Основы химмотологии моторных топлив. Тема 3

1. ТЕМА 3 Основы химмотологии моторных топлив

Классификация и принципы работы двигателей
внутреннего сгорания
Химмотологические требования к качеству и марки
авто- и авиабензинов
Химмотологические требования к дизельным и судовым
топливам
Химмотологические
требования
к
реактивным,
газотурбинным и котельным топливам
Состояние и перспективы применения альтернативных
моторных топлив
Биодизельное топливо из растительных масел
1

2. Классификация и принципы работы двигателей внутреннего сгорания

Химмотология - это наука о качестве и рациональном
применении в технике топлив, масел, смазок и спец.
жидкостей.
Качество
ГСМ
совокупность
свойств,
обусловливающих их пригодность для использования по
назначению и нормируемых ГОСТ.
Совокупность свойств подразделяется на три группы:
физические;
эксплутационные;
технические (экологические).
Химмотология является связующим и координирующим
звеном в системе ТСМ-ДВС-эксплуатация.
2

3. Классификация двигателей внутреннего сгорания

ДВС
Непрерывного
сгорания
Поршневые
Бензиновые
Дизели
Реактивные
Газотурбинные
Карбюраторные
Быстроходные
Ракетные
Транспортные
Инжекторные
Тихоходные
Воздушнореактивные
Стационарные
Роторнопоршневые
3

4. Схемы двигателей внутреннего сгорания

а – поршневой
двигатель;
б – газовая
турбина;
в – жидкостный
реактивный
двигатель
1 – картер; 2 – цилиндр; 3 – впускной клапан; 4 –выпускной клапан; 5 – крышка (головка)
цилиндра; 6 – поршень; 7 – шатун; 8 – коленчатый вал; 9, 16 – насосы; 10 – камера
сгорания; 11 – направляющий аппарат; 12 – турбина; 13 – компрессор; 14, 15 – баки;
17 – сопло
4

5.

На антидетонационную устойчивость двигателя
влияют:
степень сжатия (ε);
диаметр цилиндра;
коэффициент избытка воздуха (α);
частота вращения коленчатого вала;
угол опережения зажигания;
материал и форма камеры сгорания и нагар в ней;
влажность воздуха;
теплота сгорания;
детонационная стойкость бензина.
5

6. Нормы предельно допустимых выбросов ДВС в странах ЕС, г/км

Бензиновые
двигатели
Дизельные
двигатели
Год
Нормы Введения
ЕС (РФ)
СО
Евро 1 1993 (1999)
2,72
0,97*
2,72
0,97*
0,14
Евро 2 1996 (2006)
2,2
0,5*
1
0,67*
0,08
Евро 3 2000 (2011)
1,5
0,17
0,14
0,6
0,06
0,5
0,05
Евро 4 2005 (2015)
0,7
0,08
0,07
0,47
0,05
0,25
0,05
Сm Нn
NO*
СО
Сm Нn
NO*
Твердые
частицы
* - Сумма CmHn и NO*
6

7. Химмотологические требования к качеству и марки авто- и авиабензинов

Основные нормируемые показатели качества автобензинов:
детонационная
стойкость,
оцениваемая
октановым
числом
(ОЧИМ,ОЧММ,ОЧС);
испаряемость, оцениваемая температурами выкипания (tнк, t10%, t50%, t90%, tкк) и
давлением насыщенных паров;
химическая стабильность (индукционный метод, содержание фактических
смол);
коррозионная активность (содержание серы, фактических смол, кислотность);
экологические свойства (содержание суммы аренов, бензола, олефинов,
свинца, железа, марганца и др.);
содержание оксигенатов (спиртов и эфиров);
по стандартам ЕС плотность при 15 °С;
При квалификационных испытаниях дополнительно определяются:
нагарообразующая склонность;
коэффициент распределения детонационной стойкости;
моющие свойства;
Для авиабензинов нормируются следующие дополнительные показатели:
сортность, оцениваемая приростом мощности двигателя при работе на богатой
смеси в условиях наддува;
удельная низшая теплота сгорания;
температура начала кристаллизации (-60 °С);
остаток перегонки в колбе.
7

