Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 9
1.1. Современное состояние и новые требования, предъявляемые к автомобильным бензинам 9
1.1.1. Современное состояние производства автомобильных бензинов 9
1.1.2. Новые стандарты бензинов с улучшенными экологическими свойствами 11
1.2. Процессы производства высокооктановых компонентов товарных бензинов 14
1.2.1. Каталитический риформинг 15
1.2.1.1. Сырьевая база и продукты процесса 15
1.2.1.2. Состояние процесса и основные тенденции его развития 19
1.2.2. Каталитический крекинг 21
1.2.2.1. Сырьевая база и продукты процесса 21
1.2.2.2. Состояние процесса и основные тенденции его развития 25
1.2.3. Каталитическое алкилирование изобутана олефинами 27
1.2.4. Изомеризация легких бензиновых фракций 28
1.3. Производство и применение кислородсодержащих добавок бензинов 29
1.3.1. МТБЭ 32
1.3.2. МТАЭиЭТБЭ 36
1.3.3. Метанол 37
1.3.4. Этанол и другие спирты 39
1.3.5. Спиртобензиновые топливные композиции 44
1.4. Цель и задачи исследований 46
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований 49
2.1. Объекты исследований 49
2.2. Методика определения стабильности этанол-бензиновых смесей 57
2.3. Методики анализа состава риформата и кислородсодержащих добавок 59
2.4. Стандартные анализы 60
ГЛАВА 3. Исследование совместимости наиболее распространенных высокооктановых компонентов товарных бензинов с этанолом 61
3.1. Исследование стабильности этанол-бензиновых смесей 61
3.2. Исследование стабильности риформат—этанольных смесей с применением различных стабилизаторов 70
3.3. Сопоставительные исследования совместимости компонентов товарных бензинов с этанолом 82
Выводы по третьей главе 85
ГЛАВА 4. Разработка рецептур кислородсодержащих автомобильных топливных композиций 86
4.1. Этанол-бензиновые топливные композиции, стабилизированные новыми сорастворителями 86
4.2. Разработка кислородсодержащих топливных композиций на основе высокооктановых базовых бензинов и побочных продуктов нефтехимии 94
4.3 Разработка топливной композиции, содержащей "Метанольную фракцию" 99
4.4 Технико-экономическая оценка показателей работы автомобильного двигателя на кислородсодержащих топливных композициях 102
Выводы по четвертой главе 109
Обшие выводы
Литература
- Современное состояние производства автомобильных бензинов
- Методика определения стабильности этанол-бензиновых смесей
- Исследование стабильности риформат—этанольных смесей с применением различных стабилизаторов
- Разработка кислородсодержащих топливных композиций на основе высокооктановых базовых бензинов и побочных продуктов нефтехимии
Введение к работе
Основные тенденции, наблюдаемые в последние годы в химмотологии автобензинов, обусловлены, главным образом, требованиями охраны окружающей среды. Эти требования выражаются весьма жёсткими ограничениями по содержанию в выхлопных газах двигателей вредных примесей (углеводороды, оксиды углерода, азота, серы), а также запретом к применению в товарных автобензинах традиционных присадок на базе органических соединений свинца. Важным шагом в направлении повышения качества бензина в России явилась разработка и введение в действие с 01.01.1999 г. нового стандарта на бензины—ГОСТ Р51105-97. Этот стандарт предусматривает выпуск четырех марок бензинов: "Нормаль 80", "Регуляр 91", "Премиум 95" и "Супер 98". Все марки бензинов—неэтилированные, должны содержать не более 0,05% серы, не более 5% бензола [1]. Несмотря на определенные продвижения в этом направлении, качество этих бензинов существенно уступает современным международным требованиям, особенно в части высокого содержания в них ароматических углеводородов и в них не предусмотрено обязательное присутствие кислородсодержащих добавок— оксигенатов. Как известно, эти два показателя имеют определяющее значение для остаточного содержания в выхлопных газах оксида углерода и углеводородов. Поэтому сегодня главной проблемой нефтеперерабатывающей отрасли России является повышение качества бензина и особенно улучшение его экологических свойств.
