referanse informasjon
Produksjonen av miljøvennlig bensin som oppfyller stadig strengere standarder krever store investeringer i modernisering av eksisterende isomeriseringsanlegg og bygging av nye anlegg for produksjon av bilkomponenter.
Relevans av bensinisomeriseringsanlegg. Miljøvennlig bensin. Økologisk drivstoff.
Blant alle prosesser for produksjon av bilkomponenter har prosessen med isomerisering av lette bensinfraksjoner fått størst popularitet de siste årene. Dette skyldes en rekke faktorer og indikatorer ( Tabell 1).
I land med teknisk utviklet oljeraffinering har isomeriseringsprosessen alltid vært av stor betydning. Men med innføringen av strenge miljøstandarder for innholdet av benzen og aromatiske hydrokarboner i motorbensin, har kravene til isomeriseringsteknologi økt betydelig og kommet ned til følgende:
- Oppnå et isomerat med et oktantall fra 85 til 92 poeng (RON);
- Vekting av råvarer og isomerat;
- Høy driftssikkerhet, motstand mot mikrourenheter og katalysatorregenererbarhet;
- Optimalisering av kapital- og driftskostnader.
Tabell 1. Faktorer for investeringsattraktivitet ved bensinisomeriseringsprosessen
I Russland og landene i det tidligere Sovjetunionen begynte bruken av bensinisomerisering i oljeraffinering mye senere. Ved utgangen av 2013 var ti Isomalk-2 lett beni drift. Grafen nedenfor viser dynamikken i lanseringen av bensinisomeriseringsanlegg i Russland.
Kan bildrivstoff være miljøvennlig?
Dette spørsmålet blir stadig mer relevant i det moderne samfunnet.
Veitransport forårsaker uopprettelig skade på miljøet. I Russland, av 35 millioner tonn skadelige utslipp fra ulike kjøretøy, kommer 89 % fra biler, 8 % fra jernbaner, 2 % fra lufttransport og 1 % fra vanntransport.
Andelen av utslipp fra motorkjøretøyer av det totale volumet av luftforurensning i luften i gjennomsnitt i landet i dag er 43 %, og i Moskva er det dobbelt så mye. Økologisk ugunstige områder okkuperer omtrent 15 prosent av landets territorium, hvor omtrent 70 % av befolkningen bor. Konsentrasjonsnivået av nitrogenoksider, karbon og andre skadelige stoffer på gatene i store russiske byer er 10-18 ganger høyere enn de maksimalt tillatte konsentrasjonene.
Hovedtyngden av utslipp av skadelige stoffer til atmosfæren skjer med avgasser fra forbrenningsmotorer. Dermed absorberer bare én personbil årlig i gjennomsnitt mer enn 4 tonn oksygen fra atmosfæren, og slipper ut cirka 800 kg karbonoksider, cirka 40 kg nitrogenoksider og nesten 200 kg ulike hydrokarboner med avgasser. Eksosgasser fra motorer inneholder en kompleks blanding, det er mer enn to hundre komponenter, inkludert mange kreftfremkallende stoffer, for eksempel blyoksider, tetraetylbly, etc.
For å løse miljøproblemer har nesten alle utviklede land i verden tatt tiltak for å regulere utslipp av skadelige komponenter av kjøretøyeksosgasser til atmosfæren, og miljøvennligheten til transport på designstadiet er på nivå med forbrukerkvaliteter og sikkerhet. For tiden er det derfor innført Euro-4-standarder i USA og EU-land, som har skjerpet kravene til maksimalt tillatte konsentrasjoner av skadelige stoffer i kjøretøyeksos de siste 10 årene betydelig.
Bensiner som oppfyller Euro-4- og Euro-5-standardene er ikke bare preget av høye miljøparametere, men også av forbedrede forbrukeregenskaper, som inkluderer: detonasjon, motorkraft, motorslitasjehastighet, sotdannelse, korrosive effekter på motoren, etc. .
Innføringen av EURO-4-standarden på veien mot å skape miljøvennlig drivstoff har fullt ut bevist sin effektivitet i å beskytte miljøet ( ris. 1). I følge EU-kommisjonen har det gjennomsnittlige innholdet av CO, nitrogenoksid (NOx) og blyforbindelser i eksosen fra biler som kjøres i EU-landene i perioden fra 1995 til 2010 redusert med mer enn 4 ganger, og innholdet av bikarbonater. og flyktige organiske stoffer (VOC), svoveldioksidgass og benzen - mer enn 5 ganger ( ris. 2).
Russland ligger betydelig etter når det gjelder å løse problemet med miljøvennlig drivstoff, som dataene tydelig viser Tabell 1a.
Figur 1. Utslipp av de viktigste giftige komponentene i motorkjøretøyer
Figur 2. Dynamikk for endringer i utslippsmengde over tid
Tabell 1a. Forholdet mellom forurensende utslipp fra motorkjøretøyer i Russland og Europa
Krav til miljørenheten til bildrivstoff i Russland er regulert av spesielle tekniske forskrifter "Om kravene til bil- og luftfartsbensin, diesel og marine drivstoff, jetdrivstoff og fyringsolje", som ble godkjent ved dekret fra den russiske regjeringen nr. 11 av 27. februar 2008.
Forordningen fastsetter obligatoriske krav til miljøsikkerheten til drivstoff som er i samsvar med kravene i EU-parlamentets og rådsdirektivene 2003/17/ES og 98/70ES (de såkalte Euro 2, 3, 4, 5-standardene). Tekniske forskrifter fastsetter minimum tillatte kjemiske og fysiske parametere for motorbensin og diesel (se. tabell 2), samt tidspunktet for opphør av produksjon av drivstoff av en eller annen miljøklasse.
Tabell 2. Minste tillatte kjemiske og fysiske parametere for motorbensin og diesel
Den kommende ikrafttredelsen av kravene til tekniske forskrifter som tilsvarer Euro 4 og 5 spesifikasjoner har objektivt sett blitt et seriøst insentiv for å øke investeringsvolumet i modernisering av de viktigste teknologiske prosessene til russiske raffinerier.
Overgangen til den russiske oljeraffineringsindustrien til produksjon av miljøvennlig bildrivstoff krever grunnleggende endringer i produksjonsteknologier til høye økonomiske kostnader.
For å sikre en radikal forbedring av kvaliteten på motorbensin følgende oppgaver må løses:
- redusere innholdet av svovelforbindelser i bensinkomponenter til et nivå der det er mulig å produsere kommersiell bensin med et svovelinnhold på ikke mer enn 50 (10) ppm;
- dearomatisering av komponenter og begrensning av innholdet av olefiniske og aromatiske hydrokarboner (primært benzen) til Euro-3 og Euro-4 standarder;
- bruk av oksygenater (alkoholer og etere), vaskemidler og multifunksjonelle tilsetningsstoffer i motorbensin.
For øyeblikket sikres overholdelse av europeiske standarder for motordrivstoff presentert på det russiske markedet gjennom bruk av produsenter av et spesielt anti-banke-additiv - metyl-tert-butyleter (MTBE). Dette tilsetningsstoffet er også mye brukt i EU-land og har en positiv effekt på motoren: oksygenet i MTBE sikrer fullstendig forbrenning og reduserer dermed CO- og CH-utslipp. Imidlertid fører et økt innhold av MTBE til en reduksjon i kraft, en økning i utslipp av nitrogenoksid, og akselererer også korrosjonsprosessen, derfor bør andelen av MTBE i henhold til europeiske standarder ikke overstige 15%. I tillegg er MTBE en dyr komponent, og bruken av den påvirker prisegenskapene til bensin produsert i henhold til europeiske standarder negativt - økningen i pris sammenlignet med konvensjonell høyoktanbensin er 10%.
