Вплив оксигенатів на втрати бензинів від випаровування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Наукова робота містить: 27 с., 10 табл., 16 рис., 8 джерела.

У зв'язку з виснаженням світових запасів нафти все гостріше постає питання щодо розробки альтернативних видів моторного палива, в тому числі і з відновлювальної рослинної сировини. До таких видів палива належить етиловий спирт. Швидке відтворення рослинної сировини робить його перспективною сировиною для отримання паливного етанолу та етанолвмісного моторного палива. Тому, дослідження експлуатаційних властивостей нафтових моторних палив з різним вмістом біокомпоненту, аналіз особливостей їх зберігання та транспортування, з метою встановлення переваг та недоліків у використанні, є надзвичайно перспективним на сьогодні.

Об'єкт - вплив оксигенатів на втрати бензинів від випаровування.

Предмет дослідження - автомобільні бензини з різним вмістом оксигенатів.

Мета - визначення впливу спиртових добавок до автомобільних бензинів на схильність бензинів до випаровування з паливних резервуарів під час зберігання.

Методи дослідження - монографічний, аналітичний, стандартні методи дослідження фізико-хімічних властивостей автомобільного бензину.

АЛЬТЕРНАТИВНЕ ПАЛИВО, ВИПАРОВУВАННЯ, ФРАКЦІЯ, ЗБЕРІГАННЯ, ПАЛИВНИЙ РЕЗЕРВУАР

Вступ

У зв'язку зі збільшенням чисельності населення і поліпшенням рівня життя зростаюче занепокоєння викликає дефіцит енергоресурсів, потрібних для опалення житлових приміщень, і які служать паливом для транспортних засобів, від яких ми стаємо залежні. Запаси на Землі традиційних енергоносіїв - нафти, газу і вугілля - при стрімкому зростанні їх видобутку поступово вичерпуються. Людство постало перед проблемою пошуку нових джерел енергії, при чому тут доводиться розв'язувати цілий ланцюг проблем для створення наукоємних і недорогих технологій одержання альтернативних видів палива.

Зростання споживання енергії переважає завдяки двом причинам: зміна стилю життя і істотному зростанні населення. Один з радикальних шляхів зниження споживання рідкого палива полягає в розширенні використання нетрадиційних (альтернативних) енергоносіїв і палив на їхній основі, створенні й експлуатації енергосилових установок автотранспорту, призначених для роботи на них, що багато в чому вирішує екологічну проблему транспортної енергетики.

Розширення використання альтернативних видів палива на транспорті є надзвичайно актуальним для сучасних реалій України. Зокрема, таке стратегічне завдання визначено Транспортною стратегією України на період до 2020 року і Галузевою програмою підвищення енергоефективності у сферах транспорту та зв'язку на 2010-2014 роки.

Біоетанол є одним із найперспективніших альтернативних видів палива, передусім для автомобільного транспорту. Значне розширення використання спиртово-бензинових альтернативних палив і сумішевих бензинів із вмістом біоетанолу дає змогу суттєво знизити залежність транспорту від постачання, зокрема, імпорту палив нафтового походження, зменшити собівартість перевезень і, навіть, негативний вплив автотранспорту на довкілля.

Етанол зменшує рівень атмосферного забруднення і викидів токсичних газів, тому що в його склад входить кисень, який надає сприятливу дію на навколишнє середовище. Застосування етанолу спільно з бензином дозволяє значно знизити виділення чадного газу, що в 20% випадків є причиною утворення смогу. Етанол сприяє зменшенню утворення оксиду вуглецю, що становить загрозу людям з респіраторними захворюваннями, наприклад, з астмою.

Однак етанол є не тільки відновлюваним паливним ресурсом, він сприяє піднесенню рівня сільського господарства, економіки та поліпшенню стану навколишнього середовища. Аналіз питань, пов'язаних з виробництвом етанолу, дозволяє з впевненістю сказати, що виробництво і застосування етанолу може покращити рівень життя людей.

Етанол може бути використаний в якості рідкого палива як при компаундуванні з бензином, так і індивідуально. Він може служити також сировиною для різних галузей промисловості. Кожен перероблений кубічний метр зерна дозволяє отримати від 270 до 290 л етанолу поряд з деякими цінними побічними продуктами. Перший бензин з домішкою етанолу Е10 був представлений на ринку в 1970-х роках. Суміші, отримані компаундуванням бензину з 85 % (об.) етанолу (Е85), були впроваджені на ринок в середині 1990-х років.