Автомобильный транспорт потребляет в настоящее время значительную долю топлив нефтяного происхождения.
Мировой парк легковых автомобилей достигает 550 млн. шт., и темпы его роста составляют около 9 % в год. Мировое потребление бензина превышает 640 млн. т в год [2]. Резкое увеличение автомобильного парка в России привело к тому, что на его долю приходится 90 % отрицательного воздействия
на атмосферу [2]. В г. Москве, например, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта достигли 1,7 млн.т/год и составляют 87 % всех выбросов [2]. Одновременно с этим на фоне постепенного снижения объёмов добычи нефти и повышения цен на сырую нефть перед Россией встает серьёзная проблема - расширение ресурсов бензинов.
Совершенствование существующих двигателей внутреннего сгорания, создание более совершенных энергосиловых установок нового типа (электромобили с питанием двигателя от аккумуляторов или топливных элементов, газотурбинные двигатели, разные варианты двигателей внутреннего сгорания) имеют целью улучшение экономических показателей, а проблема дефицита топливных ресурсов здесь практически не затрагивается.
Для автомобилей, по мнению специалистов, по крайней мере на ближайшие десятилетия двигатель внутреннего сгорания останется основным типом силовой установки. Это вынуждает искать решения проблемы автомобильных энергоресурсов.
Одним из таких решений является использование в составе бензинов кислородсодержащих соединений, среди которых центральное место занимают низшие спирты. Кислородсодержащие соединения обладают высоким октановым числом и достаточно высокими экологическими характеристиками. В этом плане большой практический интерес представляют также различные отходы нефтехимических производств, в составе которых имеются высокооктановые кислородсодержащие соединения с температурой кипения в пределах выкипания бензина. Использование подобных композиций является логическим продолжением традиционного направления по повышению качества автомобильных топлив с учётом ресурсных и технико-экологических факторов.
Каталитический риформинг является в настоящее время наиболее распространенным методом каталитического облагораживания прямогонных бензинов. Мощности установок каталитического риформинга
в России достаточно велики, и доля катализатов риформинга в суммарном фонде бензинов составляла в 1999 г 54,3 % (масс.) [3].
Указанное обстоятельство предопределяет актуальность
теоретических и экспериментальных работ, посвященных исследованию топливных композиций, содержащих бензин каталитического риформинга и различные высокооктановые кислородсодержащие органические соединения, и возможности работы автомобильных двигателей на этих смесях, а также возникающих при этом особенностях рабочего процесса.
В этой связи, а также с последними ограничениями по применению метил-третбутилового эфира (МТБЭ) в составе неэтилированных бензинов в последние годы огромный интерес вызывает этанол. Причём перспективу многие учёные связывают с более широким использованием синтетических топлив, производимых на базе растительного сырья. Наиболее перспективны технологии получения этанола, где в качестве сырья применяются пищевые и городские древесные отходы.
Безводные спирты при обычных температурах хорошо смешиваются с бензином в любых соотношениях, однако, незначительные примеси воды вызывают расслоение смеси. Для предупреждения расслаивания спирто-бензиновых товарных композиций в их состав вводят специальные стабилизаторы - сорастворители. В настоящее время одним из основных факторов, сдерживающих широкое применение данных композиций, является дефицит эффективных сорастворителей. Спирто-бензиновая смесь (СБС) особенно привлекательны для регионов с умеренными климатическими условиями с точки зрения как их фазовой стабильности, так и источников возобновляемых ресурсов спиртов.
Использование синтетических топлив на новой сырьевой базе позволит решить проблему долгосрочного энергообеспечения автомобильного транспорта и осуществления рационального перераспределения топливно-энергетических ресурсов страны.
)
Таким образом, перспективы развития производства автомобильных бензинов с высокими эксплуатационными свойствами заключаются в гармоничном, комплексном, взаимосвязанном развитии многих отраслей промышленности, занимающихся переработкой природного сырья во всем его многообразии, растительного сырья, а также утилизации пищевых и технологических отходов.
