Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 8
1.1. Перспективы производства автомобильных бензинов в России 8
1.2. Анализ применения оксигенатов как высокооктановых компонентов автомобильных бензинов в России и за рубежом 15
1.3. Особенности производства биобутанола и возможности его применения 26
1.3.1. Развитие производства биобутанола 27
1.3.2. Особенности технологии производства биобутанола 31
1.3.3. Возможности применения биобутанола 39
1.3.4. Возможности применения ацетона 45
1.4. Биобутанол в качестве компонента автомобильного бензина 46
1.5. Ацетон в качестве компонента автомобильного бензина 69
1.6. Цели и задачи экспериментальной работы 71
2. Объекты и методы исследования 74
2.1. Выбор объектов исследования 74
2.2. Методы исследования 82
3. Исследования биобутанола в качестве высокооктанового компонента автомобильных бензинов 83
3.1. Исследование антидетонационной эффективности биобутанола 83
3.2. Исследование испаряемости бензинов с биобутанолом 90
3.3. Исследование фазовой стабильности бензинов с биобутанолом 93
3.4. Исследование коррозионного действия бензинов с биобутанолом .99
3.5. Исследования ангидегонациониых свойств бутанол-углеводородных топлив с высоким содержанием бутанола 109
4. Разработка требований к качеству топливного биобутанола 113
5. Испытания автомобилбнбіх бензинов с топливным биобутанолом на соответствие требованиям технического регламента 119
6. Расчет относительной лимитной стоимости биобутанола 122
Выводы 125
Список литературы
- Особенности производства биобутанола и возможности его применения
- Биобутанол в качестве компонента автомобильного бензина
- Исследование испаряемости бензинов с биобутанолом
- Испытания автомобилбнбіх бензинов с топливным биобутанолом на соответствие требованиям технического регламента
Введение к работе
з
Актуальность проблемы. Целесообразность применения компонентов автомобильных бензинов, произведенных из возобновляемого сырья, обозначается на государственном уровне в качестве меры по обеспечению энергетической безопасности, уменьшению выбросов парниковых газов и улучшению экологических свойств моторных топлив. В России помимо этих задач не менее актуальной является проблема производства высокооктановых автомобильных бензинов. В нашей стране наблюдается недостаток мощностей процессов каталитического крекинга, алкилирования, производства изооктана и оксигенатов, что в будущем, с переходом на экологические классы 4 и 5 может привести к значительным трудностям в обеспечении потребителей необходимым объемом высокооктановых бензинов.
При решении данной проблемы значительную роль могут играть биоспирты. В мировой практике широкое применение в качестве октаноповышаю-щего компонента бензина нашел биоэтанол. Однако в России его использование существенно ограничивается высокими акцизами на спиртосодержащую продукцию, что не оставляет возможности развития производства и применения топливного биоэтанола в нашей стране.
Помимо биоэтанола в мире большой интерес проявляется к новому окси-генату - биобутанолу, который производится из возобновляемого непищевого растительного сырья и может добавляться в бензин в более высокой концентрации по сравнению с биоэтанолом. Биобутанол не относится к подакцизным товарам, что увеличивает перспективы его применения в России. При этом одновременно решается актуальная проблема по улучшению экологии окружающей среды путем переработки отходов сельского хозяйства и лесопереработки.
Впервые проведенные в нашей стране исследования биобутанола как компонента автомобильных бензинов были выполнены в рамках «Комплексной программы развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года». Работа отмечена грантом Некоммерческого партнерства по развитию международных исследований и проектов в области энергетики «Глобальная Энергия».
Цель работы - изучение биобутанола в качестве высокооктанового компонента автомобильных бензинов и разработка рекомендаций по его применению.
Основные задачи. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие научные и технические задачи: 1. Исследовано влияние биобутанола на основные физико-химические и эксплуатационные характеристики автомобильных бензинов.