En av de mest relevante måtene å oppnå drivstoffkvalitet i samsvar med europeiske kvalitetsstandarder Euro-4 og Euro-5 er bygging av isomeriseringsanlegg. Bruken av isomeriseringsteknologier i produksjonen av bensin gjør det mulig å redusere volumet av MTBE-forbruket, noe som igjen fører til en reduksjon i kostnadene og følgelig prisen på bensin for sluttforbrukere.
Målproduktet til isomeriseringsenheten er et isomerizat der det ikke er benzen og andre aromatiske hydrokarboner, ingen olefiner, ingen svovel, nitrogen, tungmetaller, og oktantallet varierer fra 83 til 92 poeng i henhold til forskningsmetoden, avhengig av prosessflytskjemaene.
Dermed er isomerisering av lette bensinfraksjoner for tiden en av de mest populære prosessene som sikrer produksjon av miljøvennlig motorbensin. Vi har samlet omfattende industriell erfaring i bruk av ulike teknologier og teknologiske ordninger. Men forbedringen av katalysatorer og teknologier fortsetter konstant.
I det 21. århundre blir isomeriseringsteknologi basert på sulfaterte oksidkatalysatorer stadig mer populær.
Informasjonen i denne delen er kun gitt for referanseformål og er satt sammen fra ulike litteraturkilder. Du finner informasjon om produktene og tjenestene til NPP Neftekhim LLC i seksjonene "
Transportens avgjørende påvirkning på miljøet krever spesiell oppmerksomhet til bruk av nye miljøvennlige drivstoff. Disse inkluderer først og fremst flytende eller komprimert gass.
I verdenspraksis er komprimert naturgass, som inneholder minst 85 % metan, mest brukt som motordrivstoff.
Bruk av tilhørende petroleumsgass er mindre vanlig; som er en blanding av hovedsakelig propan og butan. Denne blandingen kan være i flytende tilstand ved vanlige temperaturer under trykk opp til 1,6 MPa. For å erstatte 1 liter bensin kreves det 1,3 liter flytende petroleumsgass, og dens økonomiske effektivitet i form av ekvivalente drivstoffkostnader er 1,7 ganger lavere enn for komprimert gass. Det skal bemerkes at naturgass, i motsetning til petroleumsgass, ikke er giftig.
Analysen viser at bruk av gass reduserer utslipp av: karbonoksider - med 3-4 ganger; nitrogenoksider - 1,5-2 ganger; hydrokarboner (ikke teller metan) - 3-5 ganger; sotpartikler og svoveldioksid (røyk) fra dieselmotorer - 4-6 ganger.
Ved drift på naturgass med et luftoverskuddsforhold a=1,1, utgjør utslipp av PAH dannet i motoren under forbrenning av drivstoff og smøreolje (inkludert benz(a)pyren) 10 % av utslippene ved drift på bensin. Motorer som går på naturgass oppfyller allerede alle moderne standarder for innholdet av gassformige og faste komponenter i eksosgasser.
|
Giftige eksoskomponenter |
|||||
|
Type drivstoff |
(ingen metan) |
Benzopyren |
|||
|
Bensin (motorer med nøytralisator) | |||||
|
Diesel drivstoff | |||||
|
Gass+diesel | |||||
|
Propan-butan | |||||
|
natur, komprimert | |||||
Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot utslipp av hydrokarboner som gjennomgår fotokjemisk oksidasjon i atmosfæren under påvirkning av ultrafiolett bestråling (akselerert i nærvær av NO x). Produktene fra disse oksidative reaksjonene danner den såkalte smog. I bensinmotorer kommer hovedmengden av hydrokarbonutslipp fra etan og etylen, og i gassmotorer fra metan. Dette skyldes det faktum at denne delen av utslippene fra bensinmotorer dannes som følge av oppsprekking av bensindamper i den uforbrente delen av blandingen ved høye temperaturer, og i gassmotorer gjennomgår ikke uforbrent metan noen transformasjoner.
Umettede hydrokarboner, som etylen, oksideres lettest under påvirkning av ultrafiolett bestråling. Mettede hydrokarboner, inkludert metan, er mer stabile pga krever hardere (kortbølget) stråling for en fotokjemisk reaksjon. I spekteret av solstråling har komponenten som setter i gang oksidasjonen av metan en så lav intensitet sammenlignet med initiatorene til oksidasjonen av andre hydrokarboner at det praktisk talt ikke skjer noen oksidasjon av metan. Derfor, i de restriktive utslippsstandardene for biler i en rekke land, blir hydrokarboner tatt i betraktning uten metan, selv om konverteringen utføres til metan.
Til tross for at mengden hydrokarboner i avgassene til motorer som bruker gassmotordrivstoff viser seg å være den samme som i bensinmotorer, og i gassdieselmotorer er den ofte høyere, er effekten av luftforurensning med disse komponentene når bruk av gassdrivstoff er flere ganger mindre enn med væske.
Det er også viktig å huske på at når du bruker gassdrivstoff, øker motorens effekt med 1,4-1,8 ganger; levetid for tennplugger - 4 ganger og motorolje - 1,5-1,8 ganger; overhaling kjørelengde - 1,5-2 ganger. Samtidig reduseres støynivået og påfyllingstiden med 3-8 dB. Alt dette sikrer en rask tilbakebetaling av kostnadene ved å bytte kjøretøy til bensinmotordrivstoff.
Spesialistenes oppmerksomhet trekkes til sikkerhetsproblemene ved bruk av gassmotordrivstoff. Generelt dannes en eksplosiv blanding av gassdrivstoff med luft i konsentrasjoner på 1,9-4,5 ganger. Gasslekkasjer gjennom løse koblinger utgjør imidlertid en viss fare. I denne forbindelse er flytende petroleumsgass den farligste, fordi tettheten til dampen er større enn luftens, og for trykkluft er den mindre (henholdsvis 3: 1,5: 0,5). Følgelig stiger lekkasjer av komprimert gass, etter å ha forlatt lekkasjer, oppover og fordamper, mens lekkasjer av flytende gass danner lokale ansamlinger og, i likhet med flytende petroleumsprodukter, "søl", som ved antenning øker kilden til brannen.
I tillegg til flytende eller komprimert gass, spår mange eksperter en stor fremtid for flytende hydrogen, som et nesten ideelt drivstoff fra et miljøsynspunkt. For bare noen tiår siden virket bruken av flytende hydrogen som drivstoff ganske fjern. I tillegg skadet den tragiske døden til det hydrogenfylte luftskipet HindenburT på tampen av andre verdenskrig så det offentlige ryktet til "fremtidens drivstoff" at det ble fjernet fra alvorlige prosjekter i lang tid.