Решению некоторых вопросов, связанных с получением топливных композиций путем непосредственного компаундирования наиболее распространенных компонентов товарных бензинов - риформатов и бензинов каталитического крекинга со спиртами, посвящена данная диссертация. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов.
Современное состояние производства автомобильных бензинов
Современное состояние производства автомобильных бензинов Мировой парк легковых автомобилей достигает 550 миллионов, а темпы его роста составляют около 9 % в год. Потребление бензина превышает 640 миллионов тонн в год. В настоящее время в России объёмы производства бензинов составляют 26 миллионов тонн [2]. Этого количества пока достаточно для обеспечения потребности транспорта и предприятий.
Главной проблемой нефтегазовой отрасли России на период до 2010г. является повышение качества моторных топлив, особенно улучшение их экологических свойств. Федеральная целевая программа России «Топливо и энергия» (1996г.) предусматривает улучшение экологических характеристик моторных топлив, планирует прекращение производства этилированного бензина к 2005 г [2].
Благодаря не одинаковой структуре переработки нефти, компонентный состав товарных бензинов в России и в США сильно различается. Ниже показаны компонентные составы бензинов в разных регионах мира (таблица 1.1) [4]. Согласно данным таблицы 1.1, в России при получении товарных бензинов в их состав вовлекаются, в основном, следующие компоненты: 13,3 % прямогонных фракций, 5,7 % бутанов, 54,1 % риформатов, 20 % бензиновых фракций каталитического крекинга, 4,9 % бензиновых фракций термических процессов, и высокооктановых неароматических компонентов, 0,3 % алкилата, 0,2 % кислородсодержащих соединений и 1,5 % изомеризата. Таким образом, бензиновый фонд России по сравнению с бензиновым фондам западных стран отличается большим содержаниям риформатов и прямогонных фракций, что обуславливает высокое содержание ароматических углеводородов и серы, более низкое октановое число, а следовательно, повышенное содержание свинца. Нерациональная структура нефтепереработки России приводит к тому, что 65 % от общей выработки бензинов представляет бензин марки А-76, лишь 32 %-АИ-91, АИ-92, АИ-93 и 3 %-АИ-95 [2].
В России в 1996 г. неэтилированный бензин производят только 12 НПЗ. Потребление этиловой жидкости с 1990 г. сократилось в 6-7 раз и составляет сейчас менее 4 тыс.т/год [2]. В США и Японии этилированные бензины уже не производят, в Западной Европе лишь некоторые страны применяют только неэтилированные бензины.
С развитием техники автомобильная промышленность предъявляет всё более высокие требования к октановому числу бензинов, повышение которого возможно путем применения тетраэти л свинца, повышения жёсткости процесса риформинга, этерификацией бензинов, добавлением кислородсодержащих соединений и т.д. Однако, с повышением экологических требований во многих странах прекратили добавку тетраэтилсвинца в бензин, а повышение жёсткости риформинга приводит к увеличению содержания бензола и ароматических углеводородов в бензине, что также нежелательно. В связи с этим повышенный интерес проявлен исследователями к кислородсодержащим добавкам [5, 6].
В зарубежных странах (США и др.) все большее применение находит реформулированный бензин, в который вовлекают кислородсодержащие соединения типа МТБЭ или спирты в количестве до 2,7 % в пересчете на кислород.
В настоящее время развивается производство МТБЭ и в России, выпуск которого пока составляет лишь 0,2 % от общей выработки бензинов. МТБЭ вырабатывают на Чайковском заводе СК, ОАО "Нижнекамскнефтехим", Омском НПЗ и др [2, 7, 8, 9]. Из-за относительно высокой себестоимости МТБЭ более рентабельно использовать в бензинах смеси МТБЭ с третбутиловым спиртом (присадка фэтерол).
Одним из наиболее крупных источников загрязнения окружающей среды высокотоксичными выбросами является автомобильный транспорт, работающий на этилированных бензинах, содержащих кроме тетраэтилсвинца в большом количестве ароматические углеводороды, в том числе бензол.
