Рубрика «Экотопливо»

1 марта

Технология GTL (Gas to liquids)

Газ в жидкость (Gas to liquids) – процесс преобразования природного газа или других газообразных углеводородов в длинноцепочные углеводороды, такие как бензин и дизтопливо. Богатые метаном газы преобразуются в жидкие синтетические топлива либо путем прямой конверсии, либо через синтез-газ как промежуточный продукт.

При прямой конверсии метан преобразуется в метанол без применения катализаторов в один этап. Эта технология позволяет получать дешевый продукт, но реакция конверсии трудно поддается контролю. Поэтому этот способ не получил широкого применения.

Для получения топлива через синтез-газ используются три основных процесса: Фишера-Тропша, MTG (Methanol to gasoline) компании Mobil и STG+ (Syngas to gasoline plus).

Процесс Фишера-Тропша

 

Процесс Фишера-Тропша был разработан в Германии в середине 20-х годов прошлого века. Он начинается с парциального (частичного) окисления метана (природного газа) в диоксид углерода, монооксид углерода, водород и воду. Кислород либо берется из воздуха (что делает газ менее насыщенным), либо подается из воздушного криогенного сепаратора (что увеличивает стоимость). Соотношение монооксида углерода и водорода (1:2) регулируется реакцией с водяным газом, а избыток диоксида углерода удаляется с помощью водных растворов алканоаламина (или физическим растворением). После удаления воды остается синтез-газ (сингаз), который, химически реагируя в присутствии катализатора (железа или кобальта) превращается в жидкие углеводороды и другие побочные продукты.

Метанол в бензин (Methanol to gasoline process — MTG)

 

В начале 70-х гг. ХХ века компания Mobil разработала альтернативную технологию конверсии природного газа в синтез-газ, а синтез-газа в метанол. Затем метанол полимеризуется в присутствии цеолитного катализатора с образованием алканов (насыщенных углеводородов).

Метанол производится из метана (природного газа) посредством трех реакций: парового риформинга, конверсии водяного газа и синтеза. Затем он преобразуется в бензин по оригинальной технологии Mobil. Вначале метанол обезвоживается с получением диметилэфира, который, в свою очередь, далее дегидратируется в присутствии оригинального цеолитного катализатора ZSM-5, разработанного Mobil. В результате получается бензин, в котором содержание углеводородов с пятью и более атомами углерода достигает 80% по весу. Для прекращения реакции ZSM-5 деактивируется коксованием с добавлением избытка углерода. В дальнейшем катализатор может быть вновь активирован путем выжигания кокса потоком горячего (500 °C) воздуха. Однако число циклов реактивации ограничено.

Синтез-газ в бензин плюс (Syngas to gasoline plus process — STG+)

 

Этот способ основан на технологии MTG. В ходе непрерывного циклового термохимического процесса полученный из природного газа синтез-газ преобразуется в высокооктановый синтетический бензин. Весь цикл состоит из четырех этапов. Каждый этап осуществляется в отдельном реакторе с неподвижным слоем катализатора, которые последовательно соединены между собой.

Синтез метанола. В первом реакторе сингаз, проходя через слой катализатора, преобразуется в метанол, который подается во второй реактор.

Синтез диметилэфира (ДМЭ). Здесь метанол также проходит через слой катализатора и подвергается дегидратации, в результате чего на выходе получают ДМЭ.

Синтез бензина. В третьем реакторе поступивший ДМЭ с помощью катализаторов преобразуют в углеводороды, включающие парафины (алканы), ароматические углеводороды, нафтены (циклоалканы) и небольшое количество олефинов (алкенов). Все они имеют от 6 до 10 атомов углерода в молекуле.

Очистка бензина. В четвертом реакторе продукты, поступившие из третьего реактора, подвергаются трансалкированию и гидрогенизации. Это уменьшает содержание дурола (тетраметилбензола)/изодурола и триметилбензола, которые имеют высокие точки. Поэтому их содержание в бензине должно быть сведено к минимуму. В результате полученный синтетический бензин имеет высокое октановое число и необходимые вязкостные свойства.