8. Октановые числа углеводородов

Октановое ЧувстОктановое
Чувстчисло
число
Углеводород
вительУглеводород
вительОЧММ ОЧИМ ность
ОЧММ ОЧИМ ность
Н – алканы
2,4-диметилпентан
82
83
1
Бутан
92
94
2
3,3-диметилпентан
84
81
3
Пентан
61
62
1
2,2,3-триметилбутан
101
106
5
Гексан
25
25
0
2-метилгептан
24
22
-2
Гептан
0
0
3-метилгептан
35
37
2
Октан
<0
<0
4-метилгептан
39
Изоалканы
3-этилгексан
52
Изобутан
99
101
2
2,2-диметилгексан
77
2-метилбутан
89
92
3
2,3-диметилгексан
76
2,2-диметилпропан
83
85
2
2,4-диметилгексан
70
2-метилпентан
73
73
0
3,3-диметилгексан
83
3-метилпентан
75
75
0
3,4-диметилгексан
85
2,2-диметилбутан
96
2-метил-3-этилпентан
88
87
-1
2,3-диметилбутан
95
102
7
2-метил-3-этилгексан
91
2-метилгексан
42
45
3
2,2,3-триметилпентан
102
105
3
3-метилгексан
55
2,2,4-триметилпентан
100
100
0
3-этилпентан
69
2,2,3-триметилпентан
97
103
4
2,2-диметилпентан
93
93
0
2,3,4-триметилпентан
97
101
4
2,3-диметилпентан
84
81
-3
2,2,3,3-тетраметилбутан 103
107
4
8

9. Октановые числа углеводородов (продолжение таблицы)

Октановое
ЧувстОктановое
Углеводород
число
вительУглеводород
число
ОЧММ ОЧИМ ность
ОЧММ ОЧИМ
Алкены
Циклоалканы
Бутен-1
82
97
15
Циклопентан
83
Бутен-2(смесь цис- и
87
100
13
Циклогексан
77
83
транс-)
Изобутен
88
101
13
Метилциклопентан
82
93
Пентен-1
77
91
14
Метилциклогексан
71
75
2-метилбутен-1
82
101
19
Этилциклопентан
67
Гексен-1
63
76
13
Этилциклогексан
47
Гексен-2 (смесь цис- и
81
93
12
Диметилциклогексаны
68-69
81
транс-)
Гексен-3 (смесь цис- и
80
94
14
Н-пропилциклогексан
14
18
транс-)
2-метилпентен-2
83
98
15
Изопропилциклогексан
61
63
2,3-диметилбутен-2
84
97
13
1,1,3-триметилциклогексан
83
81
2,3-диметилпентен-2
80
94
14
Ароматические углеводороды
Сктен-1
35
Бензол
108
103
Октен-2
56
Толуол
104
107
Октен-3
68
73
15
Этилбензол
98
104
Н-пропилбензол
99
105
Изопропилбензол
99
108
Трет-бутилбензол
107
Чувствительность
6
11
4
дек.13
4
2
-2
5
3
6
6
9
9

10. Основные показатели качества моторных топлив Европейского Союза и России

Показатели
Евро2
Евро3
Евро4
РФ (Евро2)
Для автобензинов
Содержание, не более:
бензола, % об.
5
1
1
5
аренов, % об.
-
42
30
-
серы, % масс. (ррм)
0,05(500)
олефинов, % масс.
-
0,015(150) 0,003-0,001
(30-10)
18
14
0,05
-
Для дизельных топлив
Содержание, не более:
полициклических аренов,
% об.
серы, % масс .(ррм)
11
-
0,035(350)
0,2-0,5
10