Выхлопные газы автомобилей загрязняют воздух свинцом, оксидом углерода, летучими органическими соединениями. Антидетонационные присадки на основе тетраэтил- и тетраметилсвинца вредны для человека и растений, отрицательно действуют на каталитические нейтрализаторы отработавших газов. Поэтому во всех развитых странах осуществляются программы снижения концентрации свинца в бензине и перехода к выпуску только неэтилированных бензинов [10].
При эксплуатации автомобилей наблюдаются значительные выбросы оксидов углерода, азота и летучих органических соединений в атмосферу в результате испарения бензина при работающем двигателе и с выхлопными газами. Легкие органические соединения, взаимодействуя с оксидами азота в воздушной среде, претерпевают под действием солнечного света химические превращения, образуя в нижних слоях атмосферы зону, которая вызывают раздражение легких и затрудняет дыхание [И]. В связи с этим на выхлопные газы, а также на выбросы оксидов азота устанавливают нормы путём снижения СО, NOx и летучих органических соединений, снижения давления насыщенных паров бензина и применения бензина с низким содержащем серы, бензола и олефинов.
Методика определения стабильности этанол-бензиновых смесей
Содержание воды регистрировалось в масс. % для исключения ошибок, связанных с изменениями температуры. Все стеклянные приборы промывались дистиллированной водой не менее трех раз и сушились в печи при температуре 120 С в течение 1 часа, после чего охлаждались в эксикаторе.
В целях максимального приближения к производственным условиям опыты проводились с техническим этанолом, содержащим 6 % воды.
Исследование индивидуального углеводородного состава риформата проводилось на хроматографе "Кристалл Люкс 4000" при следующих условиях: детектор пламенно-индукционный, колонка кварцевая капиллярная, длина колонки 100 м, диаметр 0,2-0,22 мм, фаза OV-101.
Определение состава кислородсодержащих добавок проводилось на жидкостном хроматографе "Кристалл 2000" при следующих условиях: детектор-пламенно-индукционный; колонка SPBM-1; длина колонки 30 м; диаметр 0,53 мм; температура детектора 250 С; температура испарителя 250 С; скорость подъема до 100 С 12 минут, далее 2 С/минут до 180 С и выдержка 20 минут.
Определение количества воды в пределах от 0,02 % и более в этаноле проводилось на газовом лабораторном хроматографе с детектором по теплопроводности (ЛХМ-8МД). Хроматографичсская колонка длиной 200 см, внутренним диаметром 0,3 см. Носитель твердый - Полисорб I (фракция в пределах 0,125 -0,315 мм). Анализ при следующих условиях: температура испарителя 150 С; температура детектора 150 С; температура колонки 100-110 С; расход газа - носителя (гелия или водорода) 60 см ; скорость движения ленты потенциометра 1800 мм/ч; объём жидкой пробы 5,0 мкл.
При исследования были использованы следующие стандартные методы анализа нефтепродуктов: -октановое число по моторному методу - по ГОСТ 511-82 на одноцилиндровом двигателе УИТ-65; -октановое число по исследовательскому методу - по ГОСТ -8226; -разгонка бензинов по ГОСТ 11011-64 на приборе АРН-2; -фракционный состав продуктов по ГОСТ 2177-82; -плотность по ГОСТ 3900-85; -концентрация фактических смол по ГОСТ 1567; -индукционный период по ASTM D 525; -массовая доля серы по ГОСТ 19121; -объемная доля бензола по ГОСТ 29040; -давление насыщенных паров по ГОСТ 1756-83.
Как было показано в главе 1, полностью совместимые топливные композиции бензина с оксигенатами получаются при смешении их с МТБЭ или другими эфирами. При использовании спиртов возникают сложности, связанные, в первую очередь, с нарушением гомогенности данных композиций.