Den raske utviklingen av romteknologi tvang oss igjen til å vende oss til hydrogen, denne gangen flytende, som et nesten ideelt drivstoff for utforskning og utvikling av verdensrommet. Det er imidlertid fortsatt komplekse tekniske utfordringer knyttet til både egenskapene til hydrogen i seg selv og produksjonen. Som drivstoff for transport er hydrogen mer praktisk og tryggere å bruke i flytende form, hvor det per kilo er 8,7 ganger mer kalori enn parafin og 1,7 ganger flytende metan. Samtidig er tettheten av flytende hydrogen nesten en størrelsesorden lavere enn for parafin, noe som krever betydelig større tanker. I tillegg må hydrogen lagres ved atmosfærisk trykk ved svært lav temperatur - 253 grader Celsius. Derav behovet for hensiktsmessig varmeisolering av tankene, som også medfører ekstra vekt og volum. Den høye temperaturen ved hydrogenforbrenning fører til dannelse av en betydelig mengde miljøskadelige nitrogenoksider dersom oksidasjonsmidlet er luft. Og til slutt, det beryktede sikkerhetsproblemet. Det er fortsatt alvorlig, selv om det nå anses som betydelig overdrevet. Spesielt bør nevnes hydrogenproduksjon. Nesten de eneste råvarene for å produsere hydrogen i dag er de samme fossile brenselene: olje, gass og kull. Derfor kan et ekte gjennombrudd i verdens hydrogenbaserte drivstoffbase bare oppnås ved å fundamentalt endre produksjonsmetoden, når vann blir utgangsmaterialet, og den primære energikilden er solen eller kraften til fallende vann. Hydrogen er fundamentalt overlegen alt fossilt brensel, inkludert naturgass, i sin reversibilitet, det vil si sin praktiske utømmelighet. I motsetning til drivstoff utvunnet fra bakken, som går tapt uopprettelig etter forbrenning, utvinnes hydrogen fra vann og brenner tilbake til vann. Selvfølgelig, for å få hydrogen fra vann, er det nødvendig å bruke energi, mye mer enn det som da kan brukes under forbrenningen. Men dette spiller ingen rolle om de såkalte primærenergikildene på sin side er uuttømmelige og miljøvennlige.
Et annet prosjekt er også under utvikling, der Solen brukes som primærenergikilde. Det er beregnet at ved breddegrader på ± 30-40 grader varmes stjernen vår opp omtrent 2-3 ganger mer enn på mer nordlige breddegrader. Dette forklares ikke bare av solens høyere posisjon på himmelen, men også av den litt tynnere atmosfæren i de tropiske områdene på jorden. Imidlertid forsvinner nesten all denne energien raskt og forsvinner. Å skaffe flytende hydrogen ved å bruke det er den mest naturlige måten å akkumulere solenergi med påfølgende levering til de nordlige områdene av planeten. Og det er ingen tilfeldighet at forskningssenteret organisert i Stuttgart har det karakteristiske navnet "Solarhydrogen - fremtidens energikilde." Installasjoner som samler sollys forventes, ifølge dette prosjektet, å være lokalisert i Sahara. Den himmelske varmen som konsentreres på denne måten vil bli brukt til å drive dampturbiner som genererer elektrisitet. De videre delene av ordningen er de samme som i den kanadiske versjonen, med den eneste forskjellen at flytende hydrogen leveres til Europa via Middelhavet. Den grunnleggende likheten til begge prosjektene, som vi ser, er at de er miljøvennlige på alle stadier, inkludert til og med transport av flytende gass med vann, siden tankskip igjen opererer på hydrogendrivstoff. Allerede produserer slike verdensberømte tyske selskaper som Linde og Messergrisheim, lokalisert i München-området, alt nødvendig utstyr for produksjon, flytendegjøring og transport av flytende hydrogen, med unntak av kryogene pumper. Omfattende erfaring med bruk av flytende hydrogen i rakett- og romteknologi har blitt akkumulert av MBB-selskapet, lokalisert i München og deltar i nesten alle prestisjefylte vesteuropeiske romutforskningsprogrammer. Selskapets forskningsutstyr innen kryogenikk brukes også på amerikanske romferger. Det kjente tyske flyselskapet Deutsche Airbus utvikler verdens første airbus som flyr på flytende hydrogen. I tillegg til miljøhensyn er bruk av flytende hydrogen i konvensjonell og supersonisk luftfart å foretrekke av andre grunner. Dermed reduseres alt annet likt flyets startvekt med ca. 30 %. Dette lar deg igjen forkorte startkjøringen og gjøre startkurven brattere. Som et resultat reduseres støyen - dette er plagen til moderne flyplasser, ofte lokalisert i tettbefolkede områder. Det er også mulig å redusere luftmotstanden til flyet ved å kraftig avkjøle nesedelene som møter luftstrømmen.
Alt det ovennevnte lar oss konkludere med at overgangen til hydrogendrivstoff, først og fremst innen luftfart, og deretter innen bakketransport, vil bli en realitet i de første årene av det nye århundret. På dette tidspunktet vil tekniske problemer være overvunnet, mistillit til hydrogen som en altfor farlig drivstofftype vil være fullstendig eliminert, og nødvendig infrastruktur vil bli opprettet.
Eksperter fra forskjellige land forsker innen bruk av nye typer drivstoff og energikilder i veitransport. Dette skyldes en betydelig økning i antall kjøretøy og økende miljøforurensning.
De mest effektive og lovende typene motordrivstoff inkluderer naturgass, hydrogen, propan-butanblanding, metanol, etc.
Et lovende bildrivstoff er enhver kjemisk energikilde, hvis bruk i tradisjonelle eller nyutviklede bilmotorer til en viss grad gjør det mulig å løse energiproblemet og redusere den skadelige påvirkningen på miljøet. Basert på dette formuleres fem hovedbetingelser for utsiktene til nye energikilder:
tilgjengelighet av tilstrekkelige energiressurser;
mulighet for masseproduksjon;
teknologisk og energikompatibilitet med transportkraftverk;
akseptable giftige og økonomiske indikatorer for energibruksprosessen;
sikkerhet og ufarlig drift.
Det er flere forskjellige klassifiseringer av lovende drivstoff til biler. Av stor praktisk interesse er energiklassifiseringen, som er basert på kaloriinnholdet i tradisjonelt flytende karbonbrensel.
Tradisjonelt flytende hydrokarbondrivstoff har den høyeste energitettheten, så en bil som kjører på den har en liten størrelse og vekt på drivstofftanken og drivstoffutstyret og krever ikke et komplekst drivstoffpåfylling og lagringssystem. Hydrokarbongasser og hydrogen har en høyere masseenergiintensitet, men på grunn av deres lave tetthet har de betydelig dårligere volumetriske energiindikatorer. Derfor er bruken av disse drivstoffene bare mulig i komprimert eller flytende tilstand, noe som i noen tilfeller kompliserer utformingen av bilen betydelig.
Hydrogen drivstoff. Det settes store forhåpninger til hydrogendrivstoff som fremtidens drivstoff. Dette skyldes dens høye energiindikatorer, fraværet av de fleste giftige stoffer i forbrenningsprodukter og en praktisk talt ubegrenset råvarebase. Den lovende utviklingen av energi er assosiert med hydrogen.
Når det gjelder masseenergiintensitet, overstiger hydrogen hydrokarbonbrensel med omtrent 3 ganger; alkoholer - 5-6 ganger. Men på grunn av dens svært lave tetthet, er energitettheten lav. Hydrogen har en rekke egenskaper som gjør det svært vanskelig å bruke: det flyter ved 24K; har høy diffusjonsevne; stiller økte krav til kontakt med materialer og er eksplosiv. Til tross for dette jobber forskere i mange land med å lage biler som kjører på hydrogendrivstoff. Tallrike ordninger for mulig bruk i en bil er delt inn i to grupper: hydrogen som hoveddrivstoff og som tilsetning til moderne motordrivstoff. Den største vanskeligheten ved bruk av hydrogen i flytende tilstand er den lave temperaturen. Vanligvis transporteres flytende hydrogen i kryogene tanker med doble vegger, mellomrommet mellom disse er fylt med isolasjon. For sikker drift av flytende hydrogen er fullstendig forsegling av drivstofftilførselssystemet og avlastning av overtrykk nødvendig.
Hydrogenteknologi, hydrogenenergi - de snakkes mer og mer insisterende om av den grunn at dette kjemiske elementet er grunnlaget for det eneste drivstoffet som er kjent i dag som ikke danner det beryktede karbonmonoksidet under forbrenning og derfor er det minst miljøskadelige. I tillegg er reservene i naturen praktisk talt uuttømmelige. Dette er grunnen til at man i mange år har forsøkt å bruke hydrogen til forbrenningsmotorer. Tilbake på 1930-tallet arbeidet Moscow Automotive Institute, Bauman Moscow State Technical University og en rekke andre institutter i denne retningen.
