raport të lartë kompresimi. Metani është jo toksik dhe pa erë (për zbulimin e tij nga era, i shtohet posaçërisht një gaz me erë të fortë, etil mercaptan, i cili ka një erë të fortë të pakëndshme). Ndryshe nga gazi i lëngshëm (propan-butan), ai nuk grumbullohet në dhomën e pasagjerëve ose në bagazhin e një makine, pasi është 1.8 herë më i lehtë se ajri. Shkarkimet nga një motor metani janë miqësore me mjedisin, përmbajnë vetëm avuj uji dhe CO2 jo toksik. Para riparimit, kilometrazhi i motorit të metanit tejkalon kilometrazhin e motorit me benzinë. Me një ndryshim të vogël në motorin me djegie të brendshme, një motor nafte mund të funksionojë edhe me metan. Furnizimi me karburant i një makine me metan është shumë më i lirë se sa ta mbushësh atë me benzinë. Shumë makina tashmë janë të pajisura me pajisje LPG (LPG) për funksionimin me gaz të lëngshëm, shtimi i një cilindri me presion të lartë me reduktues në LPG, bën të mundur përdorimin e këtij mjeti për funksionimin e tij në metan.
Shqetësimi për mbushjen e një makine me metan qëndron kryesisht në faktin se ende nuk ka shumë stacione të karburantit me metan në Rusi dhe ato janë të vendosura kryesisht në qytete të mëdha. Jashtë vendit dhe vendet e CIS, tashmë lejohet të furnizohen makina nga rrjeti shtëpiak i gazit natyror, por në Rusi shërbimet e gazit nuk kanë dhënë ende leje për këtë.
Për banorët e qyteteve të vogla dhe fshatrave me oborre private, zgjidhja është përdorimi i impianteve të vogla të biogazit në shtëpi. Në impiantet e biogazit, biogazi mund të prodhohet nga të gjitha mbeturinat shtëpiake: plehu, jashtëqitjet e shpendëve, majat, gjethet, kashta, kërcelli i bimëve dhe mbetje të tjera organike të një ferme individuale. Nga përbërja kimike, biogazi është një përzierje e gazrave, e përbërë kryesisht nga metani (deri në 75%) dhe dioksidi i karbonit. Një impiant i thjeshtë i biogazit është i lehtë për t'u bërë vetë, përshkrimet e tyre janë në numër të madh në internet. Biogazi është një gaz i djegshëm dhe mund të përdoret si lëndë djegëse. Për të rritur vlerën e tij kalorifike, këshillohet që impianti i biogazit të plotësohet me një impiant të dioksidit të karbonit, i cili do të lejojë që biogazi të ndahet në metan të pastruar dhe CO2 dhe të përdoren gazrat që rezultojnë për qëllimin e synuar.
I njëjti kompresor me presion të lartë mund të përdoret për të mbushur cilindrat me metan ose CO2. Në rastin e përdorimit të një kompresori për mbushjen e një makine me metan, është më fitimprurëse ekonomikisht të blini një kompresor me kapacitet të vogël, pasi ai ka një kosto shumë më të ulët dhe bën më pak kërkesa në rrjetin elektrik të shtëpisë. Një kompresor me një kapacitet 1-2 m3 / orë (që korrespondon me konsumin e gazit natyror në një kazan ngrohjeje në një shtëpi private), i ndezur për funksionim të përhershëm, siguron që një cilindër i instaluar në një makinë të mbushet me metan. Për të përshpejtuar mbushjen e makinës me gaz, këshillohet të lidhni kompresorin me një bateri të përbërë nga disa cilindra oksigjeni, dioksidi karboni ose metani, nga e cila të mbushet cilindri në makinë.
Konsumi i energjisë elektrike për mbushjen e cilindrit me metan të kompresuar varet nga presioni përfundimtar i gazit në cilindër. Në një presion mbushjeje prej 200 atm. konsumi i energjisë elektrike është afërsisht 0.5 kWh për 1 m3 gaz të injektuar.
Kompresori i funksionimit duhet të jetë në një dhomë të ajrosur, banka e cilindrit duhet të jetë nën një tendë.