11. Характеристика неэтилированных автомобильных бензинов по ГОСТ 2084-77

Показатель
А-72
А-76 АИ-91 АИ-93 Аи-95
Октановое число, не менее:
Моторный метод
72
Исследовательский метод
76
85
85
летнего
195
195
205
205
205
91
93
95
зимнего
185
185
195
195
195
Остаток в колбе, % не
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
более
Давление насыщенных паров бензина, кПа, не более:
Температура начала перегонки, °С, не ниже:
зимнего
А-76 АИ-91 АИ-93 Аи-95
82,5
Не
нормируется
35
А-72
Конец кипения бензина, °С, не выше:
Фракционный состав:
летнего
Показатель
35
35
35
30
Не нормируется
Перегоняется при температуре, °С, не выше:
летнего
66,7
66,7
66,7
66,7
66,7
зимнего
93,3
93,3
93,3
93,3
93,3
Кислотность, мг КОН/100
3
см , не более:
3
1
3
0,8
2
3
Содержание фактических смол, мг/100см , не более:
10% бензина: летнего
70
70
70
70
75
зимнего
55
55
55
55
55
На месте производства
5
5
5
5
5
50% бензина: летнего
115
115
115
115
120
На месте потребления
10
10
10
10
10
зимнего
100
100
100
100
105
600
1200
900
1200
900
90% бензина: летнего
180
180
180
180
180
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
зимнего
160
160
160
160
160
Индукционный период,
мин, не менее
Массовая доля серы, %,
не более
Цвет
Желтый
11

12.

В настоящее время в России производят автобензины:
по ГОСТ 2084-77: А-72, А76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95;
по ГОСТ Р 51105-97: Нормаль-80, Регуляр-91, Премиум-95 и
Супер-98;
по ГОСТ Р 51866 (EN-228): бензин-регуляр и премиальный
бензин;
По техническим условиям выпускаются:
бензины для экспорта А-80, А-92, АИ-96, АИ-98;
бензины с марганцевыми антидетонаторами Нормаль-80 и
Регуляр-91;
бензины для зарубежных автомобилей Премиум-95 и Супер-98;
неэтилированные бензины с улучшенными экологическими
показателями (с содержанием бензола не более 3%) АИ-80 эк,
АИ-93 эк, АИ-98 и др.
12

13. Требования к автомобильным бензинам по ГОСТ Р 51866 (EN-222-99)

Бензин-регуляр
Премиальный бензин (Премиум
(Регуляр Евро-92)
Евро-95 и Супер Евро-98)
Октановое число, не менее:
Моторный метод
83
85
Исследовательский метод
92
95
3
Содержание свинца, г/дм , не более
5
5
3
Плотность при 15 °C, кг/м
720…775
720…775
Содержание серы, мг/кг, не более
150
150
3
Фактические смолы, мг/100 см , не более
5
5
Период индукции, мин., не более
360
360
Коррозия меди (3ч при 50 °С)
Класс 1
Класс1
Содержание , % не более:
Олефинов
21
18
Аренов
42
42
Бензола
1
1
Кислорода
2,7
2,7
Содержание оксигенатов, %:
Метанол
3
3
Этанол
5
5
Изопропанол
10
10
Изобутанол
10
10
Трет-бутанол
7
7
Эфиры с числом атомов С5 и более
15
15
Другие
10
10
13
Показатель