В главе 3 приведены результаты исследования фазовой стабильности наиболее распространенных высокооктановых компонентов товарных бензинов (риформата и бензина каталитического крекинга) с этанолом. Представлены полученные данные зависимости фазовой стабильности ЭБС от концентрации отдельных углеводородов и сорастворителей на основе различных классов кислородсодержащих соединений и побочных продуктов нефтехимии.
Как было отмечено ранее, в настоящее время наиболее распространенным компонентом высокооктановых товарных бензинов остается риформат. Доля риформата в общем бензиновом фонде России, например, составляет более 54 %, поэтому исследования были начаты с изучения фазовой стабильности риформат-этанольных смесей.
Исследование стабилизации СБС проводили по методике, описанной в разделе 2.2. В качестве базового бензина был принят бензин установки каталитического риформинга Л-35-11/1000 НПЗ -ОАО "САЛАВАТНЕФТЕОРГСИНТЕЗ", физико-химические свойства которого приведены в таблице 2.1.
Известно, что для обеспечения содержания кислорода в бензине 2,0...2,7 % масс, необходимое количество этанола составляет 5,8...7,8 %. В то же время по данным зарубежных исследователей без изменения конструкции двигателя в состав бензинов можно ввести до 10 % этанола [75, 77]. С учетом этого исследования стабильности риформат-этанольных смесей проводили при более широком интервале концентрации спирта.
Топливные композиции имеют сложный химический состав: бензиновая фракция каталитического риформинга, состоящая из различных углеводородов, этанол технический, вода. Взаимная растворимость компонентов смесей обусловлена Ван-дер-Ваальсовыми силами межмолекулярного взаимодействия. Различают две группы сил межмолекулярного взаимодействия. К первой группе относят неспецифичные и ненасыщаемые, т.е. ориентационные, индукционные и дисперсионные, ко второй группе - направленные, специфические и насыщенные силы, т.е. силы, вызванные образованием водородной связи и переносом заряда [89].
Исследование стабильности риформат—этанольных смесей с применением различных стабилизаторов
Молекулы стабилизатора, воды и этанола полярны. Сила притяжения между полярными молекулами прямо пропорциональна их дипольным моментам [94]. Поэтому, чем больше дипольный момент у данного стабилизатора, тем больше вероятность стабильного состояния бензино-этанольных смесей. Однако, дипольный момент - это не единственный фактор, характеризующий эффективность применяемого стабилизатора. Проведенные авторами [88] исследования показали, что растворимость воды в стабилизаторе также имеет большое значение. Дипольные моменты альдегидов и кетонов близки к 2,7 D , т.е. намного больше, чем у спиртов, имеющих дипольный момент порядка 1,7 D. Многие альдегиды и кетоны хорошо растворяют воду: растворимость воды в 100 г п-масляного альдегида составляет 3,7 г, для изомасляного альдегида она равняется 11 г, а для метилэтилкетона - 29,2 г (см. табл. 2.3).
Одноосновные карболовые кислоты образуют водородные связи, отличающиеся большей прочностью, чем в спиртах, так как связь О-Н в молекулах кислот более поляризована [95]. Для кислот характерна циклическо-димерная ассоциация [95]: R—С = О....Н—О О—Н...О = С—R и в то же время образуют прочные межмолекулярные связи между молекулами этанола и карбоновых кислот.
Растворимость молекул воды в эфире очень низкая. Кроме того, многие эфиры, вследствие симметричного расположения атомов в молекулах, не имеют дипольного момента. Взаиморастворение молекул эфира, этанола и воды возможно лишь в результате образования индуцированных диполей в молекулах эфира под действием внешнего силового поля полярных молекул. При применении их в качестве стабилизаторов создаются условия для более прочной связи этанол-вода, что приводит в итоге к расслаиванию смеси.
Наиболее общим правилом, относящимся к растворимости, является взаиморастворение подобных веществ. Высшие спирты неограниченно смешиваются с этанолом, обладают ограниченной растворимостью в воде. Например, для изоамилового спирта этот показатель равен 2,6 г на 100 мл, а для гексилового спирта - 0,59 (см. табл. 23.). Как было отмечено выше, средние спирты (Сз, С4 и С5) образуют с этанолом ПАВ, удерживающие частицы воды в смеси в дисперсном состоянии и ослабляют связь этанола с водой Среди исследованных кислородсодержащих соединений наилучший стабилизирующий эффект проявляют спирты. В ряду кетоны, карбоновые кислоты, эфиры и альдегиды стабилизирующий эффект снижается.