Under den store patriotiske krigen ble ideen om hydrogendrivstoff praktisk talt brukt på biler i luftforsvarsstyrkene på Leningrad-fronten.
I etterkrigsårene brukte akademiker E. A. Chudakov og professor I. L. Varshavsky hydrogen til å drive en ensylindret motor i Automotive Laboratory ved USSR Academy of Sciences. Akademiker V.V. Struminsky og andre forskere studerte dette problemet. Forsøkene var imidlertid ikke utbredt på den tiden. De ble mer aktuelle og ble gjenopptatt senere. Bare i USA innen 1976. 15 eksperimentelle designgrupper utførte forskning på dette emnet, som skapte 42 typer "hydrogen"-motorer. Lignende søk har blitt satt i gang av forskere fra Tyskland og Japan.
Så stor interesse for hydrogen som drivstoff forklares ikke bare av dets miljømessige fordeler, men også av dets fysiske og kjemiske egenskaper: dets brennverdi er tre ganger høyere enn for petroleumsprodukter, brennbarheten til blandingen med luft har vide grenser, hydrogen har høy flammeforplantningshastighet og lav tenningsenergi er 10-12 ganger lavere enn bensin.
I vårt land driver mange forskningssentre aktivt omfattende arbeid med bruk av hydrogen til bilmotorer.
Metoden for å oppnå dette kjemiske elementet ved bruk av såkalte energilagrende stoffer er utviklet i detalj av Institute of Mechanical Engineering Problems ved Academy of Sciences of Ukraine, som også utfører grunnleggende forskning på forbrenningsprosessene til hydrogen-luft og bensin -hydrogen-luftblandinger, og utvikler skjematiske diagrammer over en bils kraftverk med ulike metoder for å lagre nytt drivstoff om bord.
Hydrogen som drivstoff har noen funksjoner på grunn av egenskapene. Brede brennbarhetsgrenser gir bedre kontroll over motorens driftsprosess. Som et resultat er det mulig å øke effektiviteten ved dellast - en modus der en bilmotor "lever" i ganske lang tid. Brennverdien til en homogen blanding av hydrogen med luft er lavere enn for bensin. Derfor avhenger kraften til en hydrogenmotor, i større grad enn ved bruk av bensin, av metoden for blandingsdannelse.
Studier av detonasjonsmotstanden til benzohydrogen-luft- og hydrogen-luftblandinger har vist at deres detonasjonstendens i stor grad avhenger av luftoverskuddsforholdet. Og i denne forbindelse, når man bruker hydrogen som drivstoff, er det identifisert andre mønstre enn for bensin. En studie av driften av motorer som kjører på hydrogen-luft og bensin-hydrogen-luft-blandinger viste høy stabilitet i arbeidsprosessen. Ved å sammenligne grensene for endring i optimal tenningstidspunkt ved drift på hydrogen og bensin, kan man legge merke til at i det første tilfellet avhenger det betydelig av overskuddskoeffisienten. Når blandingen er beriket, reduseres den mest gunstige tenningstidsvinkelen betydelig. Derfor, når du kjører på hydrogen, trenger motoren andre justeringer av denne parameteren.
Til slutt, når hydrogen brennes, inneholder ikke avgassene skadelige komponenter som CO, hydrokarboner og PbO. Det er kun en giftig komponent igjen i eksosen - NEI (og da i mindre mengder enn ved bensinkjøring). Ved bruk av hydrogen som tilsetning reduseres innholdet av skadelige komponenter kraftig på grunn av fullstendig forbrenning. I tillegg reduseres behovet for å bruke skadelige anti-bank blytilsetninger for bensin.
Eksperimenter har vist at forbrenningsmotorer med hell kan operere både på rent hydrogen og på en blanding av det med bensindamp. Det er merkelig at selv en 10% tilsetning (av drivstoffmassen som forbrukes) av hydrogen kan ha en betydelig innvirkning, redusere toksisiteten til eksosgasser og forbedre økonomisk ytelse. Det utvider brennbarhetsgrensene for blandingen kraftig, noe som skaper betingelser for effektiv regulering av forbrenningsprosessen. I praksis betyr dette muligheten for stabil drift på svært magre bensin-hydrogen-luft-blandinger med et stort overskuddsluftforhold, noe som sikrer betydelige besparelser i bensin. Tatt i betraktning at motoren i urbane miljøer går opptil 30 % av tiden på tomgang eller i dellastmodus, kan man forestille seg de økonomiske fordelene ved å bruke hydrogen. Og motordrift ved høye overskuddsluftforhold er ledsaget av nesten fullstendig forbrenning av blandingen, og derfor er det ingen giftige komponenter i eksosgassene. Institute of Mechanical Engineering Problemer ved Academy of Sciences of Ukraine har allerede utviklet bilkraftverk som opererer på hydrogendrivstoff. For dem er hydrogen hentet fra vann (ved bruk av energilagrende stoffer basert på metalloksider), samt fra hydrider - stoffer som kan absorbere hydrogen når det avkjøles, og frigjøre det når det varmes opp.
Det er nødvendig å binde hydrogen med hydrider av sikkerhetshensyn, siden når det lekker fra sylindere, danner det, når det blandes med luft, en eksplosiv blanding som er lett brannfarlig (husk de hyppige ulykkene med luftskip med beholdere fylt med hydrogen). Men viktigere er det faktum at hydrider er en mer rasjonell metode for å lagre hydrogen om bord i en bil når det gjelder volumetriske indikatorer.
Generelt diagram av drivstoffkraftverket: hydrogendrivstoff, oppnådd som et resultat av samspillet mellom energilagrende stoffer med vann, tilføres av kraftsystemet til motoren. Motorkraften styres av komponenter som mates inn i reaktoren for å frigjøre bundet hydrogen.
Kraftverket kan konfigureres i enten åpen eller lukket syklus. I det første tilfellet plasseres kun beholdere for energilagrende stoffer og vann om bord i bilen, og forbrenningsprodukter slippes ut i atmosfæren. I en lukket syklus blir en varmeveksler og en kondensator i tillegg introdusert, noe som tillater bruk av vanndamp fra avgassene. Vannet som kommer inn i reaktoren med energilagrende stoffer fungerer igjen som en kilde for å produsere hydrogen. Så i en lukket syklus er "bæreren" av drivstoff vann, og energien er energilagrende stoffer. Hydrogendrivstoff i begge sykluser kan brukes i ren form eller som tilsetningsstoffer (5--10 vekt%). I sistnevnte tilfelle beholder bilen sitt bensinkraftsystem. "Utvinningen" av hydrogen fra vann skjer i en reaktor som inneholder energilagrende stoffer. Det enkleste er en konstant reaktor, hvor trykket opprettholdes ved å justere tilførselen av komponenter til reaksjonssonen.
Prosessen med å få drivstoff i den skjer ikke umiddelbart, det vil si at den har en viss treghet. Hydrogenet som frigjøres i reaktoren må derfor strømme til motoren gjennom en reduksjonsregulator, som opprettholder optimalt trykk foran tilførselsdysene.
I henhold til de utviklede testmetodene ved bruk av energilagrende stoffer basert på metalloksider, samt bruk av hydrider, ble serielle Moskvich og VAZ personbiler testet.
Det første eksperimentet (bruken av energilagrende stoffer - Moskvich-bilen) - bensinkraftsystemet ble uendret. Maskinen er utstyrt med to reaktorer 1, som sikrer produksjon av hydrogen fra vann, og en girkasse 5, konstruert for å dosere drivstofftilførselen ved forskjellige motordriftsmodi.
