reference Information
Produktionen af miljøvenlig benzin, der lever op til stadigt strengere standarder, nødvendiggør store investeringer i modernisering af eksisterende isomeriseringsanlæg og konstruktion af nye faciliteter til produktion af bilkomponenter.
Relevans af benzinisomeriseringsanlæg. Miljøvenlig benzin. Økologisk brændstof.
Blandt alle processer til fremstilling af bilkomponenter har processen med isomerisering af lette benzinfraktioner opnået den største popularitet i de seneste år. Dette skyldes en række faktorer og indikatorer ( tabel 1).
I lande med teknisk udviklet olieraffinering har isomeriseringsprocessen altid haft stor betydning. Men med indførelsen af strenge miljøstandarder for indholdet af benzen og aromatiske kulbrinter i motorbenzin er kravene til isomeriseringsteknologi steget markant og kommer ned til følgende:
- Opnåelse af et isomerat med et oktantal fra 85 til 92 point (RON);
- Vægtning af råvarer og isomerat;
- Høj driftssikkerhed, modstandsdygtighed over for mikrourenheder og katalysatorregenererbarhed;
- Optimering af kapital- og driftsomkostninger.
Tabel 1. Faktorer for investeringsattraktivitet ved benzinisomeriseringsprocessen
I Rusland og landene i det tidligere USSR begyndte brugen af benzinisomerisering i olieraffinering meget senere. Ved udgangen af 2013 var ti Isomalk-2 let benzinfraktions-isomeriseringsanlæg i drift. Grafen nedenfor viser dynamikken i lanceringen af benzinisomeriseringsanlæg i Rusland.
Kan bilbrændstof være miljøvenligt?
Dette spørgsmål bliver mere og mere relevant i det moderne samfund.
Vejtransport forårsager uoprettelig skade på miljøet. I Rusland kommer 89% ud af 35 millioner tons skadelige emissioner fra forskellige køretøjer fra biler, 8% fra jernbaner, 2% fra lufttransport og 1% fra vandtransport.
Andelen af emissioner fra motorkøretøjer i den samlede mængde af luftforurening i luften i gennemsnit i landet i dag er 43%, og i Moskva er det dobbelt så meget. Økologisk ugunstige områder optager omkring 15 procent af landets territorium, hvor omkring 70 % af befolkningen bor. Koncentrationsniveauet af nitrogenoxider, kulstof og andre skadelige stoffer på gaderne i store russiske byer er 10-18 gange højere end de maksimalt tilladte koncentrationer.
Hovedparten af emissionerne af skadelige stoffer til atmosfæren sker med udstødningsgasser fra forbrændingsmotorer. Således optager kun én personbil årligt i gennemsnit mere end 4 tons ilt fra atmosfæren og udleder cirka 800 kg kuloxider, cirka 40 kg kvælstofoxider og knap 200 kg forskellige kulbrinter med udstødningsgasser. Udstødningsgasser fra motorer indeholder en kompleks blanding, der er mere end to hundrede komponenter, herunder mange kræftfremkaldende stoffer, for eksempel blyoxider, tetraethylbly osv.
For at løse miljøproblemer har næsten alle udviklede lande i verden truffet foranstaltninger til at regulere emissioner af skadelige komponenter i køretøjers udstødningsgasser til atmosfæren, og transportens miljøvenlighed på designstadiet er på niveau med dets forbrugerkvaliteter og sikkerhed. Således er der i øjeblikket indført Euro-4-standarder i USA og EU-lande, som har skærpet kravene til maksimalt tilladte koncentrationer af skadelige stoffer i køretøjers udstødningsgas markant de seneste 10 år.
Benziner, der opfylder Euro-4- og Euro-5-standarderne, er ikke kun kendetegnet ved høje miljøparametre, men også af forbedrede forbrugeregenskaber, som omfatter: detonation, motorkraft, motorslidhastighed, soddannelse, korrosive effekter på motoren osv. .
Introduktionen af EURO-4-standarden på vejen til at skabe miljøvenligt brændstof har fuldt ud bevist sin effektivitet til at beskytte miljøet ( ris. 1). Ifølge Europa-Kommissionen er det gennemsnitlige indhold af CO, nitrogenoxid (NOx) og blyforbindelser i udstødningen fra biler, der kører i EU-landene, faldet mere end 4 gange, og indholdet af bikarbonater i perioden fra 1995 til 2010. og flygtige organiske stoffer (VOC), svovldioxidgas og benzen - mere end 5 gange ( ris. 2).
Rusland er betydeligt bagud med at løse problemet med miljøvenligt brændstof, hvilket dataene tydeligt viser Tabel 1a.
Figur 1. Emissioner af de vigtigste giftige komponenter i motorkøretøjer
Figur 2. Dynamik af ændringer i mængden af emissioner over tid
Tabel 1a. Forholdet mellem forurenende emissioner fra motorkøretøjer i Rusland og Europa
Krav til den miljømæssige renhed af bilbrændstof i Rusland er reguleret af særlige tekniske forskrifter "Om kravene til bil- og luftfartsbenzin, diesel og marinebrændstof, jetbrændstof og fyringsolie", som blev godkendt ved dekret fra den russiske regering nr. 11 af 27. februar 2008.
Forordningen fastsætter obligatoriske krav til miljøsikkerhed af brændstoffer, der overholder kravene i Europa-Parlamentets og Rådets direktiver 2003/17/ES og 98/70ES (de såkaldte Euro 2, 3, 4, 5 standarder). Tekniske forskrifter fastlægger de mindst tilladte kemiske og fysiske parametre for motorbenzin og dieselbrændstof (se. tabel 2), samt tidspunktet for ophør af produktion af brændstof af en eller anden miljøklasse.
Tabel 2. Minimum tilladte kemiske og fysiske parametre for motorbenzin og dieselbrændstof
Den kommende ikrafttræden af kravene til tekniske forskrifter svarende til Euro-4 og 5 specifikationer er objektivt set blevet et seriøst incitament til at øge mængden af investeringer i moderniseringen af de vigtigste teknologiske processer i russiske raffinaderier.
Overgangen af den russiske olieraffineringsindustri til produktion af miljøvenligt bilbrændstof kræver grundlæggende ændringer i produktionsteknologier til høje økonomiske omkostninger.
For at sikre en radikal forbedring af kvaliteten af motorbenzin følgende opgaver skal løses:
- at reducere indholdet af svovlforbindelser i benzinkomponenter til et niveau, hvor det er muligt at fremstille kommerciel benzin med et svovlindhold på højst 50 (10) ppm;
- dearomatisering af komponenter og begrænsning af indholdet af olefiniske og aromatiske carbonhydrider (primært benzen) til Euro-3 og Euro-4 standarder;
- brug af oxygenater (alkoholer og ethere), rengøringsmidler og multifunktionelle tilsætningsstoffer i motorbenzin.
I øjeblikket er overholdelse af europæiske standarder for motorbrændstof, der præsenteres på det russiske marked, sikret gennem brug af fabrikanter af et særligt anti-bankadditiv - methyl-tert-butylether (MTBE). Dette additiv er også meget udbredt i EU-lande og har en positiv effekt på motoren: ilten i MTBE sikrer fuldstændig forbrænding og reducerer derved CO- og CH-emissioner. Et øget indhold af MTBE fører imidlertid til et fald i effekt, en stigning i nitrogenoxidemissioner og accelererer også korrosionsprocessen, derfor bør andelen af MTBE ifølge europæiske standarder ikke overstige 15%. Derudover er MTBE en dyr komponent, og dens anvendelse påvirker prisegenskaberne for benzin produceret i henhold til europæiske standarder negativt - stigningen i prisen sammenlignet med konventionel højoktanbenzin er 10%.