Таким образом, исходя из данных таблицы 2.3 и рисунков 3.6—3.8 можно сделать вывод о том, что различные классы кислородсодержащих соединений, имеющие большие дипольные моменты и ограниченную растворимость в воде (0,33-9,5 г на 100 мл), обладают достаточной стабилизирующей способностью и могут быть применены в качестве стабилизатора риформат-этанольных смесей.
С понижением температуры окружающей среды необходимое количество стабилизатора СБС возрастает. Как видно из рисунка 3.6, при температуре окружающей среды 0 С количество изобутилового спирта, необходимое для стабилизации смеси, составляет 0,35 % (об.). При минус 15 С оно равно уже 1,45 % (об.) (см. рис. 3.6). Эта закономерность характерна для всех исследованных стабилизаторов. Полученные данные хорошо согласуются с выводами о том, что при низких температурах водородные связи играют доминирующую роль по сравнению с Ван-дер-Ваальсовами силами [95]. Образование водородной связи наиболее вероятно при пониженных температурах; с повышением температуры водородные связи рвутся вследствие усиления теплового движения молекул.
Как видно из рисунка 3.8, "Кубовый остаток", "СЭС", "Средней дистиллят" и "Эфирная головка" по стабилизирующей эффективности немного уступают "лучшим" стабилизаторам. Одновременно эти соединения проявляют меньшую чувствительность к изменению температуры окружающей среды: содержание "Эфирной головки", необходимой для стабилизации риформат-этанольной смеси, в интервале температур от 0 до -20 С изменяется от 0,55 до 2,55 % (об.), а для "Среднего дистиллята" этот показатель изменяется в пределах от 0,6 до 2,7 % (об.). С экономической точки зрения применение недорогих побочных продуктов нефтехимии в качестве стабилизаторов более предпочтительно, например, цена бутанола и изобутанола по данным [96] на 2000 г составляет соответственно 9240 и8400 руб/т, в то время как стоимость бензина А-76 и А-92 составляет соответственно 7200 и 7300 руб/т.
На рисунке 3.9 показаны зависимости температуры дестабилизации риформат-этанольных смесей от содержания стабилизатора при различных объемных соотношениях компонентов. В качестве стабилизатора применялась "Эфирная головка". Как видно из рисунка 3.9, при постоянном количестве воды в топливной композиции температура её дестабилизации понижается с увеличением концентраций как этанола, так и стабилизатора. Например, температура дестабилизации топливной композиции, содержащей 0,6 % (масс.) воды, при объемном соотношении риформат: этанол: "Эфирная головка" 91:9:1 равна -1 С. При увеличении концентрации этанола в смеси на 2 % (об.) температура дестабилизации снижается на 6 С, т.е. составляет -7 С, а увеличение концентрации стабилизатора в этой смеси на 1 % (об.) снижает температуру дестабилизации до -12 С.