-
Исследована возможность использования в составе биобутанола побочных продуктов его производства (ацетона и этанола).
-
Разработаны исходные требования к качеству топливного биобутанола.
-
Разработаны эффективные октаноповышающие добавки на базе биобутанола.
-
Исследована возможность производства автомобильных бензинов АИ-95 на базе АИ-92 при использовании биобутанола в качестве высокооктанового компонента.
-
Проведены испытания автомобильных бензинов с биобутанолом на соответствие действующим в России требованиям к качеству и безопасности автомобильных бензинов.
-
Произведена оценка экономической эффективности применения биобутанола путем расчета его относительной лимитной стоимости в условиях топливного рынка России.
Научная новизна.
-
Впервые изучено влияние биобутанола на антидетонационные, физико-химические и эксплуатационные свойства отечественных автомобильных бензинов, что позволило сформулировать требования к качеству топливного биобутанола и показать принципиальную возможность использования в составе биобутанола побочных продуктов его производства (ацетона и этанола) с последующим применением в качестве компонентов автомобильных бензинов.
-
Разработаны новые октаноповышающие добавки с использованием биобутанола в концентрации до 12% масс, и N-метиланилина в концентрации до 1,3 % масс, в расчете на бензин и показана возможность производства бензинов АИ-95 на базе бензина АИ-92 с использованием разработанных добавок. Состав разработанных добавок и топливные композиции, их содержащие, защищены патентом РФ.
-
В результате исследования влияния биобутанола на испаряемость автомобильных бензинов было установлено, что при его введении в товарный бензин происходит нелинейное изменение давления насыщенных паров (ДНП) бензина, которое, однако, не сопровождается его экстремальным ростом, несмотря на образование азеотропов между биобутанолом и углеводородами бензина. Показано, что, в отличие от этанола, биобутанол образует более высоко-кипящие азеотропы с углеводородами топлива, оказывающие меньшее влияние на ДНП бензина.
-
Обнаружено, что применение биобутанола в составе бензинов не увеличивает коррозионную агрессивность бензина. Установлено, что при введении биобутанола в бензин, коррозионное поражение стального стержня уменьшает-
ся в результате снижения поверхностного натяжения между водной фазой и топливом.
5. Впервые обнаружено, что октановое число углеводородов бензина не влияет на октановое число спиртового топлива, содержащего 75% масс, и выше н-бутанола или изобутанола, что, вероятно, связано с образованием структур, препятствующих детонационному сгоранию углеводородов. Практическая значимость и реализация результатов.
-
Разработан стандарт организации (СТО 11605031-055-2012 «Топливный биобутанол»), в котором впервые сформулированы технические требования к качеству топливного биобутанола.
-
Показана возможность использования в составе топливного биобутанола ацетона и этанола - побочных продуктов его производства, что повышает конкурентоспособность биобутанола.
-
Разработаны эффективные составы октаноповышающих добавок на базе биобутанола и топливные композиции, их содержащие.
-
В результате проведенных испытаний опытных образцов автомобильных бензинов АИ-92 и АИ-95 с добавками на базе топливного биобутанола различного состава, показано, что они соответствуют требованиям Технического регламента РФ.
Апробация работы. Отдельные разделы работы докладывались и обсуждались на Международном конгрессе «Биомасса: топливо и энергия-2011» (г. Москва, 12-13 апреля 2011 г.); на IV Международном промышленно-экономическом форуме «Стратегия объединения: Решение актуальных задач нефтегазового и нефтехимического комплексов на современном этапе» (г. Москва, 13-14 октября 2011 г.); на IX Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, 30 января - 1 февраля 2012 г.); на Международном конгрессе «Биомасса: топливо и энергия-2012» (г. Москва, 17-18 апреля 2012 г.); на VII Международной научно-практической конференции «Новые горючие и смазочные материалы с присадками» (г. Санкт-Петербург, 18-21 сентября 2012 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 8 научно-технических статей, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК, получено 1 положительное решение о выдаче патента РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов и списка литературы. Объем диссертации изложен на 139 стр. и содержит 36 таблиц и 57 рисунков. Список литературы состоит из 124 наименований.