En af de mest relevante måder at opnå brændstofkvalitet i overensstemmelse med europæiske kvalitetsstandarder Euro-4 og Euro-5 er opførelsen af isomeriseringsanlæg. Brugen af isomeriseringsteknologier i produktionen af benzin gør det muligt at reducere mængden af MTBE-forbrug, hvilket igen fører til en reduktion i omkostningerne og dermed prisen på benzin til slutforbrugerne.
Målproduktet for isomeriseringsenheden er et isomerizat, hvori der ikke er benzen og andre aromatiske kulbrinter, ingen olefiner, ingen svovl, nitrogen, tungmetaller, og oktantallet varierer fra 83 til 92 point ifølge forskningsmetoden, afhængigt af procesforløbsskemaerne.
Således er isomerisering af lette benzinfraktioner i øjeblikket en af de mest populære processer, der sikrer produktion af miljøvenlig motorbenzin. Vi har oparbejdet omfattende industriel erfaring i brugen af forskellige teknologier og teknologiske ordninger. Men forbedringen af katalysatorer og teknologier fortsætter konstant.
I det 21. århundrede bliver isomeriseringsteknologi baseret på sulfaterede oxidkatalysatorer stadig mere populær.
Oplysningerne i dette afsnit er kun til referenceformål og er samlet fra forskellige litteraturkilder. Du finder information om produkter og tjenester fra NPP Neftekhim LLC i sektionerne "
Transportens afgørende indflydelse på miljøet kræver særlig opmærksomhed omkring brugen af nye miljøvenlige brændstoffer. Disse omfatter først og fremmest flydende eller komprimeret gas.
I verdenspraksis er komprimeret naturgas, der indeholder mindst 85 % metan, mest udbredt som motorbrændstof.
Brugen af tilhørende petroleumsgas er mindre almindelig; som er en blanding af hovedsageligt propan og butan. Denne blanding kan være i flydende tilstand ved almindelige temperaturer under tryk op til 1,6 MPa. For at erstatte 1 liter benzin kræves 1,3 liter flydende gas, og dens økonomiske effektivitet i forhold til ækvivalente brændstofomkostninger er 1,7 gange lavere end for komprimeret gas. Det skal bemærkes, at naturgas, i modsætning til petroleumsgas, ikke er giftig.
Analysen viser, at brugen af gas reducerer udledningen af: kuloxider - med 3-4 gange; nitrogenoxider - 1,5-2 gange; kulbrinter (metan ikke medregnet) - 3-5 gange; sodpartikler og svovldioxid (røg) fra dieselmotorer - 4-6 gange.
Ved drift på naturgas med et luftoverskudsforhold a=1,1, udgør emissioner af PAH'er dannet i motoren under forbrænding af brændstof og smøreolie (inklusive benz(a)pyren) 10 % af emissionerne ved drift på benzin. Motorer, der kører på naturgas, opfylder allerede alle moderne standarder for indholdet af gasformige og faste komponenter i udstødningsgasser.
|
Giftige udstødningskomponenter |
|||||
|
Type brændstof |
(ingen metan) |
Benzopyren |
|||
|
Benzin (motorer med neutralisator) | |||||
|
Dieselbrændstof | |||||
|
Gas+diesel | |||||
|
Propan-butan | |||||
|
natur, komprimeret | |||||
Der bør lægges særlig vægt på emissioner af kulbrinter, der undergår fotokemisk oxidation i atmosfæren under påvirkning af ultraviolet bestråling (accelereret i nærvær af NO x). Produkterne af disse oxidative reaktioner danner den såkaldte smog. I benzinmotorer kommer hovedmængden af kulbrinteemissioner fra ethan og ethylen, og i gasmotorer fra metan. Dette skyldes, at denne del af emissionerne fra benzinmotorer dannes som følge af revnedannelse af benzindampe i den uforbrændte del af blandingen ved høje temperaturer, og i gasmotorer undergår uforbrændt metan ingen omdannelser.
Umættede kulbrinter, såsom ethylen, oxideres lettest under påvirkning af ultraviolet bestråling. Mættede kulbrinter, herunder metan, er mere stabile pga kræver hårdere (kortbølget) stråling til en fotokemisk reaktion. I spektret af solstråling har den komponent, der initierer oxidationen af metan, en så lav intensitet sammenlignet med initiatorerne til oxidationen af andre kulbrinter, at der praktisk talt ikke forekommer nogen oxidation af metan. Derfor er der i en række landes restriktive automobilemissionsstandarder taget højde for kulbrinter uden metan, selvom omdannelsen udføres til metan.
På trods af det faktum, at mængden af kulbrinter i udstødningsgasserne fra motorer, der bruger gasmotorbrændstof, viser sig at være den samme som i benzinmotorer, og i gasdieselmotorer er den ofte højere, er effekten af luftforurening med disse komponenter, når at bruge gasbrændstof er flere gange mindre end med væske.
Det er også vigtigt at huske på, at når du bruger gasbrændstof, øges motorens effekt med 1,4-1,8 gange; levetid for tændrør - 4 gange og motorolie - 1,5-1,8 gange; eftersyn kilometertal - 1,5-2 gange. Samtidig reduceres støjniveauet og tankningstiden med 3-8 dB. Alt dette sikrer en hurtig tilbagebetaling af omkostningerne ved at skifte køretøjer til gasmotorbrændstof.
Specialisters opmærksomhed henledes på sikkerhedsspørgsmålene ved brug af gasmotorbrændstof. Generelt dannes en eksplosiv blanding af gasbrændstoffer med luft i koncentrationer på 1,9-4,5 gange. Gaslækager gennem løse forbindelser udgør dog en vis fare. I denne henseende er flydende petroleumsgas den farligste, fordi tætheden af dens damp er større end luftens, og for trykluft er den mindre (henholdsvis 3: 1,5: 0,5). Følgelig stiger lækager af komprimeret gas, efter at de har forladt lækager, opad og fordamper, mens lækager af flydende gas danner lokale ophobninger og ligesom flydende petroleumsprodukter "spild", som ved antændelse øger brandkilden.
Ud over flydende eller komprimeret gas forudser mange eksperter en stor fremtid for flydende brint, som et næsten ideelt motorbrændstof set ud fra et miljømæssigt synspunkt. For blot et par årtier siden virkede brugen af flydende brint som brændstof ret fjernt. Derudover plettede den tragiske død af det brintfyldte luftskib HindenburT på tærsklen til Anden Verdenskrig så det offentlige omdømme som "fremtidens brændstof", at det blev fjernet fra alvorlige projekter i lang tid.