Për arsye sigurie, cilindrat, si për karburant ashtu edhe në makinë, duhet të testohen periodikisht me presion të shtuar. Për këtë qëllim, përdoret një provë hidraulike e cilindrave me ujë me furnizimin e presionit nga një pajisje e përbërë nga një cilindër me një kumar. Testi hidraulik për cilindra prej çeliku të derdhur kryhet me një presion prej 1,5 herë më të lartë se presioni i funksionimit. Koha e mbajtjes nën presion nuk është më pak se 10 minuta. Gjatë provës, me ekzaminim të kujdesshëm, kontrolloni cilindrin për shfaqjen e njollave të lagura në trupin e tij. Mungesa e njollave të lagura në cilindër, kur testohet me presion të shtuar, do të thotë që trupi i cilindrit nuk ka mikroçarje dhe garanton pronarin nga rastet e këputjes së cilindrit gjatë funksionimit të tij të mëtejshëm.
Vetitë e larta kundër goditjes së metanolit, kombinuar me mundësinë e prodhimit të tij nga lëndë të para jo vajore, bëjnë të mundur që ky produkt të konsiderohet si një komponent premtues me oktan të lartë të benzinës motorike. Shtimi optimal i metanolit është nga 5 në 20%; në përqendrime të tilla, përzierja benzinë-alkool karakterizohet nga veti të kënaqshme funksionale dhe jep një efekt të dukshëm ekonomik. Shtimi i metanolit zvogëlon nxehtësinë e djegies së karburantit dhe koeficientin stoikiometrik me ndryshime të parëndësishme në nxehtësinë e djegies së përzierjes.
Për shkak të ndryshimit në karakteristikat stoikiometrike, përdorimi i një aditiv metanol 15% (përzierje M15) në sistemin standard të furnizimit me energji elektrike çon në një varfërim të përzierjes ajër-karburant me rreth 7%. Në të njëjtën kohë, me futjen e metanolit, numri i oktanit të karburantit rritet (mesatarisht me 3-8 njësi për një aditiv 15%), gjë që bën të mundur kompensimin e përkeqësimit të performancës së energjisë duke rritur raportin e ngjeshjes. . Në të njëjtën kohë, metanoli përmirëson procesin e djegies së karburantit për shkak të formimit të radikalëve që aktivizojnë reaksionet e zinxhirit të oksidimit. Hetimet e djegies së përzierjeve benzinë-metanol në motorët me një cilindër me sisteme formimi të përzierjes standarde dhe shtresë pas shtrese kanë treguar se shtimi i metanolit redukton periudhën e vonesës së ndezjes dhe kohëzgjatjen e djegies së karburantit. Në këtë rast, largimi i nxehtësisë nga zona e reagimit zvogëlohet, dhe kufiri i varfërimit të përzierjes zgjerohet dhe bëhet maksimal për metanolin e pastër.
Veçoritë e vetive funksionale të metanolit manifestohen gjithashtu kur përdoret në një përzierje me benzinë. Për shembull, efikasiteti efektiv i motorit dhe fuqia e tij rriten, por efikasiteti i karburantit përkeqësohet. Sipas të dhënave të marra në një instalim me një cilindër, në e = 8.6 dhe n = 2000 min-1 për një përzierje të M20 (20% metanol) në rajonin k = 1.0-1.3, efikasiteti efektiv rritet me rreth 3 %, fuqia - me 3-4%, dhe konsumi i karburantit rritet me 8-10%.
Për të ndezur të ftohtë motorin me një përmbajtje të lartë metanoli në përzierjen e karburantit ose temperatura të ulëta, përdoren ngrohje elektrike të ajrit ose përzierjes ajër-karburant, riqarkullim i pjesshëm i gazrave të nxehtë të shkarkimit, aditivë në karburantin e përbërësve të paqëndrueshëm dhe masa të tjera.
Shtimi i metanolit në benzinë në përgjithësi përmirëson toksicitetin e automjeteve. Për shembull, në studimet e kryera në një grup prej 14 makinash me kilometrazh nga 5,000 deri në 120,000 km, shtimi i metanolit 10% ndryshoi emetimet e hidrokarbureve me 41% lart dhe poshtë me 26%, që mesatarisht arriti në 1% rritje. ¬nia. Në të njëjtën kohë, emetimet e CO dhe NOx janë ulur mesatarisht përkatësisht me 38 dhe 8%, për të gjithë grupin e automjeteve.