Незважаючи на відносну високу вартість, паливний етанол має велике майбутнє, оскільки: по-перше, як екологічно чисте паливо він дозволить захистити навколишнє середовище в умовах збільшення кількості автотранспорту; по-друге, за державної підтримки біопаливо стане конкурентно-спроможним по відношенню до бензину в умовах зменшення світових запасів нафти.

Автомобільне паливо з етанолом все впевненіше займає лідируючі позиції у всьому світі. Але, як і все нове, вимагає додаткового вивчення переваг та недоліків у використанні, особливо щодо умов його зберігання (враховуючи летючість) та відповідний моніторинг втрат від випаровування палива.

Тому, метою роботи було визначення впливу спиртових добавок на випаровуваність бензинів та аналіз особливостей зберігання та транспортування сучасних автомобільних бензинів, що містять оксигенати.

Розділ 1. Аналіз сучасного стану використання альтернативних палив в Україні

На сьогодні транспорт як галузь економіки будь-якої держави виступає одним з найвагоміших чинників антропогенного впливу на навколишнє середовище. Найбільше на стан навколишнього середовища впливає автомобільний транспорт (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Внесок різних видів транспорту в забруднення навколишнього середовища

До складу вихлопних газів входить більше 1000 різноманітних компонентів, з яких лише 200 ідентифіковані. Серед токсичних речовин, що викидаються автомобілем, містяться оксиди вуглецю, азоту, сірки, важких металів, канцерогенні і мутагенні сполуки, альдегіди, вуглеводні, аерозолі, сірчистий ангідрит та ін. За рік легковий автомобіль забирає з атмосферного повітря близько 4 т кисню, а замість нього викидає 3 т вуглекислого та 0,5 т чадного газів, 90-150 кг незгорілих вуглеводнів, 40 кг оксидів азоту [1-16].

Вплив автомобільного транспорту на навколишнє середовище виявляється: під час руху автомобілів; під час технічного обслуговування; під час функціонування інфраструктури, що забезпечує його дію.

Під час експлуатації автомобіля з двигунами внутрішнього згорання джерелами викидів шкідливих речовин є: відпрацьовані гази; картерні гази; випаровування з систем живлення; неконтрольований розлив на ґрунт експлуатаційних матеріалів. У відпрацьованих газах автомобілів містяться солі металів, які потрапляють у ґрунт, поверхневі і ґрунтові води і поглинаються рослинами, що потім споживає людина [49]. На сьогоднішній день екологічні вимоги до автомобіля і його двигуна є пріоритетними. Так, норми викидів від автотранспорту визначені директивою Європейського союзу (ЄС). Викиди автомобілів спочатку регулювалися Директивами 70/220/ЄЕС (по легкових автомобілях) і 88/77/ЄЕС (для вантажних автомобілів). Згодом було прийнято цілий ряд поправок до них з метою покрокового введення більш жорстких величин (93/59/ЄЕС, 94/12/ЄC і 96/69/ЄС, 98/69/ЄС, 2002/80/ЄС, Положення ЄС № 715/2007) [38].

Директивою 2009/30/ЄС були внесені зміни до Директиви 98/70/ЄС по відношенню до технічних вимог до бензину, дизельного і газового палива та введення механізму моніторингу та скорочення парникових газів. Метою даної Директиви є скорочення викидів основних речовин, що забруднюють повітря в процесі виробництва і спалювання палив [19, 38]. У 1992 р. країни ЄС ввели на своїй території екологічний стандарт, який встановлював максимальний вміст токсичних речовин у відпрацьованих газах автомобілів (EURO-1). Кожні наступні 4-5 років ЄС вводив ще більш суворі норми. Так виникли екологічні стандарти EURO-1, EURO-2, EURO-3, EURO-4, EURO-5 і на сьогодні EURO-6 [8]. Ці заходи спрямовані на зменшення викидів шкідливих речовин в атмосферу, мінімізацію їх шкідливого впливу на живу природу і людину зокрема. Обмеження стосуються вмісту оксиду вуглецю, оксидів азоту, вуглеводнів і твердих частинок (сажа) [24].

У нашій країні вплив автомобільного транспорту на екологічну ситуацію досягло критичної межі - показники забруднення атмосферного повітря та навколишнього середовища перевищують усі допустимі показники світових норм і стандартів. Саме тому проблема зменшення негативного впливу на довкілля автомобільного транспорту на всіх стадіях його життєвого циклу є актуальною.