Den hurtige udvikling af rumteknologi tvang os igen til at vende os til brint, denne gang flydende, som et næsten ideelt brændstof til udforskning og udvikling af verdensrummet. Der er dog stadig komplekse tekniske udfordringer forbundet med både egenskaberne ved selve brint og dets produktion. Som brændstof til transport er brint mere bekvemt og sikrere at bruge i flydende form, hvor det pr. kilogram er 8,7 gange mere kalorieholdigt end petroleum og 1,7 gange flydende metan. Samtidig er densiteten af flydende brint næsten en størrelsesorden lavere end petroleums, hvilket kræver væsentligt større tanke. Derudover skal brint opbevares ved atmosfærisk tryk ved en meget lav temperatur - 253 grader Celsius. Derfor behovet for passende varmeisolering af tankene, hvilket også medfører ekstra vægt og volumen. Den høje temperatur ved brintforbrænding fører til dannelse af en betydelig mængde miljøskadelige nitrogenoxider, hvis oxidationsmidlet er luft. Og endelig det berygtede sikkerhedsproblem. Det er stadig alvorligt, selvom det nu anses for at være væsentligt overdrevet. Særligt skal nævnes brintproduktion. Næsten de eneste råvarer til at producere brint i dag er de samme fossile brændstoffer: olie, gas og kul. Derfor kan et sandt gennembrud i verdens brintbaserede brændstofbase kun opnås ved fundamentalt at ændre produktionsmetoden, når vand bliver udgangsmaterialet, og den primære energikilde er Solen eller kraften fra faldende vand. Brint er fundamentalt overlegent i forhold til alle fossile brændstoffer, inklusive naturgas, i sin reversibilitet, det vil sige sin praktiske uudtømmelighed. I modsætning til brændstoffer udvundet fra jorden, som går tabt uigenkaldeligt efter forbrænding, udvindes brint fra vand og brænder tilbage til vand. For at få brint fra vand er det naturligvis nødvendigt at bruge energi, meget mere end hvad der så kan bruges under dets forbrænding. Men det betyder ikke nævneværdigt, hvis de såkaldte primære energikilder til gengæld er uudtømmelige og miljøvenlige.
Et andet projekt er også under udvikling, hvor Solen bruges som en kilde til primær energi. Det er beregnet, at vores stjerne ved breddegrader på ± 30-40 grader opvarmes cirka 2-3 gange mere end på mere nordlige breddegrader. Dette forklares ikke kun af Solens højere position på himlen, men også af den lidt tyndere atmosfære i Jordens tropiske områder. Men næsten al denne energi forsvinder hurtigt og forsvinder. At opnå flydende brint ved hjælp af det er den mest naturlige måde at akkumulere solenergi på med dens efterfølgende levering til de nordlige områder af planeten. Og det er ikke tilfældigt, at forskningscentret organiseret i Stuttgart har det karakteristiske navn "Solar Hydrogen - Fremtidens Energikilde." Installationer, der akkumulerer sollys, forventes ifølge dette projekt at blive placeret i Sahara. Den således koncentrerede himmelvarme vil blive brugt til at drive dampturbiner, der genererer elektricitet. De øvrige dele af ordningen er de samme som i den canadiske version, med den eneste forskel, at flydende brint leveres til Europa via Middelhavet. Den grundlæggende lighed mellem begge projekter, som vi ser, er, at de er miljøvenlige på alle stadier, inklusive selv transport af flydende gas med vand, da tankskibe igen kører på brintbrændstof. Allerede nu producerer sådanne verdensberømte tyske virksomheder som Linde og Messergrisheim, beliggende i München-området, alt det nødvendige udstyr til produktion, fortætning og transport af flydende brint, med undtagelse af kryogene pumper. En stor erfaring i brugen af flydende brint i raket- og rumteknologi er blevet akkumuleret af MBB-virksomheden, der er beliggende i München og deltager i næsten alle prestigefyldte vesteuropæiske rumudforskningsprogrammer. Virksomhedens forskningsudstyr inden for kryogenik bruges også på amerikanske rumfærger. Det kendte tyske flyselskab Deutsche Airbus er ved at udvikle verdens første airbus, der flyver på flydende brint. Ud over miljøhensyn er brugen af flydende brint i konventionel og supersonisk luftfart at foretrække af andre årsager. Alt andet lige er flyets startvægt således reduceret med cirka 30 %. Dette giver dig igen mulighed for at forkorte startkørslen og gøre startkurven stejlere. Som følge heraf reduceres støjen - det er svøbe for moderne lufthavne, ofte beliggende i tætbefolkede områder. Det er også muligt at reducere flyets modstand ved kraftigt at afkøle dets næsedele, der møder luftstrømmen.
Alt ovenstående giver os mulighed for at konkludere, at overgangen til brintbrændstof, primært i luftfarten og derefter i landtransport, vil blive en realitet i de første år af det nye århundrede. På dette tidspunkt vil tekniske problemer være overvundet, mistillid til brint som en alt for farlig type brændstof vil være fuldstændig elimineret, og den nødvendige infrastruktur vil blive skabt.
Eksperter fra forskellige lande udfører forskning inden for brug af nye typer brændstof og energikilder i vejtransport. Dette skyldes en markant stigning i antallet af køretøjer og stigende miljøforurening.
De mest effektive og lovende typer motorbrændstof omfatter naturgas, brint, propan-butanblanding, methanol osv.
Et lovende bilbrændstof er enhver kemisk energikilde, hvis brug i traditionelle eller nyudviklede bilmotorer til en vis grad gør det muligt at løse energiproblemet og reducere den skadelige påvirkning af miljøet. På baggrund heraf formuleres fem hovedbetingelser for udsigterne til nye energikilder:
tilgængelighed af tilstrækkelige energiressourcer;
mulighed for masseproduktion;
teknologisk og energimæssig kompatibilitet med transportkraftværker;
acceptable giftige og økonomiske indikatorer for energiforbrugsprocessen;
sikkerhed og uskadelighed ved drift.
Der er flere forskellige klassifikationer af lovende bilbrændstoffer. Af stor praktisk interesse er energiklassificeringen, som er baseret på kalorieindholdet i traditionelt flydende kulstofbrændstof.
Traditionelt flydende kulbrintebrændstof har den højeste energitæthed, så en bil, der kører på den, har en lille størrelse og vægt af brændstoftanken og brændstofudstyret og kræver ikke et komplekst brændstoftankning og opbevaringssystem. Kulbrintegasser og brint har en højere masseenergiintensitet, men på grund af deres lave tæthed har de væsentligt dårligere volumetriske energiindikatorer. Derfor er brugen af disse brændstoffer kun mulig i en komprimeret eller flydende tilstand, hvilket i nogle tilfælde komplicerer bilens design betydeligt.
Brint brændstof. Der stilles store forhåbninger til brintbrændstof som fremtidens brændstof. Dette skyldes dets høje energiindikatorer, fraværet af de fleste giftige stoffer i forbrændingsprodukter og en praktisk talt ubegrænset råvarebase. Den lovende udvikling af energi er forbundet med brint.
Med hensyn til masseenergiintensitet overstiger brint kulbrintebrændstoffer med ca. 3 gange; alkoholer - 5-6 gange. Men på grund af dens meget lave tæthed er dens energitæthed lav. Brint har en række egenskaber, der gør det meget vanskeligt at bruge: det bliver flydende ved 24K; har høj diffusionsevne; stiller øgede krav til kontakt med materialer og er eksplosiv. Men på trods af dette arbejder forskere i mange lande på at skabe biler, der kører på brintbrændstof. Talrige ordninger for dets mulige brug i en bil er opdelt i to grupper: brint som hovedbrændstof og som et additiv til moderne motorbrændstoffer. Den største vanskelighed ved brug af brint i flydende tilstand er dens lave temperatur. Typisk transporteres flydende brint i kryogene tanke med dobbeltvægge, hvor mellemrummet er fyldt med isolering. For sikker drift af flydende brint er fuldstændig forsegling af brændstofforsyningssystemet og tilvejebringelse af aflastning af overtryk nødvendig.
Brintteknologi, brintenergi - de taler man mere og mere insisterende om af den grund, at dette kemiske grundstof er grundlaget for det eneste brændstof, man kender i dag, og som ikke danner det berygtede kulilte under forbrændingen og derfor er det mindst miljøbelastende. Derudover er dens reserver i naturen praktisk talt uudtømmelige. Derfor har man i mange år forsøgt at bruge brint til forbrændingsmotorer. Tilbage i 1930'erne arbejdede Moscow Automotive Institute, Bauman Moscow State Technical University og en række andre institutter i denne retning.
