Биоэтанол - кислородосодержащая антидетонационная присадка в бензин

Биоэтанол - кислородосодержащая антидетонационная присадка в бензин 

Реальный экономический  и экологический эффект может  быть достигнут благодаря использованию  кислородосодержащих добавок к  автомобильным бензинам. Введение в  автомобильные бензины оксигенатов повышает детонационную стойкость бензинов, так как увеличение концентрации кислорода в топливе способствует более полному сгоранию углеводородов, снижает теплоту сгорания топливно-воздушной смеси, происходит более быстрое выведение тепла из камеры сгорания, и в результате снижается максимальная температура горения. 

Рекомендуемая концентрация оксигенатов в бензинах составляет 3–15% и выбирается с таким расчетом, чтобы содержание кислорода в топливе не превышало 2,7%.  

Установлено, что  такое количество оксигенатов, несмотря на их более низкую по сравнению с бензином теплотворную способность, не оказывает отрицательного влияния на мощностные характеристики двигателей.

Биоэтанол является биологическим видом топлива, получаемым путем брожения биомассы.

В ДСТУ 4839:2007 (Бензины  автомобильные повышенного качества) установлена максимальная объемная часть кислородсодержащего органического  соединения этанола -5 %.  

Биоэтанол и КМТА произведенные по технологии и на оборудовании «Техинсервис» с объемным содержанием воды 0,2 %,объемным содержанием бензина 1% и МТБЭ 0,1-0.5 %, содержанием высших спиртов 12 г/дм³ и кислотностью не больше 0,0025%(масс) является идеальной кислородсодержащей органической добавкой к бензинам.

Биоэтанол - эффективная кислородсодержащая органическая добавка для бензина.

Суммарная мощность установок по производству биоэтанола работающих по технологии и на оборудовании «Техинсервис» составляет 126,6 тыс. т/год. 

Бензины с оксигенатами характеризуются улучшенными моющими свойствами, характеристиками горения, при сгорании образуют меньше оксида углерода и углеводородов. Общим для всех оксигенатов является то, что их теплота сгорания ниже, чем углеводородов, поэтому их количество в топливе ограничено возможностью работы двигателя без дополнительной регулировки. 

Биоэтанол кислородосодержащая антидетонационная присадка в бензин. При использовании присадки заметно улучшаются моющие и экологические свойства бензина, происходит очитка топливных систем двигателей. 

Общая информация:

Биоэтанол и КМТА — прозрачная жидкость, бесцветная или желтоватая, без нерастворимых или взвешенных примесей и частиц. Наименование показателей  Норма

Плотность при 200С,кг/м3, не больше 791

Массовая доля основних компонентов, % не менее 99,84

Концентрация биоэтанола для повышения октанового числа с ОЧИ 92 по ОЧИ 95, % мас 4,32

Октановое число  смешения, исследовательский метод   117

Октановое число  смешения, моторный метод 106

Массовая доля воды, % не более 0,324 
 
 

Наибольшая экономическая  целесообразность достигается при  производстве высокооктановых бензинов АИ-95 и АИ-98, т. к. стоимость присадки соизмерима со стоимостью бензина АИ-92. 

В случае избыточного  введения в топливо воды (более 0,5 % масс.) возможно помутнение топлива.

Отгрузка производится вагонами/цистернами. 

Качество продукции  соответствует требованиям ТУ У  №15.9-30219014-010:2007 и Технологического регламента -№00375280-001-2010 производства биоэтанола (антидетонационной кислородсодержащей присадки к бензинам). 
 
 
 
 

Кислородсодержащие  присадки представлены сложными и простыми эфирами монокарбоновых кислот, высшими  спиртами, окисленными фракциями  углеводородов, содержащими смеси  кислот, спиртов и эфиров, оксиэтилированными соединениями. Кислородсодержащие соединения менее эффективны, чем азотсодержащие присадки, поэтому их в основном используют в качестве компонентов композиций, содержащих азотные соединения [ 
 
 
 
 

Биоэтанол и его применение в качестве кислородосодержащей добавки в моторное топливо

Первые попытки  использования спиртов в качестве автомобильного топлива были предприняты  еще в начале ХХ века. В 1902 году на международном конкурсе в Париже демонстрировалось более 70 карбюраторных  двигателей, работающих на этиловом спирте и его смесях с бензином нефтяного  происхождения.В России в 1914 году были проведены испытания ряда автомобильных двигателей для установления особенностей их работы при переходе с бензина на спирт. По результатам опытной эксплуатации было установлено, что переход автомобилей с бензина на спирт выгоден экономически и легко осуществляется технически. В 1934 году потребление спирто-бензиновых смесей в качестве автомобильного топлива в Европе составило свыше 2,65 млн. м3/год. Однако этиловый спирт не нашел сразу быстрого и широкого применения. И только в 70-х годах ХХ столетия, в связи с катастрофическим ухудшением экологической обстановки и развивающимся нефтяным кризисом началось возрождение интереса к спиртам и, особенно к этанолу. Такой интерес обусловлен, прежде всего, тем, что этанол может быть получен ферментативным способом из быстро возобновляемого растительного сырья.Сущность спиртового брожения состоит в том, что глюкоза С6H12O6 при помощи дрожжевых грибов, вызывающих брожение, через ряд стадий превращается в этиловый спирт и двуокись углерода. 

C6H12O6 --- 2 CH3CH2OH + 2CO2

Полученная бражка представляет собой многокомпонентную  сложную систему, которая содержит 82-90% масс воды, 4-10% масс сухих веществ  и 5-12% масс этилового спирта с сопутствующими примесями.