Особенности производства биобутанола и возможности его применения
Основной целью производства биобутанола является создание качественного компонента автомобильных бензинов. Биобутанол рассматривается как высокооктановый кислородсодержащий компонент бензина (оксигенат), произведенный из возобновляемого сырья, который не содержит серы, ароматических углеводородов, олефинов и металлов. При оценке возможности применения биобутанола необходимо опираться на широкий мировой и отечественный опыт использования других оксигенатов (МТБЭ, ЭТБЭ, этанола) в качестве высокооктановых компонентов автомобильных бензинов.
Известно, что дли тельное время самым используемым оксигенатом был МТБЭ (метил-трет-бутиловый эфир). В 2001 году объем его мирового производства достиг максимума - 22 млн.т./год. В то время США были его главным потребителем, однако с 2006 года именно в этой стране МТБЭ был запрещен на федеральном уровне в связи с зафиксированными случаями попадания эфира в грунтовые воды и далее в питьевое водоснабжение [18]. Запрет на использование МТБЭ в США, безусловно, сказался на его общемировом потреблении. Так в 2009 году в мире было использовано только 13 млн. т. этого оксигената. Однако динамика потребления продукта, представленная на рис. 1.5, во всех остальных странах кроме США была положительная. С 2001 года по 2011 год уровень потребления МТБЭ вырос на 4,1 млн.т./год.
Динамика потребления МТБЭ в мире и США [19-23] Рост потребления МТБЭ произошел в основном за счет стран Азиатско-Тихоокеанского региона. Причем лидером здесь по применению и по темпам роста является Китай. С 2004 по 2009 в этой стране было удвоено потребление МТБЭ. На рис 1.6 приведена тенденция использования бензина и МТБЭ в Китае. Как видно за последние годы доля оксигената в составе бензинового фонда выросла с 3,4 % до 4,9 % в соответствии с государственными программами по улучшению качества автомобильного топлива. Стоит отметить, что в дальнейшем в Китае планируется еще больший рост потребления МТБЭ в основном за счет расширения собственного производства.
Динамика потребления МТБЭ и бензина в Китае [23, 24] В России также наблюдается положительная тенденция производства и применения МТБЭ с одновременным увеличением его доли в составе бензина с 1,6 до 1,8 % с 2005 по 201 1 год (рис 1.7). Наша страна полностью удовлетворяет свои потребности в МТБЭ, значительные объемы которого экспортируются (экспорт в 2009 году - 332,4 тыс. г). 750 680,7
Динамика производства и потребления МТБЭ в России [25, 26] На перспективы производства и применения МТБЭ в России будут оказывать влияние несколько противоположных факторов:
1. С одной стороны необходимость в увеличении выпуска высокооктановых бензинов потребует более высоких объемов применения МТБЭ.
2. Дефицит исходной изобутиленовой фракции, которая производится на установках каталитического крекинга, пиролиза или дегидрирования будет сдерживать наращивание объемов производства МТБЭ. Однако при реализации планов «Генеральной схеме развития нефтепереработки России до 2020 г.» [13] и строительства установок каталитического крекинга, проблема дефицита изобутиленовой фракции будет решена.
3. Запрет на использование МТБЭ в США может привести к снижению потребления МТБЭ в Европе, которая является главным потребителем российского продукта. Данный аспект будет негативно сказываться на возможностях роста производства МТБЭ в России.