Under den store patriotiske krig blev ideen om brintbrændstof praktisk taget anvendt på biler i luftforsvarsstyrkerne på Leningrad-fronten.
I efterkrigsårene brugte akademiker E. A. Chudakov og professor I. L. Varshavsky brint til at drive en encylindret motor i Automotive Laboratory ved USSR Academy of Sciences. Akademiker V.V. Struminsky og andre forskere studerede dette problem. Forsøgene var dog ikke udbredt på det tidspunkt. De blev mere relevante og genoptog senere. Kun i USA i 1976. 15 eksperimentelle designgrupper foretog forskning om dette emne, som skabte 42 typer "brint"-motorer. Lignende søgninger er blevet iværksat af forskere fra Tyskland og Japan.
Så stor interesse for brint som brændstof forklares ikke kun af dets miljømæssige fordele, men også af dets fysiske og kemiske egenskaber: dets brændværdi er tre gange højere end for olieprodukter, brændbarheden af blandingen med luft har vide grænser, brint har en høj flammeudbredelseshastighed og lav antændelsesenergi er 10-12 gange lavere end benzin.
I vores land udfører mange forskningscentre aktivt omfattende arbejde med brugen af brint til bilmotorer.
Metoden til at opnå dette kemiske element ved hjælp af såkaldte energilagrende stoffer er blevet udviklet i detaljer af Institute of Mechanical Engineering Problems fra Academy of Sciences of Ukraine, som også udfører grundlæggende forskning i forbrændingsprocesserne af brint-luft og benzin -brint-luftblandinger, og udvikler skematiske diagrammer af en bils kraftværk med forskellige metoder til opbevaring af nyt brændstof ombord.
Brint som motorbrændstof har nogle funktioner på grund af dets egenskaber. Brede brændbarhedsgrænser giver bedre kontrol over motordriftsprocessen. Som et resultat er det muligt at øge effektiviteten ved delvise belastninger - en tilstand, hvor en bilmotor "lever" i ret lang tid. Brændværdien af en homogen blanding af brint med luft er lavere end for benzin. Derfor afhænger styrken af en brintmotor i højere grad end ved brug af benzin af metoden til blandingsdannelse.
Undersøgelser af detonationsmodstanden af benzohydrogen-luft og brint-luft-blandinger har vist, at deres tendens til detonation i høj grad afhænger af overskudsluftforholdet. Og i denne forbindelse, når man bruger brint som brændstof, er der identificeret andre mønstre end for benzin. En undersøgelse af driften af motorer, der kører på hydrogen-luft- og benzin-brint-luft-blandinger, viste høj stabilitet af arbejdsprocessen. Sammenligner man grænserne for ændring i den optimale tændingstidspunkt, når man arbejder på brint og benzin, kan man bemærke, at det i det første tilfælde afhænger væsentligt af overskydende luftkoefficient. Når blandingen beriges, falder den mest gunstige tændingstidsvinkel betydeligt. Derfor, når motoren kører på brint, har motoren brug for andre justeringer af denne parameter.
Endelig, når brint afbrændes, indeholder udstødningsgasserne ikke skadelige komponenter som CO, kulbrinter og PbO. Der er kun én giftig komponent tilbage i udstødningen - NEJ (og så i mindre mængder, end når man kører på benzin). Ved brug af brint som tilsætningsstof reduceres indholdet af skadelige komponenter kraftigt på grund af fuldstændig forbrænding. Derudover reduceres behovet for at bruge skadelige anti-bank blytilsætningsstoffer til benzin.
Eksperimenter har vist, at forbrændingsmotorer med succes kan fungere både på ren brint og på en blanding af det med benzindamp. Det er mærkeligt, at selv en tilsætning på 10 % (af mængden af forbrugt brændstof) af brint kan have en betydelig indvirkning, reducere toksiciteten af udstødningsgasser og forbedre den økonomiske ydeevne. Det udvider kraftigt blandingens brændbarhedsgrænser, hvilket skaber betingelser for effektiv regulering af forbrændingsprocessen. I praksis betyder det mulighed for stabil drift på meget magre benzin-brint-luft-blandinger med et stort luftoverskudsforhold, hvilket sikrer betydelige besparelser i benzin. I betragtning af det faktum, at motoren i bymiljøer kører op til 30 % af tiden i tomgang eller i dellast tilstand, kan man forestille sig de økonomiske fordele ved at bruge brint. Og motordrift ved høje overskydende luftforhold ledsages af næsten fuldstændig forbrænding af blandingen, og derfor er der ingen giftige komponenter i udstødningsgasserne. Institute of Mechanical Engineering Problemer ved Academy of Sciences of Ukraine har allerede udviklet bilkraftværker, der opererer på brintbrændstof. For dem opnås brint fra vand (ved hjælp af energilagrende stoffer baseret på metaloxider), samt fra hydrider - stoffer, der kan absorbere brint, når det afkøles og frigive det, når det opvarmes.
Det er nødvendigt at binde brint med hydrider af sikkerhedshensyn, da det, når det lækker fra cylindre, danner, når det blandes med luft, en eksplosiv blanding, der er let antændelig (husk de hyppige ulykker med luftskibe med containere fyldt med brint). Men vigtigere er det faktum, at hydrider er en mere rationel metode til at opbevare brint om bord på en bil med hensyn til volumetriske indikatorer.
Generelt diagram over brændstofkraftværket: brintbrændstof, opnået som et resultat af samspillet mellem energilagrende stoffer med vand, leveres af kraftsystemet til motoren. Motorkraften styres af komponenter, der føres ind i reaktoren for at frigive bundet brint.
Kraftværket kan konfigureres i enten en åben eller lukket cyklus. I det første tilfælde placeres kun beholdere til energilagrende stoffer og vand om bord på bilen, og forbrændingsprodukter frigives til atmosfæren. I en lukket cyklus indføres der desuden en varmeveksler og en kondensator, hvilket tillader brugen af vanddamp fra udstødningsgasserne. Vandet, der kommer ind i reaktoren med energilagrende stoffer, tjener igen som kilde til fremstilling af brint. Så i en lukket cyklus er "bæreren" af brændstof vand, og energien er energilagrende stoffer. Brintbrændstof i begge cyklusser kan bruges i ren form eller som additiver (5--10 vægtprocent). I sidstnævnte tilfælde bevarer bilen sit benzinkraftsystem. "Udvindingen" af brint fra vand sker i en reaktor, der indeholder energilagrende stoffer. Den enkleste er en konstant reaktor, hvor trykket opretholdes ved at justere tilførslen af komponenter til reaktionszonen.
Processen med at opnå brændstof i det sker ikke øjeblikkeligt, det vil sige, at det har en vis inerti. Brinten, der frigives i reaktoren, skal derfor strømme til motoren gennem en reduktionsregulator, som holder et optimalt tryk foran tilførselsdyserne.
I henhold til de udviklede testmetoder ved hjælp af energilagrende stoffer baseret på metaloxider samt brug af hydrider blev serielle Moskvich- og VAZ-personbiler testet.
Det første eksperiment (brugen af energilagrende stoffer - Moskvich-bilen) - benzinkraftsystemet blev efterladt uændret. Maskinen er udstyret med to reaktorer 1, som sikrer produktionen af brint fra vand, og en gearkasse 5, der er designet til at dosere brændstoftilførslen ved forskellige motordriftstilstande.