Batchreaktorer har en konstant belastning av energilagrende stoffer basert på silisium eller aluminium med kontrollert vanntilførsel. Høytrykkspumper 4, drevet av en elektrisk motor, leverer vann fra tanken gjennom en varmeovn og filter til reaktoren, hvor det sprøytes av dyser. Det er installert tilbakeslagsventiler i vannsystemet for å hindre at hydrogen kommer inn når vanntilførselen stoppes. I tillegg er den utstyrt med en kran 3, som skifter vanntilførselen fra en reaktor til en annen. Alle enheter av denne eksperimentelle installasjonen er montert på en felles ramme og plassert i bagasjerommet.
Installasjon som bruker energilagrende stoffer for å drive motoren med hydrogen: 1 - batch-reaktorer; 2 - vanntank; 3 - ventil for tilførsel av vann til reaktoren; 4 - pumpeblokk med elektrisk drift; 5 -- girkasse i hydrogenforsyningssystemet
Hydrogen fra reaktorene tilføres en ventil installert på dashbordet, som føreren kobler driftsreaktoren 1 til hydrogenforsyningssystemet med. Sistnevnte består av en reduksjonsgirkasse, en fuktutskiller, en gassmåler og en kontrollgirkasse for hydrogenforsyning (styrt av en spesiell pedal). Drivstoff føres inn i inntaksmanifolden, like før inntaksventilen.
For å operere på hydrogen hentet fra hydrider, ble også bensinforsyningssystemet beholdt og et ekstra hydrogenlagrings- og forsyningssystem ble installert (VAZ-bil). Den består av en hydridtank 1, oppvarmet av eksosgasser, en girkasse med en all-mode vakuumregulator 9 for hydrogenstrøm, og en blander 8, laget på basis av en seriell forgasser. Systemet regulerer automatisk graden av hydrogenfrigjøring av hydrid (kontrollenhet 10, trykkbryter 2, spjeld med elektromagnetisk drev 7 på eksosrøret), og opprettholder konstant, uavhengig av motormodus, hydrogentrykket i systemet. Hydridtanken avkjøles med vann under lading.
Installasjon ved bruk av hydrider: 1 -- hydridtank; 2 - trykkbryter; 3 - fylleventil; 4 - eksosrøret til hydridtanken; 5 - lyddemper; 6 -- bensintank; 7 -- elektromagnetisk demperdrift; 8 -- mikser; 9 - hydrogentrykk- og strømningsregulator; 10 -- elektronisk kontrollenhet
Bruken av hydrogen som tilleggsdrivstoff til forgassermotorer åpner muligheten for en fundamentalt ny tilnærming til organisering av arbeidsprosessen. Med minimal modifikasjon av motoren, hovedsakelig relatert til strømforsyningssystemet, er det mulig å oppnå en betydelig økning i drivstoffeffektiviteten (driftsbensinforbruket reduseres med 35-40%) og redusere toksisiteten til eksosgasser.
Tabell 13 Eksostoksisitet,
Vann-drivstoff-emulsjoner. Bruk av vann i arbeidsprosessen til en forbrenningsmotor er ikke en nyhet de siste årene. Vanninjeksjon ble brukt til å drive forbrenningsmotorer som brukte lavoktan drivstoff tilbake på 1930-tallet.
I dag er hovedoppmerksomheten ved bruk av vann som drivstofftilsetning muligheten for å øke effektiviteten og redusere toksisiteten til kjøretøyeksosgasser.
Vann-drivstoff-emulsjoner er flytende drivstoff med små dråper vann jevnt fordelt over hele drivstoffvolumet. Emulsjonen tilberedes direkte på bilen. For å forhindre emulsjonsseparasjon tilsettes en emulgator til drivstoffet i en mengde på 0,2-0,5%. Vanninnholdet i vann-drivstoff-emulsjonen kan nå 30-40%.
Bruk av vann-drivstoff-emulsjoner er mulig i både forgasser- og dieselmotorer. Men i en forgassermotor fører bruken av vann-drivstoff-emulsjoner i noen tilfeller til en forringelse av noen indikatorer (spesielt drivstoffeffektivitet), feil når gassventilen er helt åpen og avbrudd ved kjøring i lave hastigheter. De beste resultatene oppnås ved å bruke vann-drivstoff-emulsjoner på dieselmotorer. Tilførselen av vann til forbrenningskammeret gir ytterligere forstøvning av drivstoff på grunn av knusing av overopphetet vanndamp. Spesifikt drivstofforbruk reduseres med 4-10 %.
Ved å tilsette vann til drivstoff kan du redusere innholdet av noen giftige stoffer i avgasser ved å redusere maksimale temperaturer i forbrenningskammeret, hvis verdi bestemmer mengden NOx. Ved bruk av vann-drivstoff-emulsjoner kan mengden NOx reduseres med 40-50 %. Røyken til avgasser reduseres også, siden sot, i nærvær av vanndamp, interagerer med dem for å danne karbondioksid og nitrogen. Utslippet av CO forblir praktisk talt uendret sammenlignet med driften av en forbrenningsmotor på drivstoff uten tilsetning av vann, og utslippet av SpNsh øker noe. Denne typen drivstoff har ennå ikke funnet utbredt bruk i veitransport, siden utformingen av bilen blir mer kompleks, en rekke problemer oppstår under drift om vinteren, og påvirkningen av vann på driftsforholdene og holdbarheten til forbrenningsmotoren er ikke studert tilstrekkelig.
Syntetiske alkoholer. Metanol og etanol har blitt brukt som drivstoff for forbrenningsmotoren til biler, både i ren form og som en del av flerkomponentblandinger.
Biler som kjører på alkohol er mest utbredt i Brasil, som importerer 80-85 % av petroleumsproduktene og betaler for dem i utenlandsk valuta. Drivstoffkostnadene øker fra år til år og beløper seg til milliarder av dollar. Derfor kunngjorde landet med entusiasme presidentens kunngjøring i 1975. prosjekt «alkoholisering av transport». Drivstofftankene til brasilianske biler er fylt med en blanding av alkohol og bensin i forholdet 1:4.
Over tid er det planlagt å overføre hele flåten til å bruke etylalkohol i stedet for bensin. Alkoholen er hentet fra sukkerrør (Brasil er verdens største produsent av denne avlingen). Det er mulig å skaffe inntil 80 tonn biomasse fra 1 hektar per år. Plantasjer som okkuperer 2 % av landets territorium vil være nok til å dekke behovet for nytt drivstoff.
Ifølge eksperter koster 1 liter alkohol 30-35 % mindre enn bensin.
Mexico, Latin-Amerikas nest mest folkerike land, er klar til å følge Brasils eksempel. I USA er det også interesse for produksjon av brenselsprit fra ved, landbruksavfall og annet avfall.
Fra et energisynspunkt ligger fordelen med alkoholdrivstoff i den høye effektiviteten til arbeidsprosessen og den høye anti-bankemotstanden til drivstoffet, men brennverdien til alkoholer er omtrent halvparten av bensinen. Det lave energiinnholdet i alkoholer fører til en økning i spesifikt drivstofforbruk.