4. МТБЭ - относиться к высокооктановым компонентам, облегчающим фракционный состав бензинов и увеличивающим ДНП топлива, благодаря низкой температуре кипения (55 С). В условиях роста мощностей процесса изомеризации на НПЗ России чрезмерное вовлечение МТБЭ в состав товарных бензинов будеї вьпьіваїь грудное і и с выпуском необходимого количе-сіва высокооктановых авюмобильных бензинов, удовлетворяющих нормам по испаряемое і и, особенно в легний период
В России в пасюящее время прсимущесіва МТБЭ, связанные с его высокой ашидеюнационпой )ффекіивносіью, пока имею і большее значение, чем ею педосіагки, поэюму, первый факюр определяет перспективы МТБЭ и должен привесіи к росіу ею проиіводсіва и использования в России. Однако суммарное дейсівис осіальньїх факюров может существенно сдержи-ваіь іакую іенденцию, особенно в часіи производства МТБЭ
Что касается европейских с гран, го уровень потребления МТБЭ в ЕС досіаючно сіабилси и на 2009 год сосіавлял около 2,9 млн.і. Необходимо отмеїиіь, чю с 2003 по 2006 год наблюдался рост потребления этого оксиге-наїа, однако с 2006 по 2009 год произошло снижение на 0,1 млп.т. (рис 1.8). По всевозможным оценкам в будущем ожидаеіся посіепенньїй оіказ оі использования МТБЭ в Европе. Во-первых, в сіранах ЕС снижается потребление бензина и увеличиваеіся использование дизельного топлива (19J, во-вюрых, в рамках повой припяюй дирекжвы 2009/30/ЕС доля возобновляемых исючников зперіии в моюрном юпливе должна достичь 10 % к 2020 юду [4]. В этой связи во многих странах ЕС уже давно происходит пере-ориешация с МТБЭ па ЭТБЭ ( )іил-іреі-буіиловьій эфир).
ЭТБЭ производиіся по аналогичным іехнолоіиям и на іех же усіанов-ках, чю и М ГБЭ Разница заключаеіся в использовании вмесю метанола биоэшнола, который получается из возобновляемого растительного сырья. Сірапьі ГС - їлавньїе производи іели и поіребиіели ЭТБЭ, іде с 2003 по 2009 год использование Э1БЭ выросло в 5,5 раз (рис 1.8). Более 70 % европейских произволе і венных мощностей сосредоточены во Франции, Германии и Испании (рис 1 9).
Биобутанол в качестве компонента автомобильного бензина
Поскольку ДНП бензина нормируемый показатель, имеющий нижний (45-50 кііа) и верхний (80-100 кііа) пределы, особенный интерес представляет изучение влияния биобутанола на ДНП бензина.
При хранении, транспортировании и применении бензин постоянно или периодически контактирует с металлическими поверхностями деталей, изготовленных из сталей, латуней, алюминиевых и цинковых сплавов и т. д.
Под воздействием активных соединений, содержащихся в бензине, и особенно при наличии в бензине воды эти материалы могут подвергаться химической и электрохимической коррозии, которая в свою очередь, может приводить к появлению течей в складских резервуарах, загрязнению бензина продуктами коррозии, а также к снижению надежности работы системы питания автомобиля.
Коррозионную агрессивность бензинов в зависимости от механизма действия можно условно разделить на химическую и электрохимическую. Электрохимическая коррозия проявляется на металлических поверхностях емкостей, трубопроводов и системы питания автомобиля, находящихся в контакте с топливом, а химическая коррозия, как правило, проявляется на деталях двигателей за счет коррозионно-активных продуктов сгорания бензина. В случае химической коррозии наибольшую опасность представляют соединения серы, содержащиеся в бензине, а именно сероводород, меркаптаны и свободная сера [107]. Для нормирования содержания этих веществ в бензине проводят испытание на медной пластинке. Спиртовые добавки в бензины в некоторых случаях могут оказывать непосредственное негативное воздействие на металлы за счет наличия в спиртах полярной гидроксильной группы -т.е. вызывать химическую коррозию. В частности имеются данные, что спирты могут оказывать коррозионное воздействие на некоторые металлы (А1, Mg, Zn). Отмечается, что спирты (С2- С4) вступают в реакцию с алюминием с образованием алкоголят. Эти соединения переходят в раствор, освобождая металлическую поверхность, и тем самым способствуют дальнейшей коррозии металла [108]. Так, например, исследования компании «SK Energy» (табл. 1.14) по сравнению коррозионной активности различных смесевых топлив показало, что бензин, содержащий 5 % этанола, способствует заметному увеличению коррозии алюминевой пластины (-13,3 % мае). С другой стороны 8 % добавка н-бутанола не оказывает коррозионного действия на алюминиевые детали (Испытание проводилось при 100С в течение 168 часов).