14. Требования к качеству авиационных бензинов по ГОСТ 1012-72

Показатель
Детонационная стойкость, ОЧММ, не менее
Сортность, не менее
Содержание ТЭС, г/кг, не более
Удельная низшая теплота сгорания:
кДж/кг, не менее
Ккал/кг, не менее
Фракционный состав температура, °С:
Начало кипения, не ниже
10% не выше
50%, не выше
90%, не выше
97,5%, не выше
Остаток, % , не более
Давление насыщенных паров, кПа (мм. рт. ст.)
Не менее
Не более
3
Кислотность, мг КОН/100 см , не более:
Температура начала кристаллизации, °С, не выше
Иодное число, г, I2/100 г, не более
Содержание фактических смол, мг/100 мл, не более
Содержание, %, не более:
Серы
Аренов
Период стабильности, ч, не менее
Цвет
Б-95/130
95
130
3,1
Б-91/115
91
115
2,5
42947
10250
42947
10250
40
82
105
145
180
1,5
40
82
105
145
180
1,5
33,3(250)
45,4(340)
0,3
-60
6
4
29,3 (220)
0,03
35
12
желтый
0,03
35
12
зеленый
0,3
-60
2
3
14

15. Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов по ГОСТ Р 51105-97 (Евро-2)

Показатель
Нормаль-80 Регуляр-91 Премиум-95 Супер-98
Октановое число, не менее:
Моторный метод
76
82,5
85
88
Исследовательский метод
80
91
95
98
3
Содержание свинца, г/дм ,
0,01
0,01
0,01
0,01
не более
3
Содержание марганца, мг/дм ,
50
18
не более
Содержание фактических смол,
5
5
5
5
3
мг/100 см , не более
Индукционный период бензина,
360
360
360
360
мин, не менее
Массовая доля серы, %, не более
0,05
0,05
0,05
0,05
Объемная доля бензола, %,
5
5
5
5
не более
Испытание на медной пластинке
Выдерживает
Внешний вид
Чистый, прозрачный
3
Плотность при 15 °C, кг/м
700…750 725…780 725…780 725…780
15

16. Автомобильные бензины

В порядке испытаний в некоторых регионах производят
бензины с ферроценовым антидетонатором.
В большинстве стран мира, как правило, выпускают
два сорта автобензинов:
регулярный с ОЧИМ 85…86
премиальный с ОЧИМ не ниже 97,
высокооктановый SUPER c ОЧИМ >100
(в небольшом объеме).
16

17. Химмотологические требования к дизельным и судовым топливам

Основные нормируемые показатели качества дизельных топлив:
низкотемпературные свойства (температуры застывания и помутнения);
самовоспломеняемость (цетановое число ЦЧ и цетановый индекс ЦИ);
испаряемость ( температуры выкипания tн.к.., t10%, t50%, t90%, tк.к.);
кинематическая вязкость при 20 °С или 50 °С;
плотность при 20 °С или при 15 °С;
температура вспышки в закрытом тигле;
химическая стабильность (иодное число, стабильность к окислению, содержание
фактических смол, фильтруемость);
коррозионная активность (кислотность, медная пластинка, содержание
водорастворимых кислот и щелочей);
смазывающая способность;
коксуемость, зольность, содержание мех. примесей, ванадия;
экологические свойства (содержание общей и меркаптановой серы,
полициклических аренов).
Марки топлив для быстроходных дизелей:
Л, З и А , вторая цифра – содержание серы, третья – температура вспышки для Л и
температура застывания для З.
17

18. Цетановые числа некоторых углеводородов

Углеводород
Цетановое
число
Углеводород
Цетановое
число
Н-декан
77
Гексадецен-1
88
Н-додекан
88
Декалин
55
2,2,4,6,6-пентаметилгептан
10
Трет-бутилдекалин
Втор-бутилдекалин
27
39
3-этилдекан
53
Н-пропилтетралин
9
Н-тетрадекан
96
Н-бутилтетралин
21
2,7-диметил-4,5-диэтилоктан
45
Н-гексилбензол
Н-нонилбензол
30
50
Гексадекан
100
Н-додецилбензол
68
Додецен-1
71
Н-бутилнафталин
72
Тетрадецен-1
83
Н-октилнафталин
20
18