Сепаратор. Здесь смесь, поступившая из четвертого реактора, конденсируется. Несконденсированный газ и готовый бензин разделяются. Большая часть газа направляется обратно в первый реактор для переработки. Полученный синтетический бензин состоит из парафинов, ароматических углеводородов и нафтенов.

31 января

Сжиженный природный газ (LNG)

Сжиженный природный газ (СПГ) (англ. Liquefied Natural Gas) – это природный газ, охлажденный до температуры сжижения. СПГ представляет собой бесцветную жидкость без запаха, которая не токсична и не вызывает коррозии. Кроме того, это не самовозгорающийся газ, что выгодно отличает его в плане безопасности. В жидком состоянии газ занимает гораздо меньший объем. Одинаковое количество СПГ и природного газа отличаются по объему в 600 раз. Чтобы наглядно представить себе это различие, сравните надувной пляжный мяч и шарик для пинг-понга.

Энергетический рынок огромен и добыча природного газа увеличивается с каждым годом. Поэтому роль СПГ, наряду со сжатым природным газом, газоконденсатными жидкостями (NGL) и GTL (газ в жидкость) в обозримом будущем будет возрастать.

Получение и хранение сжиженного природного газа

Сжижение природного газа – не новая технология, ей уже более ста лет. Она была запатентована в США в 1914 году, а через три года был построен первый завод. С тех пор производство СПГ прочно вошло в нефтегазовый сектор, однако повышенный интерес к нему стал проявляться только в последние годы в связи с ростом экологических требований к источникам энергии.

СПГ производят путем охлаждения природного газа, состоящего в основном из метана, до точки сжижения -162° по Цельсию. В процессе сжижения от газа отделяются и отфильтровываются кислород, сера, азот, двуокись углерода и вода. Поэтому полученный продукт отличается высокой чистотой. После сжижения газ транспортируется в жидком состоянии и в пункте назначения может быть опять восстановлен в газообразную фазу на специальных СПГ терминалах (регазификация).

В настоящее время существует несколько промышленных технологий сжижения природного газа, в основе которых лежит один из двух способов: каскадный процесс или процесс Линде (разновидностью его является процесс Клода).

В каскадном процессе газ, сжижающийся при более высокой температуре, используется в жидком виде для охлаждения и сжижения второго газа, находящегося под избыточным давлением, температура сжижения которого ниже. Второй сжиженный газ, в свою очередь, используется в третьем каскаде для охлаждения и сжижения еще более трудно конденсируемого газа и т.д. Для сжижения природного газа достаточны три цикла с использованием в качестве хладагентов пропана, этилена и метана.

Процесс Линде основан на эффекте Джоуля-Томсона. Предварительно охлажденный и находящийся под давлением газ пропускается через теплоизолированный трубопровод, в котором имеется сужение (дроссель) или пористая перегородка. За дросселем газ расширяется, в результате чего происходит его дальнейшее охлаждение. После нескольких таких циклов газ достигает температуры сжижения.

Хранится сжиженный природный газ при давлении от 3 до 10 бар в емкостях с вакуумной изоляцией. Температура хранения варьируется в зависимости от состава газа и давления. При атмосферном давлении температура СПГ не должна превышать -162° C.

Сжиженный природный газ как автомобильное топливо

Одним из главных преимуществ СПГ является снижение выбросов СО2 и других парниковых газов (до 30% по сравнению с бензином и дизтопливом). Это делает его весьма востребованным в контексте общей тенденции к более экологичным энергетическим решениям. Применение СПГ также позволяет укладываться в строгие современные нормы выбросов, чего не удается достичь с другими видами топлив.