Një nga problemet më serioze që pengon përdorimin e aditivëve të metanolit është qëndrueshmëria e ulët e përzierjeve benzinë-metanol dhe veçanërisht ndjeshmëria e tyre ndaj ujit. Dallimi në densitetin e benzinës dhe metanolit dhe tretshmëria e lartë e këtij të fundit në ujë çojnë në faktin se futja e sasive të vogla të ujit në përzierje çon në shtresimin e menjëhershëm të tij dhe reshjen e fazës ujë-metanol. Tendenca për delaminim rritet me uljen e temperaturës, rritjen e përqendrimit të ujit dhe uljen e përmbajtjes aromatike në benzinë. Për shembull, me një përmbajtje prej 0,2 deri në 1,0% (vol.) të ujit në përzierjen e karburantit, temperatura e delaminimit rritet nga -20 në + 10 ° C, domethënë, një përzierje e tillë është praktikisht e papërshtatshme për funksionim. Më poshtë janë përqendrimet kufizuese të ujit Ccr në përzierjet e ndryshme benzinë-metanol:
Për të stabilizuar përzierjet benzinë-metanol, përdoren aditivë - propanol, izopropanol, izobutanol dhe alkoole të tjera. Me një përmbajtje uji prej 600 ppm, turbullimi i një përzierjeje konvencionale M15 fillon tashmë në -9 ° C, në -17 ° C, përzierja shtresohet dhe në -20 ° C, ndodh destabilizimi pothuajse i plotë. Shtimi i 1% izopropanol redukton temperaturën e ndarjes me pothuajse 10 ° C, ndërsa shtimi i 25% ruan stabilitetin e përzierjeve M15 edhe me një përmbajtje të ulët të përbërjeve aromatike në benzinë deri në pothuajse -40 ° C në një gamë të gjerë përmbajtjen e ujit.
Për shkak të kostos së lartë dhe prodhimit të kufizuar të stabilizuesve për përzierjet benzinë-metanol, u propozua përdorimi i një përzierje alkoolesh, kryesisht izobutanol, propanol dhe etanol. Një aditiv i tillë stabilizues mund të merret në një cikël të vetëm teknologjik të prodhimit të përbashkët të metanolit dhe alkooleve më të larta. Shtimi i sasive edhe të vogla të metanolit ndryshon përbërjen fraksionale të karburantit. Si rezultat, tendenca për formimin e prizave të avullit në linjat e furnizimit me karburant rritet, megjithëse me metanolin e pastër kjo praktikisht përjashtohet për shkak të nxehtësisë së lartë të avullimit. Sipas llogaritjeve, për një përzierje 10% të metanolit me benzinë, formimi i prizave të avullit është i mundur në temperaturat e ambientit me 8-11 ° C më të ulëta se sa për karburantin bazë. Korrigjimi i përbërjes së pjesshme të karburantit bazë është i mundur duke reduktuar përmbajtjen e përbërësve të lehtë, duke marrë parasysh shtimin e mëvonshëm të metanolit.
Aktiviteti korroziv i përzierjeve benzinë-metanol është shumë më i ulët se ai i metanolit të pastër, por në disa raste është i rëndësishëm dhe varet fuqishëm nga prania e ujit. Për shembull, në përzierjet që përmbajnë 10-15% metanol, çeliku, bronzi dhe bakri nuk korrodohen, ndërsa alumini korrodohet ngadalë me një ndryshim të ngjyrës.
Jashtë vendit, në motorët me karburatorë, janë përdorur në praktikë përzierjet e etanolit 10-20% me benzinat e naftës, të quajtura "gazohol". Sipas standardit ASTM, i zhvilluar nga Komisioni Kombëtar i Karburanteve të Alkoolit të SHBA-së, gasohol me 10% etanol karakterizohet nga parametrat e mëposhtëm: dendësia 730-760 kg / m3, diapazoni i temperaturës së vlimit 25-210 ° C, nxehtësia e djegies 41,9 MJ / kg, nxehtësia e avullimit 465 kJ / kg, presioni i avullit të ngopur (38 ° C) 55–110 kPa, viskoziteti (-40 ° C) 0,6 mm2 / s, koeficienti stekiometrik 14. Kështu, nga shumica e parametrave, benzina korrespondon me benzinat motorike .
Kur përdorni etanol të ujitur në kushte të temperaturave të ulëta të ambientit, për të parandaluar shtresimin, është e nevojshme të futen stabilizues në përzierje, si propanol, sec-propanol, izobutanol, etj. Kështu, shtimi i 2,5-3,0% të izobutanolit siguron qëndrueshmëria e përzierjes së etanolit, që përmban 5% ujë, me benzinë në temperatura deri në -20 ° C.