19. Зависимость между дизельным индексом и цетановым числом

Дизельный
индекс
20
30
40
50
62
70
80
Цетановое
число
30
35
40
45
55
60
80
19

20. Требования к качеству топлив для быстроходных дизелей по ГОСТ 305-82

Показатель
Цетановое число, не менее
Фракционный состав, температура, °С:
50%, не выше
96 %, не выше
2
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм /с
Температура застывания, °С, не выше:
летнего
зимнего
Температура помутнения, °С, не выше:
летнего
зимнего
Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже:
для дизелей общего пользования
для тепловозных, судовых дизелей и газовых турбин
Содержание, % мас., не более:
серы в топливе вида I
серы в топливе вида II
меркаптановой серы
сероводорода
Испытание на медной пластинке
Содержание фактических смол, мг/100 мл, не более
Содержание водорастворимых кислот, щелочей, мех.примесей и воды
Кислотность, мг КОН/100 мл, не более
Иодное число, г. I2 /100 г., не более
Зольность, %, не более
Коксуемость 10% остатка, % не более
Коэффициент фильтруемости, не более
3
Плотность при 20 °С, кг/м , не более
Л
45
3
45
А
45
280
360
3,0..6,0
280
340
1,8..5,0
255
330
1,5..4,0
-10
-
-35
-45
-50
-5
-
-25
-35
-
40
61
35
40
30
35
0,2
0,5
0,01
0,2
0,2
0,5
0,4
0,01
0,01
отсутствие
выдерживает
40
30
30
Отсутствие
5
5
5
6
6
6
0,01
0,01
0,01
0,3
0,3
0,3
3
3
3
860
840
830
20

21. Требования к качеству дизельных топлив в Европе

Показатели
Евро-3
Евро-4
Евро-5
Цетановое число, не менее
51
51
51
Содержание:
серы, ррm, не более
полициклических аренов, %масс., не более
Фракционный состав – 95 % перегоняется при t, оС, не выше
350
11
360
50
11
360
10
11
360
Кинематическая вязкость при 20 оС, мм2/с
3-6
3-6
3-6
830-860
830-860
830-860
Температура: вспышки, оС, не ниже
фильтруемости, оС, не выше
для зимнего
для летнего
30-40
30-40
30-40
-20
-38
-20
-38
-20
-38
Смазывающая способность, мкм, не более
460
460
400
Плотность при 15 °C, кг/м3
21

22. Требования к качеству топлив для средне- и малооборотных двигателей (дизелей)

Требования к качеству топлив для среднеи малооборотных двигателей (дизелей)
Показатель
3
Плотность при 20 °С, кг/ м , не более
ДТ
930
ДМ
970
Фракционный состав: до 250 °С, не более
Вязкость при 50 °С, не более
2
Кинематическая, мм /с
15
10
36
150
5
3
0,04
20
9
0,06
1,5
0,05
0,5
0,5
65
-5
2,9
0,1
0,5
0,5
85
10
Условная, °ВУ
Коксуемость, %, не более
Зольность, % не более
Содержание, %, не более
Серы
Мех. примесей
Воды
Ванадия
Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже
Температура застывания, °С, не выше
22

23. Технико-эксплуатационные требования к унифицированным нефтяным топливам для всех типов судовых дизелей

Физико-химические свойства
Вязкость условная, ° ВУ, не более
При 20°С
При 50°С
При 80°С
Зольность, % не более
Массовая доля механических
примесей, %, не более
Массовая доля воды, %, не более
Массовая доля серы, %, не более
Массовая доля меркаптановой серы,
%, не более
Коксуемость, %, не более
Температура вспышки, °С, не ниже:
В закрытом тигле
В открытом тигле
Температура застывания, °С, не выше
Массовая доля ванадия, %, не более
3
Плотность при 20 °С, кг/ м , не более
Цетановое число, не ниже
Судовое маловязкое
топливо
(дистиллятное) СМТ
Судовое высоковязкое топливо
(компаундированное)
Сверхтяжелое
Легкое СВЛ
Тяжелое СВТ
СВС
2
0,02
0,02
5
0,05
0,1
8
0,12
0,3
16
0,15
0,6
следы
1,5
0,5
2 вид – 2,0
1
1 вид – 2,0
1
5
0,025
-
-
-
0,2
7
15
22
62
-10
890
40
65
5
0,01
965
-
90
15
0,02
995
-
100
25
0,04
1015
23