Однако зачасіую о і дели іь химическую коррозию от электрохимической не преде іавляеіся возможным, і ем более для этанола, коюрый всегда содержи і пекоюрое количесіво воды. В целом же добавление спирюв в бензины должно оказьіваїь наибольшее воздействие именно на электрохимический харакіер коррозии. Особенно ті о проявляется во влиянии этанола на коррозию сіальпьіх поверхности (меіаллических емкосіей, ірубопроводов, сисіемьі пиіания авюмобиля, бензобака и і .д.). Поэюму оценка коррозионного дейсівия - бензинов, содержащих биоэтнол, является нормируемым пока аіелем, коюрый заложен в ГОС I Р 52201-2004 и проверяеіся при ис-пьпании на сіальном сіержне сої ласію АСТМ Д 665.
Несмоіря на зпачиїельиое количесіво публикаций по вопросу корро-шонною дейсівия спирюв, сооївеїсівующих исследований буїанолов не обнаруживаеіся Кроме юіо в лиіераіурс до сих пор неї ясное і и в определении факторов, влияющих на коррошонную агрессивность спиртовых гоп-лив Поэюму акіуальньїм являеіся определение влияния изомеров биобуїа-нола на коррозионное дсйсівие беншно-спирювых юплив по о і ношению к сіальньїм изделиям, а іакже выявление факюров, определяющих іакое влияние
Поскольку спиріьі являю і ся хорошими расівориіелями, они могуі с повышенной аїрессивносіью воздейсівоваїь на пласі массовые и резинотехнические изделия (РГИ), применяемые в автомобилях (85]. Поэтому интересным прсдсіавляеіся оценка влияние биобуїанола на агрессивносіь бензинов по 01 ношению к немеїаллическим маїериалам.
Компанией «Butamax» были проведены испьиания бензина с добавлением биозіанола (10 и 20% масс.) и изобуїанола (20% масс.) в сравнении с исходным бензином на совмесіимосіь с )ласюмсрами, коюрые широко ис-польїуюіся в современных авюмобилях В качесіве образцов эласюмеров были выбраиьг.СРЕ (поливинилхлорид), Epichloro (эпохлоргидридный каучук), Mypalon (хлорсульфироваиный полимилен), Viton В (марка полимера, мономерами которого являются фторвинил, гексафторпропилен, тетрафторэ-тилен). Испытания проводились при комнатной температуре при воздействии топлив на РТИ в течение двух недель. Результаты изменения объема и твердости эластомеров до и после испытания представлены на рисунках 1.27, 1.28. Результаты данного исследования показывают, что добавление 20% изобутанола в бензин оказывает меньшее воздействие на агрессивность топлива по отношению к РТИ по показателям набухание и изменение твердости по сравнению с добавлением 10% биоэтанола. Только в случае воздействия бензина с 20% изобутанола на Epichloro (1-хлор-2,3-эпоксипропан) наблюдается относительное увеличение твердости, однако это увеличение не превышает 1% по сравнению с воздействием базового бензина. Таким образом, по результатам данного исследования был сделан вывод, что применение до 20 % изобутанола в бензине не оказывает отрицательного влияния на совместимость топлива с указанными образцами эластомеров.