Gasohol është më i përhapur në Brazil, ku, që nga viti 1975, është kryer një program qeveritar për përdorimin e burimeve të rinovueshme të lëndëve të para bimore për prodhimin e etanolit dhe përdorimin e tij si lëndë djegëse automjetesh. Numri i makinave që qarkullonin me etanol dhe gazohol në këtë vend ishte në vitin 1980. 2411 dhe 775 mijë copë. përkatësisht. Deri në vitin 2000, nga flota e parashikuar e makinave të pasagjerëve në Brazil, 19-24 milion njësi. në karburantet e alkoolit duhet të operohen nga 11 në 14 milion. Në Shtetet e Bashkuara në 1000 dispenzues në 20 shtete, makinat mbushen me gazohol që përmban 10-20% etanol.
Në vendet evropiane me kapacitet të kufizuar për prodhimin e etanolit dhe me kosto të lartë të tij, më shumë interes tregohet për përdorimin e aditivëve të metanolit. Përdorimi më i madh i metanolit si lëndë djegëse motorike dhe përbërësve të tij është marrë në Republikën Federale të Gjermanisë. Si pjesë e një programi kërkimor federal trevjeçar për burimet alternative të energjisë në periudhën 1979-1982. në Republikën Federale të Gjermanisë, më shumë se 1000 automjete përdoreshin me lëndë djegëse alternative, kryesisht metanol dhe përzierje benzinë-metanol. Për të operuar në përzierjen M15, u konvertuan 850 automjete, në përzierjen M100-120 dhe 100 automjete me karburant dizel me shtimin e metanolit. Përzierja M100 është 95% metanol, 5% e mbetur përfshin fraksione të lehta të benzinës (zakonisht izopentan), të cilat janë të nevojshme për të lehtësuar ndezjen e motorit. Për funksionimin e dimrit, përmbajtja e fraksioneve të benzinës rritet në 8-9%, ndërsa përmbajtja e ujit në përzierje lejohet jo më shumë se 1%.
Një përzierje e M15 prej 85% të fraksioneve të benzinës përmban të paktën 45% hidrokarbure aromatike; përmbajtja e plumbit tetraetil në përzierje nuk kalon 0,15 g / kg, dhe përmbajtja e ujit është brenda 0,10% (praktikisht 0,05-0,06%). Përzierja M15 përmban gjithashtu aditivë kundër korrozionit.
Në një numër vendesh, metil tert-butil eteri (MTBE) përdoret si një aditiv që zgjeron burimet e benzinës me oktan të lartë. Efikasiteti i tij kundër goditjes është 3-4 herë më i lartë se ai i benzinës alkil, për shkak të së cilës është e mundur të merret një gamë e gjerë benzinash pa plumb me oktan të lartë me ndihmën e eterit. Metil tert-butil eteri karakterizohet nga parametrat e mëposhtëm: dendësia 740 - 750 kg / m3, pika e vlimit 48 - 55 ° С, presioni i avullit të ngopur (25 ° С) 32,2 kPa, nxehtësia e djegies 35,2 MJ / kg, numri oktan 95 -110 (metoda motorike) dhe 115-135 (metoda e kërkimit). Eteri shfaq efikasitetin më të madh kundër goditjes në përbërjen e benzinës së drejtpërdrejtë dhe reformimin katalitik të mënyrës së zakonshme.
Benzinat shtëpiake A-76 dhe Ai-92 me shtesa përkatësisht 8 dhe 11% metil tert-butil eter, plotësojnë kërkesat e GOST 2084-77 në të gjitha aspektet dhe treguan performancën më të mirë për sa i përket një sërë metodash të vlerësimit të kualifikimit. Benzinat me aditivë eter karakterizohen nga cilësi të mira të nisjes dhe me shpejtësi më të ulëta të motorit kanë një numër oktanesh më të lartë në krahasim me benzinat komerciale.
Treguesit e efikasitetit të karburantit dhe fuqisë së motorit kur funksionojnë me benzinë me eter janë në nivelin e benzinës komerciale. Në këtë rast, toksiciteti i gazrave të shkarkimit reduktohet disi, kryesisht për shkak të reduktimit të emetimeve të monoksidit të karbonit. Ndryshimet dhe parregullsitë në gjendjen dhe funksionimin e sistemeve të motorit kur përdorni benzinë me eter nuk vërehen.