Batchreaktorer har en konstant belastning af energilagrende stoffer baseret på silicium eller aluminium med kontrolleret vandforsyning. Højtrykspumper 4, drevet af en elektrisk motor, leverer vand fra tanken gennem et varmelegeme og filter til reaktoren, hvor det sprøjtes af dyser. Der er installeret kontraventiler i vandsystemet for at forhindre brint i at trænge ind, når vandtilførslen stoppes. Derudover er den udstyret med en hane 3, som skifter vandforsyningen fra en reaktor til en anden. Alle enheder i denne eksperimentelle installation er monteret på en fælles ramme og placeret i bagagerummet.
Installation ved hjælp af energilagrende stoffer til at drive motoren med brint: 1 - batch-reaktorer; 2 - vandtank; 3 - ventil til tilførsel af vand til reaktoren; 4 - blok af pumper med elektrisk drev; 5 -- gearkasse i brintforsyningssystemet
Brint fra reaktorerne tilføres til en ventil installeret på instrumentbrættet, med hvilken føreren forbinder driftsreaktoren 1 til brintforsyningssystemet. Sidstnævnte består af en reduktionsgearkasse, en fugtudskiller, en gasmåler og en brintforsyningskontrolgearkasse (styret af en speciel pedal). Brændstof indføres i indsugningsmanifolden, lige før indsugningsventilen.
For at operere på brint opnået fra hydrider blev benzinforsyningssystemet også bibeholdt, og et yderligere brintlagrings- og forsyningssystem blev installeret (VAZ-bil). Den består af en hydridtank 1, opvarmet af udstødningsgasser, en gearkasse med en all-mode vakuumregulator 9 til brintstrømning og en blander 8, lavet på basis af en seriel karburator. Systemet regulerer automatisk brintfrigivelseshastigheden ved hydrid (kontrolenhed 10, trykafbryder 2, spjæld med et elektromagnetisk drev 7 på udstødningsrøret), og holder konstant, uanset motortilstand, brinttrykket i systemet. Hydridtanken afkøles med vand under opladning.
Installation ved hjælp af hydrider: 1 -- hydridtank; 2 - trykafbryder; 3 - påfyldningsventil; 4 - hydridtankens udstødningsrør; 5 - lyddæmper; 6 - benzintank; 7 -- elektromagnetisk spjælddrev; 8 -- mixer; 9 -- brinttryk- og flowregulator; 10 -- elektronisk styreenhed
Brugen af brint som ekstra brændstof til karburatormotorer åbner mulighed for en fundamentalt ny tilgang til organisering af arbejdsprocessen. Med minimal modifikation af motoren, hovedsageligt relateret til strømforsyningssystemet, er det muligt at opnå en betydelig stigning i dens brændstofeffektivitet (driftsbenzinforbrug reduceres med 35-40%) og reducere toksiciteten af udstødningsgasser.
Tabel 13 Udstødningsgas toksicitet,
Vand-brændstof emulsioner. Brugen af vand i en forbrændingsmotors arbejdsproces er ikke en nyhed i de senere år. Vandindsprøjtning blev brugt til at drive forbrændingsmotorer, der brugte lavoktan brændstoffer tilbage i 1930'erne.
I dag er hovedopmærksomheden ved brug af vand som brændstoftilsætningsstof på muligheden for at øge effektiviteten og reducere toksiciteten af køretøjers udstødningsgasser.
Vand-brændstof-emulsioner er flydende brændstoffer med små dråber vand jævnt fordelt i hele brændstofvolumenet. Emulsionen fremstilles direkte på bilen. For at forhindre emulsionsseparation tilsættes en emulgator til brændstoffet i en mængde på 0,2-0,5%. Vandindholdet i vand-brændstof-emulsionen kan nå 30-40%.
Brugen af vand-brændstof-emulsioner er mulig i både karburator- og dieselmotorer. Men i en karburatormotor fører brugen af vand-brændstof-emulsioner i nogle tilfælde til en forringelse af nogle indikatorer (især brændstofeffektivitet), fejl, når gasspjældet er helt åben, og afbrydelser ved kørsel ved lave hastigheder. De bedste resultater opnås ved at bruge vand-brændstof-emulsioner på dieselmotorer. Tilførslen af vand til forbrændingskammeret giver yderligere forstøvning af brændstof på grund af knusning af overophedet vanddamp. Specifikt brændstofforbrug reduceres med 4-10%.
Tilføjelse af vand til brændstof giver dig mulighed for at reducere indholdet af nogle giftige stoffer i udstødningsgasser ved at reducere de maksimale temperaturer i forbrændingskammeret, hvis værdi bestemmer mængden af NOx. Ved brug af vand-brændstof-emulsioner kan mængden af NOx reduceres med 40-50%. Røgigheden af udstødningsgasser reduceres også, da sod, i nærvær af vanddamp, interagerer med dem for at danne kuldioxid og nitrogen. Emissionen af CO forbliver praktisk talt uændret sammenlignet med driften af en forbrændingsmotor på brændstof uden tilsætning af vand, og emissionen af SpNsh stiger en smule. Denne type brændstof har endnu ikke fundet udbredt brug i vejtransport, da bilens design bliver mere kompleks, en række problemer opstår under drift om vinteren, og vandets indflydelse på forbrændingsmotorens driftsbetingelser og holdbarhed ikke er blevet tilstrækkeligt undersøgt.
Syntetiske alkoholer. Methanol og ethanol er blevet brugt som brændstof til forbrændingsmotorer i biler, både i ren form og som en del af flerkomponentblandinger.
Biler, der kører på alkohol, er mest udbredt i Brasilien, som importerer 80-85 % af olieprodukterne og betaler for dem i udenlandsk valuta. Brændstofomkostningerne vokser fra år til år og beløber sig til milliarder af dollars. Derfor annoncerede landet med entusiasme præsidentens meddelelse i 1975. projekt "alkoholisering af transport". Brændstoftankene i brasilianske biler er fyldt med en blanding af alkohol og benzin i forholdet 1:4.
Over tid er det planlagt at overføre hele flåden til at bruge ethylalkohol i stedet for benzin. Alkoholen kommer fra sukkerrør (Brasilien er verdens største producent af denne afgrøde). Det er muligt at opnå op til 80 tons biomasse fra 1 hektar om året. Plantager, der optager 2% af landets territorium, vil være nok til at dække behovet for nyt brændsel.
Ifølge eksperter koster 1 liter alkohol 30-35 % mindre end benzin.
Mexico, Latinamerikas næstmest folkerige land, er klar til at følge Brasiliens eksempel. I USA er der også interesse for produktion af brændselsalkohol fra træ, landbrugs- og andet affald.
Fra et energisynspunkt ligger fordelen ved alkoholbrændstoffer i den høje effektivitet af arbejdsprocessen og brændstoffets høje antibankebestandighed, men brændværdien af alkoholer er cirka det halve af benzin. Det lave energiindhold i alkoholer fører til en stigning i det specifikke brændstofforbrug.
Brugen af alkoholer kræver relativt små ændringer af køretøjets design. De vigtigste foranstaltninger går ud på at øge volumen af brændstoftanke og installere enheder, der sikrer stabil motorstart i al slags vejr. Det er også nødvendigt at udskifte nogle metaller og pakningsmaterialer, især beklædning af methanoltanken med plastik. Dette skyldes den høje ætsende aktivitet af alkoholer og behovet for mere omhyggelig tætning af brændstofforsyningssystemet, da methanol er en neurovaskulær gift. Anvendelsen af en benzomethanolblanding stiller en række andre specifikke krav. Især kravene til benzinens mættede damptryk skærpes, da det selv med 5% tilsætning af methanol stiger markant. For at undgå lagdeling af blandingen er det under opbevaring, transport og brug nødvendigt at opretholde en vis temperatur og forhindre vand i at trænge ind i den. Nogle syntetiske materialer, der anvendes i brændstofforsyningssystemer og bilkraftsystemer, har vist sig at være ustabile over for benzen-methanolblandinger. Ved ombygning af bilen fra benzin til en benzen-methanol-blanding skulle dysernes gennemløb ændres, og det samlede brændstofforbrug steg en smule. Samtidig er det blevet fastslået, at en blanding indeholdende op til 15 % methanol ikke forringer lastbilers vigtigste tekniske og driftsmæssige indikatorer. Alkoholers høje antibankegenskaber gør det muligt at øge kompressionsforholdet for en forbrændingsmotor til 14-15 enheder.