Одним з напрямків зменшення негативного впливу транспорту на навколишнє середовище є застосування альтернативних видів палив, що під час згорання будуть виділяти менше небезпечних і токсичних речовин.

Збільшення кількості транспортних засобів призводить до збільшення витрати нафти на виробництво палив для них. Світовий автопарк сьогодні становить близько 1 млрд. автомобілів, з них близько 30 % вантажні і 70 % легкові. Щороку в світі виготовляють 45 млн. автомобілів. За підрахунками вчених [16, 48], за рік один автомобіль в середньому споживає 2,2 т бензину (або дизельного палива), а весь автопарк світу - більше 2 млрд. т нафтового моторного палива, на виробництво якого витрачають як мінімум 3,5 млрд. т нафти. Якщо витрачати нафту лише на виробництво моторних палив для автомобілів, то її вистачить не більше як на 40 років (140 млрд. т : 3,5 млрд. т на рік = 40 років) [48].

Сьогодні ситуація, яка склалася на ринку нафти і нафтопродуктів наштовхує вчених на пошуки альтернативної заміни традиційного палива.

Розділ 2. Порівняльна характеристика традиційних і альтернативних автомобільних бензинів

2.1 Вплив використання оксигенатів на стан навколишнього середовища

Застосування етанолу сприяє зменшенню вмісту шкідливих забруднювачів у атмосфері і, отже, зниженню витрат, пов'язаних з охороною здоров'я. Навіть якщо послабити злегка стандарти щодо кисню на користь Стандарту поновлюваних палив (США), етанол буде відігравати життєво важливу роль в оновленій формулі бензину. Програми, проведені в США по збагаченню киснем палива, показали чудові результати вже протягом першого року. Взимку 1992/93 року після введення перших декількох програм у західних штатах США було відзначено 50 %-ве скорочення викидів СО в порівнянні з попереднім роком. Результати проведення восьми нових каліфорнійських програм показали 80 %-ве скорочення шкідливих викидів. Застосування збагаченого киснем палива - це більш швидкий і економічний шлях скорочення шкідливих викидів в атмосферу, ніж впровадження програм з утримання та обслуговування транспортних засобів, які вимагатимуть проведення тестування кожного транспортного засобу або його ремонту.

Етанол - один з найкращих наявних оксигенатів для боротьби з забрудненням повітря. Застосування етанолу дозволяє знизити забруднення атмосфери, оскільки сприяє рівномірному розподілу бензину, а також завдяки добавкам кисню в процесі згорання знижується кількість шкідливих викидів у відпрацьованих газах автомобілів. При використанні етанолу зменшується кількість всіх забруднювачів, включаючи озон, незгорілих, в тому числі канцерогенних, ароматичних вуглеводнів, монооксиду вуглецю, мікрочастинок і оксидів азоту. Нові марки машин (починаючи з 1990-х років) оснащені бортовими діагностичними системами моніторингу, що дозволяють проводити аналіз газів з вихлопної труби і випаруваних викидів.

Досягнення в галузі обчислювальної техніки не тільки дозволили підвищити якість моніторингу за викидами, але також зробили можливим використання паливних сумішей, що містять до 100 % етанолу. Такі транспортні засоби при роботі на певних видах палива можуть автоматично визначити концентрацію етанолу в бензині і провести необхідне регулювання двигуна для підвищення ефективності його роботи та досягнення необхідної якості викидів відпрацьованих газів.

Згідно з оцінкою ЕРА (Агентства з охорони навколишнього середовища США) щорічно виявляється від 250 до 600 випадків захворювання на рак, викликаних бензином і продуктами його згорання, що дозволило ЕРА ідентифікувати бензин як джерело токсичних викидів номер один. На підставі досліджень джерел забруднення повітря за 1996 р. ЕРА в 2002 р. підтвердило, що транспортні засоби, які використовують бензин і бензинове позашляхове обладнання, є найбільшими мобільними джерелами шкідливих викидів в атмосферу.