Из бражки этиловый спирт выделяется с помощью ректификации на сырцовых ректификационных установках. Получаемый при этом продукт называется спиртом-сырцом. Затем спирт-сырец  ректификацией очищается от примесей. Степень очитки спирта определяется его дальнейшим назначением. Как  правило, топливный этанол проходит стадию дегидрирования, которая позволяет  получить биоэтанол с процентным содержанием этилового спирта порядка 99,8 - 99,9%.Важнейшей задачей современной науки и промышленности является создание и ведение технологических процессов, при которых не возобновляемое энергетическое сырье – нефть, каменный уголь и природный газ – будет сохранено для потомков. Действительно сжигать нефть и нефтепродукты – непозволительная роскошь. Из нефти можно получать тысячи всевозможных продуктов и материалов, но лишь менее 10% от количества добываемой нефти направляется на химическую переработку, а 90% - перерабатывается на топливо и сжигается.Вместе с тем, имеется другой неисчерпаемый и, главное возобновляемый источник энергетического сырья – растительная биомасса. Растения аккумулируют солнечную энергию и отдают ее при непосредственном сжигании или сжигании продуктов переработки растительного сырья. При помощи фотосинтеза на Земле производится ежегодно 173 млрд. т. сухого вещества, что более чем в 15 раз превышает используемую в мире энергию полезных ископаемых. В связи с истощением мировых запасов нефти, все острее становятся вопросы по созданию альтернативных видов моторного топлива. К такому топливу относится этиловый спирт. Быстрое воспроизводство растительного сырья делает его перспективным сырьевым источником для получения топливного этанола и этанолосодержащего моторного топлива. Если рассматривать биоэтанол с позиции требований, предъявляемых к автомобильному топливу, то можно констатировать его пригодность для этого, в частности этиловый спирт является легколетучей жидкостью, однороден, имеет постоянную температуру кипения, обладает высокой антидетонационной стойкостью и достаточно высокой теплотворной способностью. При этом, этиловый спит экологически чист, обеспечивает полноту сгорания и при горении не образует токсичных продуктов. 

К числу преимуществ  биоэтанола в сравнении с бензином относятся следующие свойства: 

Пары этанола рассеиваются быстрее, чем пары бензина; 

Этанол менее токсичен, чем бензин и не содержит канцерогенных  компонентов; 

Пары этанола менее  огнеопасны, чем пары бензина, из-за более высокой температуры самовоспламенения; 

Вязкость этанола  выше чем бензина, благодаря чему нет проблем с этанолом при работе двигателей в холодную погоду; 

Электропроводность  этанола значительно выше, чем  у бензина, что снижает возможность  накапливания статического электричества  при движении топлива, в том числе  и в топливной системе; 

Октановое число  у этанола существенно выше, чем  у бензина. 

Сравнительные характеристики бензина и этилового спирта

Показатель  

Базовый бензин  

Этиловый спирт  

Химическая формула   

  

С2Н5ОН  

Молекулярная масса   

100-105  

46,04  

Состав, % масс:  

  

  

углерод  

85-88  

52,2  

водород  

12-15  

13,3  

кислород  

0  

34,78  

Плотность при 20"С, кг/м3  

700-780  

789,3  

Температура кипения, °С  

35-205  

78,4  

Температура замерзания, °С  

минус 40  

минус 114,1  

Теплота, кдж/кг:  

  

  

испарения  

180-306  

839,3  

сгорания  

42500  

26945  

Давление насыщенных паров при 38°С, кПа  

35-100  

15,9  

Вязкость, мПа (при 20°С)  

0,37-0,44  

1,19  

Электропроводность, ом/см  

1 х10-4  

1,35x10 -9  

Температура самовоспламенения, "С  

257-300  

423  

Пределы воспламеняемости, % об.  

  

  

нижний  

1,4  

4,3  

верхний  

7,6  

19,0  

Точка искры, "С  

минус 43  

13  

Стехиометрическое отношение воздух: топливо, вес  

14,7-15,5  

9,0  

Растворимость в  воде при 20°С, %  

не растворим  

неограниченно  

Октановое число:  

  

  

по исследовательскому методу  

75-98  

108  

по моторному методу  

72-86  

92  
 

Применяя биоэтанол из растительного сырья как добавку в топливо или используя в качестве самостоятельного топлива и таким образом, оставляя нефть потомкам, человечество практически перейдет на использование неисчерпаемой солнечной энергии. 

При использовании  в качестве топлива биоэтанола, получаемого из растительного сырья не происходит накопление тепла и углекислого газа в атмосфере, ведущего к «парниковому эффекту» и изменению мирового климата. 

Углекислый газ  при таком процессе является лишь возобновляемым компонентом в процессе накопления и отдачи солнечной энергии. 

В растениях углекислый газ и вода превращается в глюкозу. Данная реакция идет с поглощением  солнечной энергии: 

6CO2 + 6H2O ---C6H12O6 + 3O2 –  Q  

При ферментации  глюкоза трансформируется в спирт: 

C6H12O6 --- 2C2H5OH + Q  

При этом выделяется две молекулы углекислого газа. 

При сгорании этанола  выделяется тепло (Q) и еще 4 молекулы углекислого газа: 

C2H5OH + 6O2 --- 4CO2 + 6H2O + Q 

Из выше приведенных  реакций следует, что 6 молекул CO2 ушло из атмосферы на синтез глюкозы и 6 молекул CO2 выделилось при превращении  глюкозы в этанол и при его  горении. Сумма тепла и углекислого  газа, поглощенных и выделившихся в этих реакциях, равна нулю. 

Таким образом, можно  утверждать, что при использовании  биоэтанола в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания не нарушается ни теплового, ни химического баланса Земли.