Brugen af alkoholbrændstoffer reducerer indholdet af giftige stoffer i udstødningsgasser, hvilket forklares af alkoholbrændstofs lavere forbrændingstemperatur.
Siden begyndelsen af 70'erne, hvor energi- og miljøsituationen blev kraftigt forværret, har næsten alle industrilande iværksat en bred søgen efter alternative energikilder, der kan erstatte benzin og diesel. Blandt alternative brændstoffer lægges der særlig vægt på brint: dets brug til forbrændingsmotorer gør det muligt at løse både råmaterialer og miljøproblemer og at gøre dette uden en radikal omstrukturering af det tekniske grundlag for moderne motorbygning. Især har undersøgelser vist, at brugen af brint som hoved- eller ekstrabrændstof til motorer med tvungen tænding af ladningen øger deres brændstofeffektivitet med 30-40% og reducerer toksiciteten af udstødningsgasser kraftigt, da motoregenskaberne tillader motorerne at operere på magre blandinger med højkvalitets effektregulering. I udlandet er arbejdet med at skabe "brint" forbrændingsmotorer til biler blevet udført af avancerede udviklede lande i lang tid og ganske med succes. Især Daimler-Benz bilfirmaet (Tyskland) fremstillede biler og minibusser baseret på seriemodeller, hvis motorer blev drevet af både benzin med tilsætning af brint og "ren" brint. Af de tre metoder til akkumulering af brint, der er acceptable for køretøjer - komprimeret til 20 MPa, fortættet ved en temperatur på 20 K eller kemisk bundet i metalhydrider - blev den sidste brugt på eksperimentelle Daimler-Benz køretøjer.
Moderne liv er umuligt uden brug af forbrændingsmotorer. En person bruger sådanne motorer i professionelle aktiviteter og hverdagsliv. Desværre bringer de ikke kun godt med sig. Motorudstødninger fra 700 millioner biler, titusindvis af skibe, fly, diesellokomotiver og alle slags stationære installationer står for 40 % af den globale luftforurening med skadelige stoffer
I Rusland i 1998 udgjorde emissioner af forurenende stoffer til atmosfæren fra alle køretøjer 13,2 millioner tons, herunder mere end 11,8 millioner tons ved vejtransport. af bebyggelser. I mere end 180 byer overstiger niveauet af luftforurening (fra alle kilder) de maksimalt tilladte koncentrationer. I de seneste år oversteg de maksimale engangskoncentrationer 10 MPC'er i 66 byer. I 89 byer er niveauet af luftforurening karakteriseret som højt eller meget højt.
Den Russiske Føderations parkeringsplads pr. 1. januar 1999 udgjorde 24,5 millioner enheder. Inklusive 18,8 millioner biler, 4,4 millioner lastbiler, omkring 7.000 tusind specialkøretøjer og mere end 620 tusinde busser.
Generelt bemærker eksperter det lave niveau af miljøegenskaber for den russiske bilflåde. Langt de fleste køretøjer er certificeret til at overholde kravene i UNECE-regulativerne, der var i kraft i Europa før 1992. Gennemsnitsalderen for den russiske bilflåde overstiger 10 år. Op mod 10 procent af bilerne er mere end 20 år gamle og har slet ikke gennemgået miljøcertificering. Masseindtræden på hjemmemarkedet af personbiler, der opfylder Euro-1-kravene, og lastbiler, der opfylder Euro-2-kravene, kan tidligst forventes i 2002.
Brugen af katalysatorer er meget begrænset og kan ikke hurtigt forbedre køretøjernes miljøpræstationer. Hovedårsagerne hertil er som følger: retsgrundlaget for kontrol er ikke blevet udviklet; der er ingen lovmæssige krav til sådanne køretøjer; der er ingen moderne overvågningsanordninger, og vigtigst af alt er problemet med universel garanteret forsyning af motorkøretøjer med blyfri benzin ikke løst.
EU har besluttet at overføre 10 % af sine køretøjer til biobrændstof i 2020. EU har sat et mål om at overføre 10 % af sine biler til biobrændstof i 2020. Denne beslutning blev godkendt på et møde i Bruxelles af energiministrene fra 27 EU-lande. "I 2020 bør mindst 10 % af det bilbrændstof, der forbruges i hvert EU-land, være brændstof af biologisk oprindelse," hedder det i resolutionen fra EU's energi- og transportråd. Vi taler om sådanne typer brændstof som alkoholer og metan fremstillet af biomasse. Beslutningen understreger behovet for en paneuropæisk indsats for at forbedre effektiviteten af teknologier til fremstilling af dette brændstof og forbedre dets kommercielle muligheder. I øjeblikket er biobrændstof produceret i Europa i gennemsnit 15-20 gange dyrere end traditionelt brændstof.
Derudover opfordrede ministrene også til at øge andelen af vedvarende energikilder i Europas samlede energiforbrug til 20 % i 2020, op fra 7 % i dag. Denne aftale er dog ikke bindende. Storbritannien, Frankrig og Finland talte imod indførelsen af en streng obligatorisk norm for alle EU-lande om brugen af vedvarende energikilder. I mellemtiden annoncerede den britiske regering allerede i 2005 sine intentioner om at indføre nye regler, ifølge hvilke benzin og diesel, der sælges i landet, fra 2010 skulle bestå af 5% plantebaserede biobrændstoffer. Biobrændstoffer udgør i øjeblikket 2% af det samlede brændstof, der sælges i Storbritannien. Benzin er lavet med ethanol lavet af brasilianske sukkerrør, mens diesel er lavet af raps og forarbejdede vegetabilske olier. Denne brændstofblanding, som indeholder 5 % biobrændstof, kan bruges i alle biler uden behov for modifikation. Nogle bilmodeller, herunder Saab 9-5 og Ford Focus, er designet til at bruge en brændstofblanding, der indeholder 80 % biobrændstof.
Biodiesel er et brændstof udvundet af vegetabilsk olie gennem dets kemiske omdannelse ved den såkaldte transesterificeringsproces. I Europa er det lavet af solsikke- og rapsolie, i USA er det lavet af sojaolie eller en række forskellige rapsolie. Der sker en kemisk reaktion mellem olien og alkoholen, hovedsageligt methylalkohol, for at reducere viskositeten og rense olien. Denne kemiske proces producerer et homogent, stabilt og højkvalitetsprodukt: EMVH (Methylester af vegetabilske olier), dens egenskaber ligner dieselolier. Fordele ved biodiesel:
- 1. Biodiesel er en kilde til vedvarende energi, fremtidens løsning til at erstatte brugen af olie
- 2. Brugen af biodiesel kræver ikke kun at skifte den kinematiske kæde, afhængigt af bilens model og alder er der installeret et brændstoffilter.