Оскільки етанол виділяє меншу кількість вуглеводнів, оксидів азоту, монооксиду вуглецю, він відповідає вимогам до навколишнього середовища і альтернативного палива, як це викладено в наступних законодавчих актах США: Законі «Про альтернативне моторне паливо» 1988 р., Поправках до Закону «Про чисте повітря» від 1990 р., Законі «Про розвиток і напрямок енергетики» від 1992 р. та Законі «Про податок на енергетику». Ці державні закони являють собою результат роботи людей, що борються за зниження шкідливих впливів автомобільних палив на навколишнє середовище та економіку. При використанні палива Е85 [85 % (об.) етанолу, 15 % (об.) неетильованого бензину] або Е10 [10 % (об.) етанолу, 90 % (об.) неетильованого бензину] якість повітря значно покращилася, а також підвищилася ефективність енергетики. Останні дані Національної лабораторії Аргонни (США) показують, що викиди газів, що викликають парниковий ефект, знизилися на 35-46 % і на 50-60 % зменшилось використання невідновлюваних джерел енергії в результаті застосування етанолу в якості моторного палива. Таким чином, очевидно, що потрібно зменшити використання викопного палива для зниження викидів у атмосферу газів, які викликають парниковий ефект [31].

2.2 Порівняльні характеристики бензину й етилового спирту

Дослідження етанолвмісних паливних композицій проводяться уже протягом 20 років, але всі отримані результати до сих пір не знайшли широкого промислового застосування.

Основні порівняльні характеристики спиртових добавок у автомобільний бензин представлені у табл. 2.1

Таблиця 2.1. Порівняльна характеристика бензину і аліфатичних спиртів [31]

Показник	Бензин	Етанол	Ізопропанол	Ізобутанол
Густина за 20 °С, кг/м3	710-770	794	780	802
Октанове число: за моторним методом за дослідницьким методом	72-85 75-95	93 108	95 117	96 108
Температура, °С: кипіння застигання	30-215 мінус 60…-80	78,4 мінус 114,6	82,4 мінус 89,5	108 мінус108
Теплота випаровування, кДж/кг	180-306	913	666	-
Об'ємна теплота згорання, кДж/кг	35300	30030	25974	26306
Масова теплота згорання, кДж/кг	42500	27720	33300	32808
Вміст кисню, % (мас.)	-	34,7	26,6	21,6
Гранично допустима концентрація пари, кг/м3	100	1000	980	-
Тиск насиченої пари за 38 °С, кПа	65…92	17	40,5	63,9
Максимально допустимий вміст у бензині, % (об.)	100	10	7	-

Недоліками етанолу, як моторного палива, є низька теплота згорання і більш висока теплота випаровування. Низька теплота згорання викликає збільшення витрати палива для запобігання зниження потужності двигунів і збільшення обсягу бензобаків для збереження міжзаправочного пробігу.

Висока теплота випаровування створює великі труднощі при запуску двигуна. Для етанолу нижню межу випаровуваності становить мінус 15 °С. Нижче цієї температури парів палива замало для утворення легкозаймистої суміші. Бензини на відміну від спиртів мають достатню випаровуваність, що забезпечує можливість запуску двигуна при досить низьких температурах (мінус 22 °С).

Наявність кисню знижує теплотворність етанолу порівняно з бензином. Для виробництва рівної кількості енергії етанолу треба використовувати в 1,5 рази більше, ніж бензину. З іншого боку, наявність кисню в спирті сприяє більш повному згорянню і, отже, меншому вмісту токсичних продуктів у відпрацьованих газах.

Однак спирт має й інші переваги перед бензином. Температура самозаймання у спирту істотно вище, ніж у бензину, завдяки чому спирт витримує ступінь стиснення 1 : 9 (бензин прямої перегонки детонує при ступені стиснення 1 : 4,5). Спирт, крім того, має високу повнотою згорання, що частково компенсує його меншу в порівнянні з бензином калорійність. Являються цікавими дослідження з визначення ряду фізико-хімічних показників та антидетонаційної ефективності етилового спирту різного походження. Вибір цих показників обумовлювався вимогами які пред'являються до якості автомобільного бензину. Етанол, незалежно від способу отримання, має позитивні характеристики за такими показниками: випаровуваність; концентрація фактичних смол; кислотність; корозія на мідній, сталевий і свинцевій пластинах. Слід зазначити, що маючи вище перелічені позитивні властивості, при застосуванні етанолу виникають деякі проблеми.

Так, етанол в чистому вигляді, як альтернативне паливо, поки ще не отримав достатньо широкого поширення через низку притаманних йому недоліків, а також необхідності зміни конструкції двигуна внутрішнього згорання [6].