24. Газотурбинные и котельные топлива

В качестве газотурбинных топлив применяются
высококипящие
дистилляты прямой перегонки глубокообессоленных нефтей, тяжелые
газойли термо- и каталитических процессов.
Нормируются следующие показатели качества марок А и Б:
вязкость при 50°С;
низшая теплота сгорания;
зольность и содержание металлов (ванадия, кальция, калия, натрия);
плотность, коксуемость и иодное число;
содержание серы;
температура вспышки;
температура застывания.
В качестве котельных топлив применяются тяжелые остатки (мазуты,
гудроны) и тяжелые газойли термо- и каталитических процессов
нефтепереработки. Нормируются те же показатели качества, что и для
газотурбинных и судовых топлив.
24

25. Требования к качеству газотурбинных и котельных топлив

Показатель
Вязкость при 50 °С, не более:
Условная, °ВУ
2
Кинематическая, м /с
Теплота сгорания низшая, Дж/кг, не менее
Зольность, %, не более:
Содержание, %, не более:
Мех. примесей
Ванадия
Кальция
Суммы натрия и калия
Воды
Серы
Сероводорода
Водорастворимых кислот и щелочей
Коксуемость, %, не более
3
Плотность при 20 °С, кг/ м , не более
Температура, °С
Вспышки в закрытом тигле, не ниже
Вспышки в открытом тигле, не ниже
Застывания, не выше
Иодное число, г I2/100 мл, не более
Газотурбинные
топлива
Б
А
3
39800
0,01
1,6
39800
0,01
0,03
0,0004
0,5
2,5
0,02
0,00005
0,0004
0,0002
0,1
1,8
0,5
935
0,2
-
61
5
45
65
5
-
Котельные топлива
Ф-5
Ф-12
40
10
*
*
5
12
8
16
*
*
36,2
89
59
118
41454 40740 39900 40530
0,05
0,1
0,12
0,14
0,1
0,12
0,3
0,3
2
0,6
Отсутствие
Отсутствие
6
6
955
960
80
-5
-
90
-8
-
0,8
1,5
3,5
1,5
1,5
3,5
965
1015
90
10
-
110
25
-
25

26. Состояние и перспективы применения альтернативных моторных топлив

Стратегическое направление обеспечения топливом автотракторного
транспорта мира в постнефтяном веке – производство и применение
экологичных альтернативных моторных топлив получаемых из:
невозобновляемого сырья (углеводородных газов и твердых
горючих ископаемых);
возобновляемого растительного сырья (биотоплива).
Из
невозобновляемого
сырья
Альтернативные
мт
Из
возобновляемого
сырья
Синтетические МТ из твердых
горючих ископаемых
Газомоторные топлива
Биоспирты и эфиры для
бензиновых ДВС
Биодизельное топливо
Водород
26

27. Технология производства синтетических моторных топлив из углеводородного сырья и углей

паровая конверсия:
nH O C H
nCO ( n 2m )H
2
n
2m
2
синтез Фишера-Тропша:
nCO ( 2n 1 )H
C H
2
n
2 n 2
nH O
2
Классификация газомотороных топлив
Газомоторное
топливо
Сжатый (при 19.6МПа) природный газ (СПГ)
Двух марок: А и Б
Сжиженный (при 2 МПа)нефтяной газ (СНГ)
двух автомобильных марок: ПА и ПБА
27