- 3. Biodiesel hjælper med at forhindre opvarmning på vores planet forårsaget af øgede niveauer af kuldioxid og svovl i atmosfæren: I modsætning til brændbare motorer øger det ikke procentdelen af CO2 i atmosfæren. I løbet af sin livscyklus skal et anlæg faktisk absorbere en mængde kuldioxid svarende til mængden af emissioner under motordrift.
- 4. Biodiesel tilsættes allerede ret ofte til dieselbrændstof, der sælges på tankstationer i Europa, men indholdet er endnu ikke højt og er forskelligt i forskellige lande. For eksempel er dens procentdel i Frankrig omkring 1,5 %. Et andet forhold er også muligt alt efter dine ønsker.
- 5. Ikke-giftig og fuldstændig biologisk nedbrydelig, den overholder den europæiske standard EN 14214.
Den største udfordrer til titlen "fremtidens brændstof" er brint, hvis reserver er praktisk talt ubegrænsede i motoren, og forbrændingsprocessen i motoren er kendetegnet ved høj energi og miljømæssig perfektion. For at producere brint kan forskellige termokemiske, biokemiske eller elektrokemiske metoder bruges ved hjælp af miljøvenlig solenergi. I vores land og i udlandet er der allerede skabt eksperimentelle køretøjer, der bruger brint i flydende form eller som en del af faste metalhydrater, som hovedbrændstof eller blandet med benzin.
Fordelene ved brint som brændstof til køretøjer er ubestridelige. Dens brændværdi er tre gange højere end for benzin, og forbrændingsprodukter indeholder en uskadelig komponent - vanddamp. For mere end et halvt århundrede siden skabte og lancerede professor A. Orlin fra Moskva Højere Tekniske Skole for første gang en brintkarburatormotor.
I øjeblikket er efterspørgslen efter brint, der kræves til fremstilling af ammoniak, methylalkohol og plast, meget lille.
Brugen af brint som brændstof til motorer vil kræve en betydelig stigning i produktionen. Dette er en af de største hindringer for den udbredte brug af brint som motorbrændstof.
Den eneste undtagelse ville være en elbilmotor. Arbejdet med dens oprettelse udføres af de største bilproducenter i verden, primært Japan.
Strømkilden i elektriske køretøjer er i øjeblikket blybatterier. Uden genopladning giver sådanne køretøjer en rækkevidde på op til 50-60 km (maksimal hastighed 70 km/t, lastekapacitet 500 kg), hvilket gør det muligt at bruge dem som taxa eller til teknologisk transport af små forsendelser i byen produktion og brug af elektriske køretøjer vil kræve oprettelse af ladestationer batterier, der opfylder alle de nødvendige tekniske og økonomiske krav.
Eksperter mener, at den mest energibesparende og højeffektive energikilde til elektriske køretøjer er brændselscellebatterier. Sådanne elementer har mange fordele, først og fremmest høj effektivitet, når 60-70% i rigtige installationer; De behøver ikke at blive opladet, ligesom batterier er det nok at genopfylde forsyningen af reagenser. Den mest lovende er den hydrogen-luft elektrokemiske generator (EKG), hvor reaktionsproduktet under genereringen af elektrisk energi er kemisk rent vand. Den største ulempe ved ECH i dag er dens høje omkostninger.
Valencias appelsinlunde kan snart blive brændstofleverandør til spanske biler. Ny teknologi vil gøre det muligt at lave biobrændsel af frugtskræller. Biler med citrusfrugter vil ikke forurene miljøet.
Menneskeheden er for langsomt, men nærmer sig stadig forståelsen af, at det er nødvendigt at sætte materielt forbrug på sin retmæssige plads blandt andre kilder til personlig identitet, såsom ikke-materielle værdier som familie, venskab, kommunikation med andre mennesker, udvikling af ens egen identitet. egen personlighed; at man endelig skulle leve i overensstemmelse med Jordens muligheder.
Løsningen på netop dette problem afgør først og fremmest, om vi vil bevare Jordens biosfære.
Det ville være godt, hvis folk vænnede sig til at gå og cykle. Efter min mening skal den offentlige transport være sådan, at folk gerne vil bruge den oftere end deres egne biler. Når alt kommer til alt, forårsager stigningen i transport enorm skade på menneskers og miljøets uvurderlige sundhed. Jeg vil gerne ændre nogle lastbilruter for at forbedre miljøsituationen lidt. Bilers udstødningsgas er en sand katastrofe. Så lad os passe på og beskytte vores planet som det mest dyrebare vi har - livet!
spildgas omkring benzin
Om miljøfareAlle kulbrintebrændstoffer er kendt for at være miljøfarlige i større eller mindre grad. Flydende raketbrændstoffer har den største miljørisiko, og kul har mindst. Kulbrintebrændstoffernes miljøfare skyldes frigivelsen af giftige og skadelige kemikalier, forbindelser og elementer fra dem, som er farlige miljøforurenende stoffer.
Miljøfarlige komponenter frigives fra brændstof under opbevaring, transport og pumpning. På disse stadier af brændstofforbrug kan brændstofforurenende stoffer ud over gasformige kulbrinter (for eksempel ethan og metan) repræsenteres af selve brændstoffet, vand forurenet med kulbrinter, brændselsslam, kulstøv og andre. Disse forurenende stoffer kommer ind i miljøet gennem lækager, lækager, spild, ulykker osv.
I processen med direkte forbrænding af brændstof dannes nye miljøfarlige gasformige, flydende og faste forurenende stoffer, som er derivater af kemiske grundstoffer, forbindelser og stoffer indeholdt både i det originale brændstof og i den atmosfæriske luft, der kommer ind i forbrændingen. Kemiske grundstoffer, forbindelser og stoffer af brændstof og luft interagerer med hinanden og frigives efter at have gennemgået visse termiske transformationer til miljøet som forbrændingsprodukter.
Hvad er miljøvenligt brændstof?
For brændstof som et produkt af socialt arbejde er miljømæssig renhed en kompleks integreret egenskab, der manifesterer sig under opbevaring, transport, pumpning og direkte under forbrændingsprocessen.
Egenskaben "økologisk renlighed" ved brændstof skal ifølge forfatterne forstås som en sådan brændstoftilstand, hvor det på alle stadier af dets livscyklus ikke har eller har en minimalt acceptabel negativ indvirkning på miljøet og ikke udgør en trussel mod menneskers, faunaens og floraens liv og eksistens.
Denne egenskab ved brændstof er kompleks og kompleks, fordi der under visse anvendelsesforhold, for eksempel under opbevaring, transport og pumpning, frigives nogle forurenende stoffer til miljøet, mens der ved afbrænding af brændstof dannes og frigives andre forurenende stoffer. I denne forbindelse bør brændstofs miljømæssige renhed betinget betragtes som to indbyrdes forbundne komponenter: før og under forbrænding, hvor sidstnævnte komponent er mere væsentlig.
Lad os se på GOST'er og TU'er
I øjeblikket har Den Russiske Føderation et stort antal GOST'er og specifikationer for kulbrintegasser, petroleumsbrændstoffer og kul. Det skal erindres, at GOST er et statsregulativt dokument for produkter, obligatorisk for overholdelse af alle virksomheder i landet. GOST'er blev oprettet for alle sektorspecifikke industrivirksomheder, der bragte deres tekniske base og teknologiske udstyr og dermed kvaliteten af deres produkter op på samme niveau.
Siden 2000 er der i stedet for nye statslige standarder udstedt tekniske specifikationer. I modsætning til GOST er tekniske specifikationer et regulatorisk dokument for produkter til en eller flere virksomheder, udviklet under hensyntagen til deres tekniske base og teknologiske udstyr. Da basen og udstyret, selv ved enkeltprofilvirksomheder, er forskellige, er de tekniske betingelser for det samme produkt, og derfor dets kvalitet, forskellige.