Bruken av alkoholer krever relativt små modifikasjoner av kjøretøyets design. Hovedtiltakene koker ned til å øke volumet av drivstofftanker og installere enheter som sikrer stabil motorstart i all slags vær. Det er også nødvendig å skifte ut noen metaller og pakningsmaterialer, spesielt plastforing av metanoltanken. Dette skyldes den høye etsende aktiviteten til alkoholer og behovet for mer grundig forsegling av drivstoffforsyningssystemet, siden metanol er en nevrovaskulær gift. Bruken av en benzometanolblanding stiller en rekke andre spesifikke krav. Spesielt skjerpes kravene til det mettede damptrykket til bensin, siden selv med 5% tilsetning av metanol øker det betydelig. For å unngå stratifisering av blandingen, under lagring, transport og bruk, er det nødvendig å opprettholde en viss temperatur og forhindre at vann kommer inn i den. Noen syntetiske materialer brukt i drivstoffleveringssystemer og bilkraftsystemer har vist seg å være ustabile overfor benzen-metanolblandinger. Ved konvertering av bilen fra bensin til en benzen-metanolblanding, måtte gjennomstrømningen til dysene endres, og det totale drivstofforbruket økte litt. Samtidig er det fastslått at en blanding som inneholder opptil 15 % metanol ikke forringer de viktigste tekniske og operasjonelle indikatorene til lastebiler. De høye anti-bankeegenskapene til alkoholer gjør det mulig å øke kompresjonsforholdet til en forbrenningsmotor til 14-15 enheter.
Bruk av alkoholdrivstoff reduserer innholdet av giftige stoffer i eksosgasser, noe som forklares med den lavere forbrenningstemperaturen til alkoholdrivstoff.
Siden tidlig på 70-tallet, da energi- og miljøsituasjonen ble kraftig forverret, har nesten alle industriland satt i gang et bredt søk etter alternative energikilder som kan erstatte bensin og diesel. Blant alternative drivstoff rettes spesiell oppmerksomhet mot hydrogen: bruken av forbrenningsmotorer gjør det mulig å løse både råvarer og miljøproblemer, og å gjøre dette uten en radikal omstrukturering av den tekniske basen til moderne motorbygging. Spesielt har studier vist at bruk av hydrogen som hoved- eller tilleggsdrivstoff for motorer med tvungen tenning av ladningen øker drivstoffeffektiviteten med 30-40 % og reduserer toksisiteten til eksosgasser kraftig, siden motoregenskapene tillater motorene. å operere på magre blandinger med høykvalitets effektregulering. I utlandet har arbeidet med å lage "hydrogen" forbrenningsmotorer for biler blitt utført av avanserte utviklede land i lang tid og ganske vellykket. Spesielt produserte Daimler-Benz bilfirmaet (Tyskland) biler og minibusser basert på seriemodeller, hvis motorer ble drevet av både bensin med tillegg av hydrogen og "rent" hydrogen. Av de tre metodene for å akkumulere hydrogen som er akseptable for kjøretøy - komprimert til 20 MPa, flytende ved en temperatur på 20 K eller kjemisk bundet i metallhydrider - ble den siste brukt på eksperimentelle Daimler-Benz-kjøretøyer.
Moderne liv er umulig uten bruk av forbrenningsmotorer. En person bruker slike motorer i profesjonelle aktiviteter og hverdagsliv. Dessverre tar de med seg ikke bare godt. Motoreksos fra 700 millioner biler, titusenvis av skip, fly, diesellokomotiver og alle slags stasjonære installasjoner står for 40 % av den globale luftforurensningen med skadelige stoffer
I Russland i 1998 utgjorde utslipp av forurensende stoffer til atmosfæren fra alle kjøretøy 13,2 millioner tonn, inkludert mer enn 11,8 millioner tonn ved veitransport. av bosetninger. I mer enn 180 byer overskrider nivåene av luftforurensning (fra alle kilder) de maksimalt tillatte konsentrasjonene. De siste årene har maksimale engangskonsentrasjoner overskredet 10 MPC i 66 byer. I 89 byer er nivået av luftforurensning karakterisert som høyt eller svært høyt.
Parkeringsplassen til den russiske føderasjonen per 1. januar 1999 utgjorde 24,5 millioner enheter. Inkludert 18,8 millioner biler, 4,4 millioner lastebiler, rundt 7000 tusen spesialkjøretøyer og mer enn 620 tusen busser.
Generelt bemerker eksperter det lave nivået av miljøegenskaper til den russiske bilflåten. De aller fleste kjøretøy er sertifisert for å overholde kravene i UNECE-forskriftene som var i kraft i Europa før 1992. Gjennomsnittsalderen på den russiske bilparken overstiger 10 år. Opptil 10 prosent av bilene er mer enn 20 år gamle og har ikke gjennomgått miljøsertifisering i det hele tatt. Masseinntreden på hjemmemarkedet av personbiler som oppfyller Euro-1-kravene og lastebiler som oppfyller Euro-2-kravene kan forventes tidligst i 2002.
Bruken av katalysatorer er svært begrenset og kan ikke raskt forbedre miljøytelsen til kjøretøy. Hovedårsakene til dette er som følger: det juridiske grunnlaget for kontroll er ikke utviklet; det er ingen regulatoriske krav for slike kjøretøy; det er ingen moderne overvåkingsenheter, og viktigst av alt, problemet med universell garantert forsyning av motorkjøretøyer med blyfri bensin er ikke løst.
EU har bestemt seg for å overføre 10 % av kjøretøyene sine til biodrivstoff innen 2020. EU har satt et mål om å overføre 10 % av sine biler til biodrivstoff innen 2020. Denne avgjørelsen ble godkjent på et møte i Brussel av energiministrene i 27 EU-land. "Innen 2020 bør minst 10 % av bildrivstoffet som forbrukes i hvert EU-land være drivstoff av biologisk opprinnelse," heter det i resolusjonen fra EUs energi- og transportråd. Vi snakker om slike typer drivstoff som alkoholer og metan produsert fra biomasse. Resolusjonen understreker behovet for pan-europeisk handling for å forbedre effektiviteten til teknologier for å produsere dette drivstoffet og forbedre dets kommersielle muligheter. For tiden er biodrivstoff produsert i Europa i gjennomsnitt 15-20 ganger dyrere enn tradisjonelt drivstoff.
I tillegg ba ministrene også om å øke andelen fornybare energikilder i Europas totale energiforbruk til 20 % innen 2020, opp fra 7 % i dag. Denne avtalen er imidlertid ikke bindende. Storbritannia, Frankrike og Finland uttalte seg mot innføringen av en streng obligatorisk norm for alle EU-land om bruk av fornybare energikilder. I mellomtiden kunngjorde den britiske regjeringen allerede i 2005 sine intensjoner om å innføre nye regler, ifølge hvilke bensin og diesel som selges i landet fra 2010 må bestå av 5 % plantebasert biodrivstoff. Biodrivstoff utgjør for tiden 2% av det totale drivstoffet som selges i Storbritannia. Bensin er laget med etanol laget av brasiliansk sukkerrør, mens diesel er laget av raps og bearbeidede vegetabilske oljer. Denne drivstoffblandingen, som inkluderer 5 % biodrivstoff, kan brukes i alle biler uten behov for modifikasjoner. Noen bilmodeller, inkludert Saab 9-5 og Ford Focus, er designet for å bruke en drivstoffblanding som inneholder 80 % biodrivstoff.
Biodiesel er et drivstoff hentet fra vegetabilsk olje gjennom dens kjemiske omdanning ved den såkalte transesterifiseringsprosessen. I Europa er den laget av solsikke- og rapsolje, i USA er den laget av soyaolje eller en rekke rapsolje. En kjemisk reaksjon oppstår mellom oljen og alkoholen, hovedsakelig metylalkohol, for å redusere viskositeten og rense oljen. Denne kjemiske prosessen produserer et homogent, stabilt og høykvalitetsprodukt: EMVH (Methyl Ester of Vegetable Oils), dens egenskaper ligner på dieseloljer. Fordeler med biodiesel:
- 1. Biodiesel er en kilde til fornybar energi, fremtidens løsning for å erstatte bruken av olje
- 2. Bruk av biodiesel krever ikke bare å bytte kinematisk kjede, avhengig av bilens modell og alder, er det installert et drivstoffilter.