Біоетанол як альтернативне паливо, безумовно, має багато переваг порівняно з традиційним паливом. Зокрема, головною екологічною перевагою використання біоетанолу в складі сумішевих бензинів є можливість виключення застосування високотоксичних металовмісних антидетонаційних присадок та метилтретбутилового етеру (МТБЕ). Але при використанні біоетанолу виникає низка специфічних питань. Одне з них - це необхідність адаптації транспортних засобів для нормальної роботи на паливних сумішах з високим вмістом біоетанолу. Біоетанол за своїми фізико-хімічними властивостями суттєво відрізняється від бензину (має нижчу теплоту згорання, але більшу детонаційну стійкість та корозійність), і при концентрації більше 12 % може негативно вплинути на роботу двигуна.

Тому для повноцінної та надійної роботи на бензиново-спиртових паливах із значним вмістом біоетанолу звичайні бензинові автомобілі потребують адаптації, зокрема, внесення змін до конструкції систем живлення, керування двигуном, нейтралізації відпрацьованих газів, застосування стійких до спиртів матеріалів тощо. Використання спиртів та сполук на їх основі на серійних бензинових двигунах, без значних змін у конструкції, можливе лише при обмеженому додаванні їх до основного палива (бензину). У цьому плані є корисним досвід розширення їх виробництва та використання в промислово розвинених країнах світу. Проте досвід застосування етанолвмісних палив показав, що в порівнянні з звичайними бензинами вони більш схильні до утворення парових пробок у паливній системі за рахунок більш високого тиску насичених парів. При додаванні 5 % об. етанолу тиск насичених парів бензину підвищується на 44 %. У зв'язку з вищесказаним пошук способів регулювання випаровуваності спиртовмісних автомобільних бензинів, а також оптимізація їх компонентного складу з метою поліпшення експлуатаційних характеристик є актуальним завданням. Адже результатом додавання більш леткого компоненту до складу бензину є зростання його схильності до втрат та підвищення вимог до технологічного обладнання, що використовується для зберігання та транспортування біобензинів

Розділ 3. Експериментальне дослідження схильності бензину до втрат від випаровування

Незалежно від способу утворення горючої суміші найважливішими характеристиками, що визначають випаровуваність бензинів, є показники фракційного складу та леткості.

Показниками фракційного складу є:

- температурна характеристика фракційного складу (температура початку перегонки, температури 10, 50, 90 % википання, температура кінця перегонки);

- об'єм залишку у колбі;

- об'єм втрат при перегонці.

Показниками леткості є:

- втрати від випаровування;

- тиск насиченої пари:

- схильність до утворення парових пробок (індекс парової пробки) [36].

3.1 Визначення фракційного складу бензинів

Об'єктом дослідження був обраний бензин А-95 і його суміш з 10 % об. етилового, ізопропілового, ізобутилового (2-метил-1-пропанол) спиртів. Оскільки, саме ці спирти входять до складу сучасного бензину марки А-95 у відповідністю з вимогами нормативно-технічної документації. Температури кипіння перерахованих спиртів відповідно становлять 78,15, 82,4 та 108,4 °С.

Експеримент був проведений у лабораторному приміщенні за стандартної температури (17 ± 2) °С. Бензин компаундували зі спиртами та перемішували протягом 15 хвилин у колбі ємкістю 250 мл. Фракційний склад зразків визначали за стандартною методикою, згідно вимогам ГОСТ 2177-99 «Нафтопродукти. Методи визначення фракційного складу». Дослідження проводили за допомогою приладу-нагрівача АРНС-9 (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Прилад АРНС-9

Результати визначення фракційного складу досліджуваних зразків автомобільного бензину марки А-95 представлені у табл. 3.1 та на рис. 3.2.