En analyse af regulatoriske dokumenter, der definerer kvaliteten af kulbrintebrændstoffer, viser, at ingen af dem indeholder oplysninger om en sådan brændselsegenskab som "økologisk renlighed", og derfor er dens numeriske værdi (dvs. indikator) ikke standardiseret. For at være retfærdig skal det fastslås, at visse indirekte indikatorer, som man kan bedømme miljømæssig renhed af det anvendte brændstof, stadig er til stede i disse reguleringsdokumenter. For kulbrintebrændstoffer er den kemiske sammensætning af den brændbare del angivet, og indholdet af skadelige urenheder og mineralske indeslutninger i dem er standardiseret. I øjeblikket er indholdet af svovlbrinte (H 2 S) og nitrogen (N 2) standardiseret for gasbrændstof; for flydende petroleumsbrændstoffer - svovl (S 2), kulstof (C), vanadium (V), syrer og baser, desuden til benzin - mangan (Mn) og bly (Pb) og for kul - skadelige komponenter i mineralet en del .
Det er indlysende, at eksisterende GOST'er og tekniske specifikationer skal justeres under hensyntagen til den faktiske miljøsituation, hvis forringelse lettes af en konstant stigning i mængden af kulbrintebrændstofforbrug og som følge heraf en stigning i mængden af skadelige emissioner.
Hvad har oktantallet med det at gøre?
Det er kendt, at i Den Russiske Føderation, fra januar 2009, skal en føderal lov træde i kraft, som vil forpligte borgere, der ejer biler med karburator og indsprøjtningsmotorer, til at bruge benzin med et oktantal på mindst 95 (AI-95). ). Denne lov i Den Russiske Føderation er bredt promoveret i medierne, og vores borgere danner den opfattelse, at AI-95-benzin er et mere miljøvenligt bilbrændstof end de AI-80- eller AI-92-benziner, der bruges i dag.
Det skal bemærkes, at oktantallet for motorbenzin kun er en kvantitativ karakteristik af modstanden mod detonation (spontan eksplosion) af brændstoffer, der anvendes i forbrændingsmotorer. Oktantallet er standardiseret for lette kulbrintebrændstoffer med et kogepunkt fra +300 °C til +230 0 °C, hvilket er, hvad benzin er. En lignende indikator for medium kulbrinte (diesel og motor) brændstoffer med et kogepunkt fra +2500 °C til +360 0 °C er cetantallet, som afspejler denne type brændstofs evne til at selvantænde.
Lette brændstoffers oktan- og cetantal karakteriserer kun metoden til flammeudbredelse (eksplosiv eller ensartet kontinuerlig) under en forbrændingskædereaktion, og ikke mekanismen eller kvaliteten af denne proces. I den forbindelse kan benzinens oktantal og cetantallet for dieselbrændstof ikke bruges til objektivt at vurdere den miljømæssige renhed af disse typer kulbrintebrændstoffer.
Måske blev dette tilsyn foretaget af udviklerne af denne føderale lov på grund af manglen på konsulenter - specialister i brændstofforberedelse og brændstofforbrug.
Hvordan man vurderer miljømæssig renhed
Indholdet af individuelle urenheder og mineralske indeslutninger af kulbrintebrændstof, afspejlet af deres numeriske værdier i de nuværende reguleringsdokumenter, kan ikke fuldt ud karakterisere brændstoffets miljømæssige renhed. For en foreløbig vurdering af brændstoffets miljømæssige renhed er det dog muligt at bruge de numeriske værdier af indikatorerne for de kemiske elementer, der er indeholdt i den brændbare del af brændstoffet. Hvis brændstoffet har et højere brintindhold (H2) eller bundet oxygen (O2) er til stede i dets brændbare del, for eksempel som i biologisk brændstof, så er dette brændstof mere miljøvenligt. En objektiv vurdering af den miljømæssige renhed af en bestemt type brændstof kan kun udføres baseret på resultaterne af kvalitative og kvantitative analyser af røg (udstødnings)gasser under dets forbrænding, samt analyse af askedelen af brændstoffet efter dets forbrænding. Af primær betydning er naturligvis resultaterne af analyser af røg, udstødning og andre gasser, der dannes ved brændstofforbrænding, da de har den største negative indvirkning på det naturlige miljø og påvirker store områder.
Det er indlysende, at for en objektiv vurdering af en så vigtig egenskab ved brændstof som miljømæssig renhed, er det stadig nødvendigt at udvikle et kriterium, det vil sige en regel, ifølge hvilken denne indikator ændres. Ifølge forfatterne bør dette kriterium være en additiv konvolution af de mest miljøfarlige komponenter, for eksempel CO, CO 2, H 2 S, NO x, N 2, S 2, S x O y, C x H y, sod osv. ., hvis kvantitative rangering i forbrændingsprodukterne af et bestemt brændsel kan afspejles af den numeriske værdi af signifikanskoefficienten svarende til andelen af hver komponent i sammensætningen af røggasserne. Det præsenterede kriterium er objektivt, da det gennem kvaliteten af forbrændingskædereaktionen kvantitativt afspejler mekanismen for dannelse af skadelige emissioner. Den numeriske værdi af indikatoren for miljømæssig renhed af brændstoffet bør ligge i området fra 0 til 1,0, mens brændstoffet er miljøvenligt, når indikatoren er tæt på 0, og miljøfarligt, henholdsvis til 1,0.
Hvad er der i udlandet
I landene i Vesteuropa, Nordamerika og Japan begyndte miljøproblemer, herunder dem, der er forbundet med brugen af kulbrintebrændstoffer, at blive løst i begyndelsen af 60'erne af forrige århundrede. I den indledende fase blev der forsøgt at forbedre miljøsituationen udelukkende gennem gennemførelse af administrative foranstaltninger. Nemlig ved at indføre og stramme miljølovgivningen, indføre og forhøje bøder for miljøforurening, begrænse antallet og regulere driftstimerne for forureningskilder, herunder køretøjer, forbyde brugen af visse produkter osv. osv. Men forsøget på at løse miljøproblemer udelukkende gennem administrative foranstaltninger mislykkedes.
Og kun 30 år senere, i midten af 1990'erne, blev de komplekse foranstaltninger præsenteret ovenfor, herunder moderniseringen af den teknologiske base for olieraffinaderier og forbedring af bilmotorer og deres brændstofsystemer, implementeret, hvorefter det kom ind på brændstofmarkedet. økonomisk udviklede lande som et kommercielt brændstof med højt oktanindhold. På trods af de positive tendenser i den kvalitative forbedring af det naturlige miljø i de udviklede lande i verden, er problemet med forurening, herunder produkter fra forbrænding af kulbrintebrændstoffer, ikke blevet fuldstændig elimineret i dag og kræver yderligere løsning.
I stedet for konklusioner
Ifølge forfatterne burde mere miljøvenlige produkter af socialt arbejde være billigere end deres mindre miljøvenlige modstykker. Dette gælder fuldt ud for alle typer kulbrintebrændstoffer. Staten er forpligtet til at afholde en del af omkostningerne forbundet med at øge den miljømæssige renhed af brændsel, da brugen af miljøfarlige brændstoffer forårsager enorme skader på borgernes flora, fauna og sundhed gennem krænkelse af kvaliteten af deres naturlige habitat. I modsat fald vil staten blive tvunget til at afholde yderligere omkostninger til miljøbeskyttelsesforanstaltninger og sundhedsydelser, der væsentligt overstiger fortjenesten ved salg af miljøvenlige brændstoffer.