- 3. Biodiesel bidrar til å forhindre oppvarming på planeten vår forårsaket av økte nivåer av karbondioksid og svovel i atmosfæren: i motsetning til brennbare motorer øker den ikke andelen CO2 i atmosfæren. I løpet av sin livssyklus må et anlegg faktisk absorbere en mengde karbondioksid som tilsvarer mengden utslipp under motordrift.
- 4. Biodiesel er allerede ganske ofte tilsatt diesel som selges på bensinstasjoner i Europa, men innholdet er ennå ikke høyt og varierer i forskjellige land. For eksempel, i Frankrike er prosentandelen omtrent 1,5 %. Et annet forhold er også mulig avhengig av dine ønsker.
- 5. Ikke-giftig og fullstendig biologisk nedbrytbar, den samsvarer med den europeiske standarden EN 14214.
Den viktigste utfordreren til tittelen "fremtidens drivstoff" er hydrogen, hvis reserver er praktisk talt ubegrensede i motoren, og forbrenningsprosessen i motoren er preget av høy energi og miljømessig perfeksjon. For å produsere hydrogen kan ulike termokjemiske, biokjemiske eller elektrokjemiske metoder brukes ved bruk av miljøvennlig solenergi. I vårt land og i utlandet er det allerede laget eksperimentelle kjøretøy som bruker hydrogen i flytende form, eller som en del av faste metallhydrater, som hoveddrivstoff eller blandet med bensin.
Fordelene med hydrogen som drivstoff for kjøretøy er ubestridelige. Dens brennverdi er tre ganger høyere enn for bensin, og forbrenningsprodukter inneholder en ufarlig komponent - vanndamp. For mer enn et halvt århundre siden opprettet og lanserte professor A. Orlin fra Moskva høyere tekniske skole først en hydrogenforgassermotor.
For tiden er etterspørselen etter hydrogen som kreves for produksjon av ammoniakk, metylalkohol og plast svært liten.
Bruk av hydrogen som drivstoff for motorer vil kreve en betydelig økning i produksjonen. Dette er en av hovedhindringene for utstrakt bruk av hydrogen som drivstoff.
Det eneste unntaket ville være en elbilmotor. Arbeidet med opprettelsen utføres av de største bilprodusentene i verden, først og fremst Japan.
Strømkilden i elektriske kjøretøy er for tiden blybatterier. Uten lading gir slike kjøretøy en rekkevidde på opptil 50-60 km (maksimal hastighet 70 km/t, lastekapasitet 500 kg), noe som gjør at de kan brukes som taxi eller til teknologisk transport av små forsendelser i byen produksjon og bruk av elektriske kjøretøy vil kreve opprettelse av ladestasjonsbatterier som oppfyller alle nødvendige tekniske og økonomiske krav.
Eksperter mener at den mest energibesparende og høyeffektive energikilden for elektriske kjøretøy er brenselcellebatterier. Slike elementer har mange fordeler, først og fremst høy effektivitet, og når 60-70% i ekte installasjoner; De trenger ikke å lades, som batterier, er det nok å fylle på tilførselen av reagenser. Den mest lovende er den elektrokjemiske hydrogen-luftgeneratoren (EKG), der reaksjonsproduktet under generering av elektrisk energi er kjemisk rent vann. Den største ulempen med ECH i dag er den høye kostnaden.
Appelsinlundene i Valencia kan snart bli drivstoffleverandør for spanske biler. Ny teknologi skal gjøre det mulig å lage biodrivstoff av fruktskall. Biler drevet med sitrusfrukter vil ikke forurense miljøet.
Menneskeheten er for sakte, men nærmer seg fortsatt forståelsen av at det er nødvendig å sette materiell forbruk på sin rettmessige plass blant andre kilder til personlig identitet, slike ikke-materielle verdier som familie, vennskap, kommunikasjon med andre mennesker, utvikling av ens egen identitet. egen personlighet; at man endelig skal leve i samsvar med jordens muligheter.
Løsningen på akkurat dette problemet avgjør først og fremst om vi vil bevare jordens biosfære.
Det ville vært bra om folk ble vant til å gå og sykle. Etter min mening bør kollektivtrafikken være slik at folk ønsker å bruke den oftere enn egen bil. Tross alt forårsaker økningen i transport enorm skade på den uvurderlige helsen til mennesker og miljø. Jeg vil gjerne endre noen lastebilruter for å forbedre miljøsituasjonen litt. Bileksos er en virkelig katastrofe. Så la oss ta vare på og beskytte planeten vår som det mest dyrebare vi har - livet!
avfallsgass rundt bensin
Om miljøfareAlle hydrokarbondrivstoff er kjent for å være miljøfarlige i større eller mindre grad. Flytende rakettdrivstoff har størst miljøfare, og kull har minst. Miljøfaren ved hydrokarbondrivstoff skyldes utslipp av giftige og skadelige kjemikalier, forbindelser og elementer fra dem, som er farlige miljøforurensninger.
Miljøfarlige komponenter frigjøres fra drivstoff under lagring, transport og pumping. På disse stadiene av drivstoffbruk, i tillegg til gassformige hydrokarboner (for eksempel etan og metan), kan drivstoffforurensninger representeres av selve drivstoffet, vann forurenset med hydrokarboner, drivstoffslam, kullstøv og andre. Disse forurensningene kommer inn i miljøet gjennom lekkasjer, lekkasjer, søl, ulykker osv.
I prosessen med direkte forbrenning av drivstoff dannes nye miljøfarlige gassformige, flytende og faste forurensninger, som er derivater av kjemiske elementer, forbindelser og stoffer som finnes både i det originale drivstoffet og i den atmosfæriske luften som kommer inn i forbrenningen. Kjemiske elementer, forbindelser og stoffer av drivstoff og luft interagerer med hverandre og, etter å ha gjennomgått visse termiske transformasjoner, slippes ut i miljøet som forbrenningsprodukter.
Hva er miljøvennlig drivstoff?
For drivstoff som et produkt av sosialt arbeid er miljørenslighet en kompleks integrert egenskap som manifesterer seg under lagring, transport, pumping og direkte under forbrenningsprosessen.
Den "økologiske renhetsegenskapen" til drivstoff, ifølge forfatterne, skal forstås som en slik tilstand av drivstoff der det i alle stadier av livssyklusen ikke har eller har en minimal akseptabel negativ innvirkning på miljøet og ikke utgjør en trussel mot livet og eksistensen til mennesker, fauna og flora.
Denne egenskapen til drivstoff er kompleks og kompleks fordi under visse bruksforhold, for eksempel under lagring, transport og pumping, slippes noen forurensninger ut i miljøet, mens andre forurensninger dannes og frigjøres ved forbrenning av drivstoff. I denne forbindelse bør den miljømessige renheten til drivstoff betinget betraktes som to sammenkoblede komponenter: før og under forbrenning, hvor sistnevnte komponent er mer betydningsfull.
La oss se på GOST-er og TU-er
For øyeblikket har den russiske føderasjonen et stort antall GOST-er og spesifikasjoner for hydrokarbongasser, petroleumsdrivstoff og kull. Det skal huskes at GOST er et statlig forskriftsdokument for produkter, obligatorisk for overholdelse av alle bedrifter i landet. GOST-er ble opprettet for alle sektorielle industribedrifter, og brakte deres tekniske base og teknologiske utstyr, og derfor kvaliteten på produktene deres, opp på samme nivå.