Таблиця 3.1. Результати визначення фракційного складу бензинів

Фракційний склад проб палива	Температури википання фракцій досліджуваних проб палива, °С
	Бензин марки А-95	Бензин А-95 + 10% ізопропілового спирту	Бензин А-95 + 10% етилового спирту	Бензин А-95 + 10% ізобутилового спирту
t поч кип	37	45	43	42
t 10%	52	56	55	59
t 20%	66	62	60	68
t 30%	78	67	64	77
t 40%	91	75	68	86
t 50%	108	84	91	96
t 60%	127	116	117	109
t 70%	147	135	136	133
t 80%	166	158	158	156
t 90%	192	182	180	182
t 95%	202	203	204	203

Рис. 3.2. Вплив добавки 10 % об. спиртів на фракційний вміст бензину А-95

Згідно графіку ми можемо спостерігати характер впливу добавки досліджуваних спиртів на фракційний склад бензину. Етиловий та ізопропіловий спирти у складі бензину призводять до збільшення об'ємної частки фракцій бензину, які википають при температурах нижче 80 °С. Чисте паливо А-95 впливає на зменшення об'єму фракцій, які википають при температурах вище 90 °С. альтернативний паливо бензин етиловий

На отримані результати впливають відмінності температур кипіння спиртів, які додавались до бензину.

Для того, щоб розглянути вплив спиртів на експлуатаційні властивості бензину А-95, було побудовано діаграми на основі таблиці , які показують вплив добавки спиртів на температури википання 10, 50 та 90 % об. бензину (рис. 3.9), а також вплив добавки спиртів на об'єм випаровуваного бензину при температурах 70, 100, 120, 150 та 180 °С (рис. 3.10), що характеризують випаровуваність автомобільних бензинів та їх схильність до втрат та утворення парових пробок у паливних системах транспортних засобів.

Таблиця 3.2. Об'єм випаровуваного бензину при википанні 10, 50 та 90 % (об.) бензину

Фракційний склад	Бензин марки А-95	Бензин А-95 + 10 % ізопропілового спирту	Бензин А-95 + 10 % етилового спирту	Бензин А-95 + 10 % ізобутилового спирту
t10%	52	56	55	59
t50%	108	84	91	96
t90%	192	182	180	182

Таблиця 3.3. Об'єм випаровуваного бензину при температурах 70, 100, 120, 150 та 180 °С

Проба	70 °C	100 °C	120 °C	150 °C	180 °C
Бензин марки А-95, %	24	46	56	72	88
Бензин А-95 + 10 % ізопропілового спирту, %	34	55	62	77	89
Бензин А-95 + 10 % етилового спирту, %	41	54	62	77	90
Бензин А-95 + 10 % ізобутилового спирту, %	23	54	66	77	90

Рис. 3.3. Вплив добавки 10 % об. спирту на температури википання 10, 50 та 90 % (об.) бензину

Рис. 3.4. Вплив добавки 10% (об.) спирту на об'єм випаровуваного бензину при температурах 70, 100, 120, 150 та 180 °С

Отже, аналізуючи отримані результати з рис. 3.3 та рис. 3.4, можна дійти висновку, що при 10 % об. спирту бензини з додаванням спиртів мають більшу температуру википання, ніж чисте паливо. Додавання в бензин етилового спирту підвищує частку випаровуваного бензину при 70 °С на 17 % об. спирту відповідно порівняно з чистим паливом. Це свідчить про те, що при запуску двигуна чисте паливо А-95 та бензин з додаванням етилового спирту мають схильність до утворення парових пробок в паливній системі.

Бензин з додаванням ізопропілового спирту має найнижчу температуру википання при 50 % об. та найбільшу кількість випаровуваного бензину при температурі 100 °С. Отже, додавання ізопропілового спирту до бензину дасть можливість зменшити час прогріву двигуна, покращить його прийнятність та підвищити швидкість його переходу на режим максимальної потужності.

Чисте паливо А-95 має найвищу температуру википання при 90 % об. спирту та найнижчий показник випаровування при температурі 150 °С порівняно з бензинами з додаванням спиртів. Це впливає на зниження повноти згорання палива, змивання оливи зі стінок циліндрів, відбувається розрідження оливи, збільшується не тільки зношування двигуна, але й відносна витрата бензину за рахунок неповного згорання.

3.2 Обчислення граничної температури запуску двигуна

Далі за формулою 3.1, використовуючи отримані експериментальні дані ми розрахували граничну температуру запуску двигуна, яка залежить від температури википання 10 % бензину та температури початку його перегонки.

Гранична температура запуску двигуна від палива А-95 дорівнює:

Гранична температура запуску двигуна від палива А-95 + 10 % ізопропілового спирту дорівнює:

.

Гранична температура запуску двигуна від палива А-95 + 10 % етилового спирту дорівнює:

.

Гранична температура запуску двигуна від палива А-95 + 10 % ізобутилового спирту дорівнює:

.