28. Некоторые физико-химические свойства алканов, входящих в состав СНГ и СПГ

Показатели
CH4
C2H6 C3H8 C4H10 C5H12
Относительная плотность газа по воздуху
0,554 1,048 1,562 2,091 2,448
Плотность жидкости при 15°С и 0,1 МПа
Стандартная температура кипения, °С
Критическая температура, °С
Стехиометрическое отношение
Воздух: топливо (α):
кг/кг
3 3
м /м
0,446 0,509 0,582 0,625
-161,5 -88,6 -42,1 -0,5 36,1
-82,5 32,2 96,8 152 196,6
Теплота сгорания при α=1, МДж/ м
Октановое число: ОЧИМ
ОЧММ
3
16,05 15,7 15,35 15,3 17,2
16,7 23,9 30,95 38 39,52
3,22
3,4
3,46
3,41
3,52
107,1 105,7 93,6
104 100 90,1
61,9
61,9
28

29. Компонентный состав СНГ и СПГ

Компоненты
Метан
Этан
Пропан
Бутаны
Пентаны
Сумма олефинов
Кислород
Азот
Сернистые соединения, %
Сероводород, %
3
г/ м
Меркаптановая сера, %
СНГ, % масс СПГ, % масс.
ПА
ПБА
А
Б
95±5 90±5
4
4
90±10 50±10 1,5
1,5
40-50
1
1
0,3
0,3
6
6
1
1
0-4
4-7
0,01
0,01
0,003 0,003
0,02
0,02
0,016 0,016
29

30. Альтернативные моторные биотоплива (МБТ)

биобензины
(биоспирты и
простые эфиры)
МБТ
биодизельные
топлива
(растительные
масла и эфиры)
Достоинства МБТ по сравнению с нефтяными:
- возобновляемость ресурсов; экологическая чистота по эмиссии СО2;
- наличие кислорода, что обеспечивает более полное сгорание и низкая
токсичность отработанных газов.
30

31. Химмотологические показатели биоспиртов

Бензин
АИ-95
95
720-780
35-200
СН3ОН
126
790
64,7
0
50
34,78
21,6
21,6
-
5,4
7,76
12,5
12,5
41-44
66,7
н/р
19,8
12,6
100
26,86
17,0
100
32,97
63,4
13 (при 60 оС)
32,97
63,9
13
Стехиометрический расход воздуха, кг/кг
14
6,5
9,07
11,28
11,28
Коррозионная активность
ПДК, мг/м3
н/а
-
к/а
5
к/а
1000
к/а
10
к/а
150
Показатели
ОЧИМ
ρ, кг/м3
tк, оС
Содержание О2, % масс.
Максимально допустимое содержание в
бензине, % масс.
Низшая теплота сгорания, МДж/кг
Давление насыщенных паров при 38 оС, кПа
Растворимость в воде при 20 оС, %
Биоспирты
С2Н5ОН
н-С4Н9ОН
120
96
794
810
78,3
117,7
i-С4Н9ОН
105
820
108
31

32. Химмотологические показатели биоэфиров

Показатели
Биоэфиры
(СН3)2О
(С2Н5)2О
>100
>100
>55
120-165
667
713
МТБЭ
118
742
ЭТБЭ
119
746
tк, оС
Содержание О2, % масс.
Максимально допустимое содержание в
бензине, % масс.
55
18,18
73
15,38
-24,8
34,78
34,6
21,6
142,4
12,3
14,85
17,55
7,76
12,5
22,0
Низшая теплота сгорания, МДж/кг
Давление насыщенных паров при 38 оС, кПа
38,2
53,8
30,6
34,5
26,8
81,6
32,9
91,8
37,2
100,1
Растворимость в воде при 20 оС, %
4,8
н/р
6,5
6,5
0,3
10,65
12,28
9,07
11,28
12,84
н/а
100
н/а
100
н/а
200
н/а
300
н/а
200
ОЧИМ
ЦЧ
ρ, кг/м3
Стехиометрический расход воздуха, кг/кг
Коррозионная активность
ПДК, мг/м3
(С4Н9)2О
786
32

33. Основное достоинство биоспиртов – высокая детонационная стойкость.