Исследование испаряемости бензинов с биобутанолом
В ходе эксперимента, результаты которого представлены на рис. 3.14 было отмечено, что в образце без применения биобутанола (№1), стержень после испытания был покрыт мелкими каплями воды, а в образцах с добавлением н-бутанола (№3), БА-31 (№4) и БАЭ-631 (№5) вода после испытания находилась на дне стакана в виде единой фазы. Поэтому было выдвинуто предположение, что эффект снижения коррозионной агрессивности топлива от добавления н-бутанола или смесей БА-31 и БАЭ-631 прежде всего необходимо объяснять в рамках поверхностных свойств рассматриваемой системы. Это касается уменьшения работы адгезии Wa (прилипания) водной фазы к металлической поверхности в результате введения биобутанола. В соответ сівии с уравнением 3.4 рабоїа адіезии водной фазы к новерхносш меіалла можеі бы іь снижена ну і ем уменьшения а2,з и а2,і или увеличением аХі. По всей вероятности, наибольшее влияние на уменьшение прилипания водной фазы к меіаллической поверхности должно оказывать снижение поверхностною наїяжепия между водной и углеводородной фаюй (о2,і). Как видно из іабл. 3.4. изомеры буїанола обладаюі схожими значениями поверхностного наїяжения на границе с воздухом, однако на іранице раздела с водой по-всрхпосшое наїяжсние и номеров буїанола значительно ниже по сравнению с уі леводородами
Для подіверждения іипоіезьі о снижении поверхноспюю наїяжения на границе юпливо-вода были проведены исследования поверхностного наїяжения юлуола при добавлении биобуїанола различного состава, а іакже іреі-буїанола. Резульїаіьі, представленные в іабл. 3.5, показывают, что при введение биобуїанола и іреі-буїанола в концсшрации 12% масс, происходиі снижение поверхноспюю наїяжения юлуола более чем в 2 раза
Результаты исследований на рис.3.13 и 3.14 свидетельствуют, что использование в качестве добавок оїдельно ацетона, не приводиі к улучшению антикоррозионных свойсів уілеводородпого топлива в отличие от смесей БА-31 и БАЭ-631, которые содержа і значительное количество побочных продукюв производства биобуїапола (ацеюи и этанол). По всей видимое їй, іакое оіличие обьяспяеіся различными значениями коэффициентов распределения ацеюна и бутанола между уілсводородной и водной фазами. За счет более высокого коэффициента распределения в у/в фазе н-буганол оказывает заметное влияние па снижение повсрхносіної о наїяжения между водной и углеводородной фазой (о2,) в отличие оі ацетона, коюрый, в первую очередь переходит в водную фазу. Однако, если ацетон находится в виде смеси с н-буїаполом (БА-ЗІи БАЭ-631), то общее коррозионное действие оказывается положительным и аналої ичным дейспзию самого н-буїанола (рис 3.13 и 3.14).
В целом полученные результаты впервые показали, что добавление спирюв можеі приводиіь к улучшению ашикоррозионных свойств юплив, а іакже был показан механизм данною )ффекіа через поверхностные свойства спирт о-углеводородной смеси. В час т иос і и установлено, что использование н-буїапола или смесей на его основе (БА-31, БАЭ-631) в сосіаве бензина приводи і к снижению коррозионноіо поражения сіали по сравнению с базовым топливом.