Рис. 3.5. Гранична температура запуску двигуна

Аналізуючи рис. 3.5, бачимо, що найбільшу граничну температуру запуску двигуна має чисте паливо А-95, а найменшу - паливо А-95 із 10 % ізобутилового спирту.

Потім за формулою 4.2 ми розрахували граничну температуру повітря, при якій можливий запуск холодного двигуна за температури нижче 0 °С, в залежності від температури перегонки 20 % бензину.

Гранична температура повітря, при якій можливий запуск холодного двигуна від палива А-95 дорівнює:

.

Гранична температура повітря, при якій можливий запуск холодного двигуна від палива А-95 + 10 % ізопропілового спирту дорівнює:

.

Гранична температура повітря, при якій можливий запуск холодного двигуна від палива А-95 + 10 % етилового спирту дорівнює:

.

Гранична температура повітря, при якій можливий запуск холодного двигуна від палива А-95 + 10 % ізобутилового спирту дорівнює:

.

Рис. 3.6. Гранична температура повітря, при якій можливий запуск холодного двигуна за температури нижче 0 °С

З рис. 3.6 бачимо, що найбільшу температуру запуску холодного двигуна за температури нижче 0 °С має паливо А-95 з 10 % етилового спирту, а найнижчу - паливо А-95 із 10 % ізобутилового спирту.

Розділ 4. Розрахунки втрат нафтопродуктів від випаровування на складах ПММ

Серед усіх видів втрат нафтопродуктів під час зберігання, найбільшого значення набувають втрати від випаровування. Тому, визначення фактичних значень цих втрат дає можливість ефективно підібрати засоби для їх зменшення. З метою визначення схильності різних видів палива до втрат було досліджено випаровуваність за статичних умов трьох зразків палива, а саме: 1 - бензину, 2 - дизельного палива, 3 - реактивного палива (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Випаровування різних зразків палива в статичних умовах

Та встановлено, що найбільша кількість викидів вуглеводневої пари спостерігається у пробі автомобільного бензину (рис. 4.1).

Рис. 5.2. Втрати від випаровування різних марок палива: бензин, дизельне паливо, реактивне паливо

Розрахунок фактичних втрат було виконано для автомобільного бензину марки А-95 з додаванням у якості компоненту етилового спирту (як найбільш леткого біокомпоненту) для складу ПММ, що містить чотири резервуари РВС-5000м3, які призначені для прийому, зберігання і видачі нафтопродуктів. Розрахунки виконувались за допомогою спеціальної програми, розробленої представниками хіммотологічної наукової школи НАУ. Аналізуючи отримані результати, ми бачимо значну кількість викидів вуглеводневої пари нафтопродуктів. У першу чергу це залежить від ступеня заповнення резервуарних ємкостей, тобто від їх раціонального використання, а також від кількості операцій приймання-видачі палива. Тобто від кількості «великих дихань резервуарної ємкості». Сумарні втрати залежать і від терміну зберігання палива у резервуарах і від кількості операцій з паливом.

Отримані значення втрат від випаровування :

Таблиця 4.1. Втрати бензину від «великого дихання» з резервуарів

Кількість втрат	0,488	1,02	1,551	2,082
Кількість палива	1000	2000	3000	4000

Таблиця 4.2. Втрати бензину від «малих дихань» з резервуарів

Кількість втрат	5,09	3,759	2,414	1,101
Кількість палива	1000	2000	3000	4000

Таблиця 4.3. Загальні втрати бензину з резервуарів

Кількість втрат	5,579	4,779	3,965	3,183
Кількість палива	1000	2000	3000	4000

Таблиця 4.5. Втрати бензину від «великого дихання» з резервуарів

Кількість втрат	2,879	3,127	3,326	3,86
Початкова кількість палива	1000	2000	3000	4000

Таблиця 4.6. Втрати бензину від «малих дихань» з резервуарів

Кількість втрат	2,85	2,427	1,652	1,829
Початкова кількість палива	1000	2000	3000	4000

Таблиця 4.7. Загальні втрати бензину з резервуарів

Кількість втрат	5,731	5,553	4,98	5,689
Початкова кількість палива	1000	2000	3000	4000

Отже, бачимо, що інтенсивність втрат від випаровування при зберіганні бензину з біокомпонентом у його складі, визначається як зовнішніми, так і внутрішніми факторами. До перших відноситься тиск і температура навколишнього середовища, до других - фракційний склад палив, що визначає тиск їх насичених парів.