Основное
достоинство
детонационная стойкость.
биоспиртов
–
высокая
Недостатки – коррозионная агрессивность и неограниченная
растворимость в воде (фазовая нестабильность).
В ряду биоспиртов наихудшие химмотологические и
экологические показатели у метанола: низкая теплота сгорания и
исключительно высокая токсичность.
Из спиртовых топлив более перспективны биоэтанол и,
особенно биобутанол (биотопливо второго поклоения). Наиболее
крупными производителями биоэтанола являются Бразилия (из
сахарного тростника) и США (из кукурузы), а также страны ЕС.
33

34. Биоэфиры – наиболее перспективное моторное топливо в постнефтяном этапе энергетики.

Достоинства по сравнению со спиртами биоэфиров,
получаемых этерификацией с изобутиленом (МТБЭ, ЭТБЭ) и
дегидратацией спиртов (диметиловый, диэтиловый и
дибутиловый эфир):
- содержание кислорода в их молекуле в 2 раза ниже, отсюда
значительно выше теплоты их сгорания;
- детонационные стойкости не уступают спиртам;
- мало или нерастворимы в воде;
- коррозионно не- или низкоактивны;
- экологически более безопасны;
- высокое цетановое число, что позволяет использовать их в
качестве компонентов дизтоплив.
34

35. Биодизельное топливо из растительных масел

Крупные производители и потребители биодизельного топлива
из растительных масел, преимущественно из рапса – страны
западной Европы (Германия, Франция, Италия, Швеция и др.).
Растительные масла – триглецириды высших жирных кислот (с
молекулой глицерина связаны 3 молекулы R1, R2 и R3 высших
жирных кислот).
Фракционный состав рапсового масла:
tн.к. = 378 °С, t30% = 506 °С и t70% = 574 °С
35

36. Блок-схема производства растительных масел и их эфиров

Растворитель
Семена
масличных
растений
Сушка,
дробление,
прессование
жмых
шрот
Экстракция,
ректификация
масло
метанол
вода
катализатор
растворитель
Растительное
масло
метанол
Трансэтерефикация,
ректификация,
очистка
глицерин
cточная вода
Метиловый эфир
растительных масел
36

37. Процесс получения метилового эфира растительных масел

Основан на реакции трансэтерификации метанолом:
37

38. Физико-химические свойства рапсового масла (РМ), метилового эфира МЭРМ, стандартного дизельного топлива

Показатель
РМ
МЭРМ
ДТ
Цетановое число
40
48
45
Низшая теплота сгорания, МДж/кг
37
37
42,5
Плотность при 20°С, кг/ м
913
877
860
Теплота сгорания стехиометрической
смеси, МДж/кг
Температура вспышки в закрытом
тигле, °С
Кинематическая вязкость при 20°С,
2
мм /с
Температура застывания, °С
2,98
2,98
2,96
3
Коксуемость 10% остатка, %
Содержание серы, %
Кислотное число, мг КОН/мл
Выше 100 Не выше 56 Не выше 40
68,8
8
3,8
-5
-8
-10
-
0,3
0,5
0,02
0,02
0,2
-
0,5
0,06
38

39. Метиловый эфир рапсового масла (МЭРМ)

М = 300 - 320;
элементный состав: С = 77,5%, Н = 12%, О2 = 10,5%;
усредненная формула C19.6H36.6O2
Достоинства МЭРМ:
неисчерпаемость ресурсов, отсутствие эмиссии парниковых газов,
высокая биоразлагаемость;
высокая экологичность МЭРМ (отсутствие серы) и выпускных газов
дизеля;
высокая фазовая стабильность, хорошо смешивается с нефтяными
топливами;
выполняет и роль смазки форсунок и топливной аппаратуры.
Недостатки рапсового масла и МЭРМ:
повышенная вязкость и температура застывания;
пониженная теплота сгорания
повышенная кислотность.
39