Проведенные исследования имеют особенную ценность при изучении коррозии бензино-спиртовых смесей и объяснении аналогичных эффектов, которые могут проявляться, например с этанолом. Так исследования компании BASF (рис. 3.18), показали, что этанол различного качества по разному проявляет себя с точки зрения коррозии и даже снижет ее, однако адекватного объяснения этому эффекту выдвинуто не было. Результаты, полученные в данной работе, позволяют объяснить причину подобных эффектов. этанол этанол этанол без этанола топл. сорта топл. сорта сорта раств-ля (США) (Германия) исследования проведены по модифицированному методу А СТМД665, метод А в течении 5 часов при комнатной температуре. В качестве топлива использован бензин Евросупер (Германия)
Проведенные исследования показали, что биобутанол не усиливает коррозионную агрессивность бензинов, однако при этом не учитывалась роль кислых примесей в биобутаноле, которые образуются в процессе его производства. В результате исследования влияния кислотности биобутанола на коррозионную агрессивность топлива (рис. 3.19) было установлено, что с увеличением кислотности более 0,010 % масс, (в пересчете на уксусную кислоту) коррозионная агрессивность топлива возрастает, что вызывает необходимость ограничения количества кислых примесей в биобутаноле.
Биоспирты помимо применения в качестве добавок и компонентов автомобильных бензинов могут использоваться в виде смеси 70-85% об. спирта и углеводородной фракции в качестве альтернативного топлива (например, этанольное топливо Е85). Проведенные ранее исследования [109] по определению влияния качества углеводородной фракции показали, что при содержании этилового спирта 75% масс, и более октановое число этанольного топлива не зависит от детонационной стойкости углеводородной фракции (рис. 3.20-а) или индивидуальных углеводородов (рис. 3.20-6). Проведенные в данной работе аналогичные исследования н-бутанола (рис. 3.20-6) подтвердили предыдущий вывод о независимости октанового числа спиртового топлива от антидетонационной стойкости углеводородов.
Испытания автомобилбнбіх бензинов с топливным биобутанолом на соответствие требованиям технического регламента
Состояние топливо-воздушной смеси без образования ассоциатов (слева) и при образовании ассоциатов спирт-углеводород (справа) Как известно, одно из следствий межмолекулярного взаимодействия в растворах веществ, различающихся по химической природе (углеводороды и спирты) - это явление азеотропии. Азеотроп, хотя и состоит из двух компонентов, имеет постоянную температуру кипения, что свойственно для индивидуальных веществ. Это указывает на существование особого межмолекулярного взаимодействия между компонентами, образующими азеотропные смеси. Поэтому для проверки рассматриваемой гипотезы были проведены исследования по определению антидетонационной эффективности двух изомеров биобутанола (н-бутанол и изобутанол) в смеси с индивидуальными
В pcjyjibiaie проведенных исследований (рис 3.22) было усыновлено, чю в смесях буїаполов с уїлеводородами, образующими азеоіропньїе пары (н-іетан, и-окіан) приросі окіаиовою числа относительно аддигивносш значительно выше по сравнению с углеводородами, с коюрыми а еоіропов не образуется или обратимся более слабые (2-меіилпеніан и н-гексап). Особенно но проявляется па примере смесей п-буїанола (рис. 3.22-а) или изо-буїаиола (рис. 3.22-6) с п-гегпаном, октновые числа которых выше по сравнению со смесями п-буїанола или июбуїапола с н-гексаиом, несмотря на то, чю расчешые значения свидеіельсівуюі о проіивоположном. Снижение ок-іаповьіх чисел смесей н-буїапола или изобуїанола с изоокгаиом по сравнению с расчешыми значениями іакжс находиіся в рамках рассматриваемой іипоіезьі, поскольку изоокіан, оказываясь ассоциированным со спиртом, в меньшей сіепени оказывает влияние на детонационную сюйкоегь смеси, ко-юрая преимущественно определяется детонационной сюйкостыо спиріа.
Исследование антидетонационных свойств смесей 75% масс, н-бутанола (а) и изобутанола (б) с 25 % масс, индивидуальных углеводородов.
Таким образом, в результате проведенных исследований антидетонационных характеристик смесей углеводородов с изомерами биобутанола, установлено, что при содержании спирта 75% масс, и выше, октановое число индивидуальных углеводородов не влияет на октановое число спиртового топлива, что происходит из-за образования структур, препятствующих детонационному сгоранию углеводородов.