Визначення рівня екологічної небезпеки нафтопродукту проводилась за допомогою розрахунку інтегральної оцінки небезпеки, що створюються компонентами палива до та після випаровування.

Рівень небезпеки кожного компонента описувався комплексом з 16 показників, серед яких виділені блоки, що характеризують вплив даних речовин на стан атмосферного повітря, якість води та ґрунту, а також вплив на стан здоров'я людей, їх здатність до біоакумуляції та стійкість у навколишньому середовищі.

Для контролю достовірності використовувався додатковий параметр - рівень інформативного забезпечення оцінки.

За результатами оцінки, встановлено, що інтегральний показник небезпеки палива до випаровування становив 293, що відповідає фактору ІІІ класу небезпеки, а після випаровування - 1375 і, відповідно, ІІ класу небезпеки. Тобто випаровування палива призводить одночасно до забруднення атмосферного повітря і до підвищення рівня небезпеки для довкілля і здоров'я людей від палива, що зберігається тривалий час.

Тому, під час зберігання автомобільного бензину, з метою зменшення техногенного навантаження на навколишнє середовище, необхідно застосовувати сучасні високоефективні засоби запобігання втратам від випаровування.

Висновки

Під час зберігання бензинів, що містять у своєму складі оксигенати, на нафтобазі виконуються операції надходження палива і заповнення транспортних ємкостей, а також нерухомого зберігання, в результаті чого допускаються значні втрати автомобільного бензину від випаровування. В результаті наноситься матеріальний збиток для нафтобаз і відбувається забруднення атмосферного повітря, особливо в теплу пору року.

За допомогою програми «Система моніторингу фактичних втрат бензинів від випаровування» встановлено, як залежать втрати біобензинів від наповненості резервуарів, а також під час операцій надходження палива і заповнення транспортних ємкостей.

Розрахунок втрат автомобільного бензину під час зберігання протягом місяця у резервуарі РВС 5000 на типовій нафтобазі показав, що зі збільшенням ступеня заповнення резервуару кількісні характеристики втрат палива знижуються, а отже й знижується негативний вплив на навколишнє середовище вуглеводневої пари автомобільного бензину.

Встановлено, що інтегральний показник небезпеки палива до випаровування становив 293, що відповідає фактору ІІІ класу небезпеки, а після випаровування - 1375 і, відповідно, ІІ класу небезпеки. Тобто випаровування палива призводить одночасно до забруднення атмосферного повітря і до підвищення рівня небезпеки для довкілля і здоров'я людей від палива, що зберігається тривалий час.

А, паливні резервуари, в яких зберігається бензин з вмістом у якості біокомпоненту етиловий спирт, вимагають додаткового обладнання системами запобігання втратам від випаровування.

Список використаних джерел

1. Чабанний В. Я. Паливо-мастильні матеріали, технічні рідини та системи їх забезпечення. К /Упор. - Кіровоград: Центрально-Українське видавництво, 2008. - 353с.

2. Полункін Є.В. Вплив хімічного складу на тиск насиченої пари в паливах моторних біологічних / Полункін Є.В., Зубенко С.О., Гайдай О.О., Струнгар А.В., Кузнєцова О.В. / Вісник НАУ. - 2010. - №1. - с.258-261.

3. Бойченко С.В. Вступ до хімотології палив та олив: Навчальний посібник у двох частинах/ Бойченко С.В., Спіркін В.Г..-Одеса: «Астропринт», 2009.-Ч.1.-236с.

4. Фукс И. Г., Спиркин В. Г., Шабалина Т. Н. Основы химмотологии. Химмотология в нефтяном деле: Учебное пособие. - М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. - 280 с.

5. Черняк Л. М. Втрати від випаровування - шлях до погіршення якості палив / Л. М. Черняк // Наука та прогрес транспорту. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту. - 2013. - №1(43). - с. 51 - 55.

6. Шалай В. В. Проектирование и эксплуатация нефтебаз и АЗС: учеб. пособие / В. В. Шалай, Ю. П. Макушев. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. - 296 с.

7. Никонов К.В. Конструкция технологического оборудования складов горюче-смазочных материалов: Учебное пособие. К.:КМУГА, 1996.-392 с.

8. Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: Учеб. пособие. - М.: Изд-во РУДН, 2004. - 163 с: ил.

Размещено на Allbest.ru

...