Разработка кислородсодержащих топливных композиций на основе высокооктановых базовых бензинов и побочных продуктов нефтехимии
СБТК на основе метанола характеризуется значительно меньшей фазовой стабильностью и, соответственно, требует большего расхода дефицитных сорастворителей. Проведенные нами эксперименты показали, что "Метанольная фракция", получаемая как побочный продукт при производстве бутиловых спиртов методом гидроформилирования пропилена, является хорошим и дешевым компонентом СБТК. Для фазовой стабилизации СБТК на его основе требуется значительно меньше стабилизатора, чем в случае применения чистого метанола. В таблице 4.7 приведен химический состав представительной пробы данной фракции и W некоторые его физико-химические показатели. Таблица 4.7 — Химический состав и физико-химические показатели "Метанольной фракции"
Наименование показателя значение Метод испытания 1 Химический состав, % масс: Метанол 72,0 Изомасляный альдегид 3,0 Хроматографи Н-масляный альдегид 12,0 ческий Эфиры 8,8 Углеводороды 0,4 Изо-бутанол 0,8 Н-бутанол 1,2 Бутилформиат 1,5 Вода 0,3 100 Продолжение таблицы 4. Наименование показателя значение Метод испытания 2 Фракционный состав, С: НК КК 5972 798 ГОСТ-2177-99, метод АГОСТ-18995.1-73 3 Плотность, кг/м3 На рисунке 4.3 приведены кривые зависимости температуры дестабилизации риформат : метанольной смеси от концентрации спирта с применением данной фракции. Как следует из рисунка 4.3, летнюю марку СБТК (с температурой помутнения ниже минус 5 С) на основе риформата и "Метанольной фракции" можно получить уже при концентрациях метанола выше 2,5 %. Зимняя марка СБТК с температурой помутнения -25 С может быть получена только при концентрации спирта выше 5,2 % об. Из рисунка также следует, что при введении уже 1 % стабилизатора "Средний дистиллят" температура дестабилизации смеси становится ниже требований для зимней марки СБТК уже при концентрации спирта выше 3,3 % об.
Для сопоставления на рисунке 4.4 приведены кривые зависимости температуры дестабилизации смеси риформат : технический метанол, содержащей такое же количество воды от концентрации спирта. Из рисунка видно, что СБТК, полученная смешением риформата с техническом метанолом, во всем исследованном интервале концентрации спирта расслаивается при температуре выше 20 С. Добавление стабилизатора действительно позволяет повысить ее стабильность, однако, даже при содержании 2 % стабилизатора температура дестабилизации смеси остается выше температуры помутнения летней марки СБТК.
Технико-экономическая оценка показателей работы автомобильного двигателя на кислородсодержащих топливных композициях
С целью установления влияния кислородсодержащих соединений на мощностные и экономические показатели двигателя проводились теоретические исследования с последующим сравнением полученных данных с результатами экспериментов. Исследования проводились согласно методике автора [100].
Среднее эффективное давление ре, от которого зависит мощность двигателя, связано с показателями рабочего процесса и параметрами применяемого топлива отношением [101]: \+10а где: К- постоянная, определяемая параметрами двигателя; Qh- низшая теплота сгорания топлива, ккал/кг; а- коэффициент избытка воздуха; /о - теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг топлива-кг/кг; rjv - коэффициент наполнения; ці. - индикаторный к.п.д. двигателя; цт - механический к.п.д. двигателя. Низшая теплота сгорания топлива определяется формулой Д.И.Менделеева [102]: Qh = 8100С + ЗООООЯ + 2600(5 - О) - 600(9Я - W) где C,H,S,0,W - содержание в топливе соответственно углерода, водорода, серы, кислорода и воды (массовые доли); 103 8100,-30000, 2600 - теплота сгорания соответственно углерода, водорода и серы, -ккал/кг; 600 - теплота испарения воды, ккал/кг. Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива определяется формулой [103]: 2.67C + SH-S-Q 0.23 где: 2,67 и 8 - необходимое количество кислорода (кг) для сгорания 1 кг углерода и водорода соответственно; 0,23 - массовая доля кислорода в воздухе. При применении топливных смесей значения Lo и Qh определяются по формулам: где Loi -теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания 1 кг і-го компонента; Qh - низшая теплота сгорания і-го компонента; gi - массовая доля і-го компонента. Элементный состав топлива в массовых долях находится по соотношениям [103]: а) содержание углерода: c = Zc,=Z gl\2mi М, где gi -массовая доля і-го компонента в топливе; тг число атомов углерода в данном компоненте; Мі - молекулярная масса компонента. 104 б) содержание водорода: "=Z».-S І"Ч 81Щ М, где rrtj - число атомов водорода в данном компоненте топлива; в) содержание кислорода = 2 ,=1 Л/, где pi - число атомов кислорода в данном компоненте топлива.