Топливный биобуїанол являє і ся новым продуктом для оіечественной нефіеперерабоїки, в связи с чем оісугсівуюі іехнические требования к его качесіву. Поэюму, одной из задач настоящей работы являлась разработка іребований к качесіву топливного биобуїанола и стандарта на данный про-дукі, с учеюм em применения в качесівс вьісокоокіановою компонента ав-юмобильных бензинов. В основу рафабоїанньїх іребований были положены рсзулыаты проведенных исследований биобутанола, а также действующая в России и в мире нормаіивно-ісхничсская докумешация па н-буїанол и био-манол В часшосіи при рафабоїке іребований к качесіву іопливноіо биобуїанола учиїьівались нормы, заложенные в ГОСГ 5208-01 «Спирт бутиловый нормальный. Технические условия» По настоящему стандарту н-буїанол марки Б вьірабаїьівасіся пуїсм брожения растительной биомассы. Кроме юго при разрабоїке іребований к качесіву юпливного биобутанола в качесівс баювою докумеша был исиольювап действующий в настоящее время сіандарі на юпливный био)іапол (1 ОСІ Р 53200-2008 «Денатурированный юпливиый биоэтнол») Поскольку оба продукт оказывают схожее влияние на свойсіва авюмобильных беїпипов, а іакже производятся пуіем переработки возобновляемой расіиіельной биомассы, выбор в качесівс основы сіандаріа на биозіанол предсіавляеіся обоснованным и целесообразным
В резульїаїс был разрабоїан сіандарі организации (СТО 11605031-055-2012 «Топливный биобуїанол»), в коюром обозначены основные требования к качесіву юпливної о биобутанола (табл 4 1). Разработанный СГО имееі пракіическую ценное і ь, поскольку является єдине і венным доку-мешом, в котором оіражсньї основные требования к юпливному биобугано-лу как компоненіу авюмобильного бензина со сюроны его поіребителей.
Ограничение по пока а і елю «содержания смол, промьпых раствориіе-лем» позволяю і коїпролироваїь количесіво потенциальных отложений на деіалях юпливной сисіемьі авюмобиля. Данный показаіель аналоїичен требованиям к юпливпому биоланолу.
Степень очистки биобуїанола оі примесей, коюрые оказьіваюі влияние на коррозионную агрессивность топлива, коніролируется показателями кислої носі и, рН, а іакже содержанием хлорид-ионов. Данные показатели аналогичны іребованиям к юпливпому биоманолу. Кроме і ого проведенные исследования коррозионного дейсівия биобуїанола подівердили необходи-мосіь в оіраничснии покаїаіеля «массовая доля кислої» Таким образом, биобуїаиол, сооївсісівующий указанным іребованиям, не будет повышать коррозионную агрессивное і ь юплива по о і ношению к меіаллам
Как и в случае с юпливпом бионанолом для биобуїанола вводи і ся ограничение на содержание меди, коюрая являеіся катализатором низкотемпе-раїурного окисления углеводоро/юв и повышенного смолообразования в беїнинах.
Ьиобуїапол должен содержа і ь минимальное количесіво серы и не ока-зьіваїь шачиїельпоіо влияния на общее содержание серы в бензине. В связи с )іим концешрация серы в биобуїаноле оі раничивается 0,003 % масс
Поскольку биобуїаиол должен применяйся в качесіве вьісокоокіано-вого компопеїпа авюмобильных бсіпинов к нему иредьявляюгея требования по аіпидеюнационной JффeкIИBIIOClи. В связи с л им в разрабоїанном стан-даріс имсеїся оіраничение по минимальному нриросіу окіанового числа смеси июокіана и нормальною гепіана, взяїьіх в соотношении (70.30), которое сосіавляеі 4,5 единицы по исследовательскому методу при добавлении 15 % масс, биобуїанола.