Siden 2000, i stedet for nye statlige standarder, har tekniske spesifikasjoner blitt utstedt. I motsetning til GOST, er tekniske spesifikasjoner et forskriftsdokument for produkter for en eller flere bedrifter, utviklet under hensyntagen til deres tekniske base og teknologiske utstyr. Siden basen og utstyret, selv ved enkeltprofilbedrifter, er forskjellige, er de tekniske betingelsene for det samme produktet, og derfor kvaliteten, forskjellige.
En analyse av regulatoriske dokumenter som definerer kvaliteten på hydrokarbondrivstoff viser at ingen av dem inneholder informasjon om en slik drivstoffegenskap som "økologisk renslighet", og derfor er dens numeriske verdi (dvs. indikator) ikke standardisert. For å være rettferdig, bør det sies at visse indirekte indikatorer som man kan bedømme miljørenheten til drivstoffet som brukes, fortsatt finnes i disse forskriftsdokumentene. For hydrokarbondrivstoff er den kjemiske sammensetningen av den brennbare delen angitt, og innholdet av skadelige urenheter og mineralinneslutninger i dem er standardisert. For tiden er innholdet av hydrogensulfid (H 2 S) og nitrogen (N 2) standardisert for gassdrivstoff; for flytende petroleumsbrensel - svovel (S 2), karbon (C), vanadium (V), syrer og alkalier, i tillegg for bensin - mangan (Mn) og bly (Pb), og for kull - skadelige komponenter i mineralet del .
Det er åpenbart at eksisterende GOST-er og tekniske spesifikasjoner må justeres under hensyntagen til den faktiske miljøsituasjonen, hvis forverring lettes av en jevn økning i volumet av hydrokarbondrivstoffforbruket, og følgelig en økning i mengden skadelig utslipp.
Hva har oktantallet med det å gjøre?
Det er kjent at i den russiske føderasjonen, fra januar 2009, skal en føderal lov tre i kraft, som vil forplikte borgere som eier biler med forgasser og innsprøytningsmotorer til å bruke bensin med et oktantal på minst 95 (AI-95) . Denne loven i den russiske føderasjonen er mye fremmet i media, og innbyggerne våre danner den oppfatning at AI-95-bensin er et mer miljøvennlig bildrivstoff enn AI-80- eller AI-92-bensinene som brukes i dag.
Det skal bemerkes at oktantallet til motorbensin bare er en kvantitativ karakteristikk av motstanden mot detonasjon (spontan eksplosjon) av drivstoff som brukes i forbrenningsmotorer. Oktantallet er standardisert for lett hydrokarbonbrensel med kokepunkt fra +300 °C til +230 0 °C, som er hva bensin er. En lignende indikator for middels hydrokarbon (diesel og motor) drivstoff med et kokepunkt fra +2500 °C til +360 0 °C er cetantallet, som gjenspeiler evnen til denne typen drivstoff til å selvantenne.
Oktan- og cetantallet for lett brensel karakteriserer bare metoden for flammeutbredelse (eksplosiv eller jevnt kontinuerlig) under en forbrenningskjedereaksjon, og ikke mekanismen eller kvaliteten til denne prosessen. I denne forbindelse kan oktantallet for bensin og cetantallet for diesel ikke brukes til objektivt å vurdere miljørenheten til disse typer hydrokarbondrivstoff.
Kanskje dette tilsynet ble gjort av utviklerne av denne føderale loven på grunn av mangelen på konsulenter - spesialister innen drivstoffforberedelse og drivstoffbruk.
Hvordan vurdere miljørenslighet
Innholdet av individuelle urenheter og mineralinneslutninger av hydrokarbondrivstoff, reflektert av deres numeriske verdier i gjeldende forskriftsdokumenter, kan ikke fullt ut karakterisere drivstoffets miljørenhet. For en foreløpig vurdering av drivstoffets miljørenhet, er det imidlertid mulig å bruke de numeriske verdiene til indikatorene for de kjemiske elementene i den brennbare delen av drivstoffet. Hvis drivstoffet har et høyere hydrogeninnhold (H2) eller bundet oksygen (O2) er tilstede i den brennbare delen, for eksempel som i biologisk drivstoff, så er dette drivstoffet mer miljøvennlig. En objektiv vurdering av miljørenheten til en bestemt type drivstoff kan bare utføres basert på resultatene av kvalitative og kvantitative analyser av røyk (eksos) gasser under forbrenningen, samt analyse av askedelen av drivstoffet etter det forbrenning. Av primær betydning er selvfølgelig resultatene av analyser av røyk, eksos og andre gasser som genereres under brennstoffforbrenning, siden de har størst negativ innvirkning på naturmiljøet og påvirker store områder.
Det er åpenbart at for en objektiv vurdering av en så viktig egenskap ved drivstoff som miljørenhet, er det fortsatt nødvendig å utvikle et kriterium, det vil si en regel som denne indikatoren endres i henhold til. Ifølge forfatterne bør dette kriteriet være en additiv konvolusjon av de mest miljøfarlige komponentene, for eksempel CO, CO 2, H 2 S, NO x, N 2, S 2, S x O y, C x H y, sot , etc. ., hvis kvantitative rangering i forbrenningsproduktene til et bestemt drivstoff kan reflekteres av den numeriske verdien av signifikanskoeffisienten som tilsvarer andelen av hver komponent i sammensetningen av røykgassene. Det presenterte kriteriet er objektivt, siden det gjennom kvaliteten på forbrenningskjedereaksjonen gjenspeiler kvantitativt mekanismen for dannelse av skadelige utslipp. Den numeriske verdien av indikatoren for miljørenhet av drivstoffet skal være i området fra 0 til 1,0, mens drivstoffet er miljøvennlig når indikatoren er nær 0, og miljøfarlig, henholdsvis til 1,0.
Hva er i utlandet
I landene i Vest-Europa, Nord-Amerika og Japan begynte miljøproblemer, inkludert de knyttet til bruk av hydrokarbondrivstoff, å bli løst på begynnelsen av 60-tallet av forrige århundre. I den innledende fasen ble det forsøkt å forbedre miljøsituasjonen utelukkende gjennom iverksetting av administrative tiltak. Nemlig ved å innføre og stramme inn miljølovgivningen, innføre og øke bøter for miljøforurensning, begrense antall og regulere driftstiden for forurensningskilder, inkludert kjøretøy, forby bruk av enkelte produkter osv. osv. Men forsøket på å løse miljøproblemer utelukkende gjennom administrative tiltak mislyktes.
Og bare 30 år senere, på midten av 1990-tallet, ble de komplekse tiltakene presentert ovenfor, inkludert modernisering av den teknologiske basen til oljeraffinerier og forbedring av bilmotorer og deres drivstoffsystemer, implementert, hvoretter det gikk inn i drivstoffmarkedet. økonomisk utviklede land som et kommersielt høyoktanbensin. Til tross for de positive trendene i den kvalitative forbedringen av det naturlige miljøet i de utviklede landene i verden, er problemet med forurensning, inkludert produkter fra forbrenning av hydrokarbondrivstoff, ikke fullstendig eliminert i dag og krever ytterligere løsning.
I stedet for konklusjoner
Ifølge forfatterne bør mer miljøvennlige produkter fra sosial arbeidskraft være billigere enn deres mindre miljøvennlige motparter. Dette gjelder fullt ut alle typer hydrokarbondrivstoff. Staten er forpliktet til å bære deler av kostnadene knyttet til å øke den miljømessige renheten til drivstoff, siden bruk av miljøfarlig drivstoff forårsaker enorme skader på flora, fauna og helse til innbyggerne gjennom brudd på kvaliteten på deres naturlige habitat. Ellers vil staten bli tvunget til å pådra seg merkostnader til miljøverntiltak og helsetjenester, som vesentlig overstiger fortjenesten ved salg av miljøvennlig drivstoff.