Сжиженный природный газ (как и сжатый газ) существенно снижает коррозию и износ частей двигателя по сравнению с бензином. Это связано с тем, что газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндра при холодном пуске. Дизельные моторы, работающие на природном газе, зачастую проходят свыше 800 000 км без капремонта.

Молекула метана обладает высокой стойкостью, поэтому октановое число природного газа составляет от 105 до 120 единиц, что является причиной его высокой антидетонационной стойкости. Выбросы двигателей, работающих на газе, чище, с меньшим содержанием углерода и твердых частиц (сажи).Объемная плотность энергии СПГ примерно в 2,4 раза выше, чем у сжатого природного газа. Плотность энергии сжиженного природного газа сравнима с пропаном и этанолом, но составляет лишь 60% плотности энергии дизтоплива, и 70% бензина.

Широкому коммерческому использованию СПГ препятствует более высокая стоимость производства и необходимость хранения в дорогостоящих криогенных резервуарах. Однако с учетом истощения запасов нефти, повышения экологических требований, газификация автомобильного транспорта, особенно тяжелых грузовиков и автобусов будет возрастать.

13 декабря

Природный газ – топливо ближайшего будущего

Эксперты говорят, что количество автомобилей, использующих в качестве топлива природный газ, к 2020 году достигнет 34,9 миллиона. Этот рост будет обусловлен низкой стоимостью природного газа на фоне постоянного роста цен на бензин и дизтопливо.

Стоимость природного газа составляет в среднем 41% от стоимости бензина. Однако газобаллонное оборудование для сжатого природного газа (СПГ) добавляет от 10 до 40% к стоимости автомобиля. Оборудование же для сжиженного природного газа добавляет от 60 до 80% к цене из-за более дорогих баллонов для хранения газа. Поэтому окупаемость ГБО составляет в настоящее время от 2,5 до 6 лет (в зависимости от автомобиля).

Другими факторами в пользу использования природного газа являются: тенденция к снижению стоимости автомобилей; уменьшение запасов нефти; ужесточение норм вредных выбросов; стремление развитых стран уменьшить зависимость от поставок нефти. Почти 95% легких коммерческих автомобилей сегодня работают на СПГ. Увеличивается количество грузовиков и автобусов, использующих этот вид топлива. Ожидается, что к 2020 году 9% парка будет работать на газе.

Азиатско-Тихоокеанский регион лидирует по продажам автомобилей на СПГ (1,2 миллионов экземпляров, как ожидается, будет продано в 2013 году). Среди стран лидируют Китай и Пакистан, их быстро догоняют Таиланд и Индия. Основными причинами являются доступность таких автомобилей и государственная поддержка.

Североамериканский рынок – самый быстрорастущий (17% за год). Продажи легковых автомобилей растут несколько медленнее (14%) из-за недостаточного предложения и не развитости заправочной инфраструктуры. Количество же грузовиков (22%) и автобусов (19%) на СПГ растет гораздо быстрее.

В Европе самыми крупными рынками являются Италия и Украина, однако темпы их роста самые низкие (3% и 4% соответственно) из-за насыщенности. Самым динамично развивающимся является рынок Германии (30% в год) и эксперты предсказывают увеличение продаж автомобилей на СПГ с 7331 штук в 2013 году до 46275 в 2020, во многом благодаря развитию заправочной инфраструктуры (ожидается свыше 1000 АГНКС к 2018 году).

Что касается развития рынка грузовиков, работающих на сжиженном природном газе (LNG), самым крупным является, опять же, Азиатско-Тихоокеанский регион. По прогнозам, ежегодный рост составит 25%, достигнув 11245 экземпляров. На втором месте – США, где, как ожидается, к 2020 году число грузовиков на LNG достигнет 4128 штук.

В январе 2013 года Европейская комиссия представила план развития альтернативных видов топлива с целью уменьшения зависимости от поставок нефти и снижения вредных выбросов. В нем утверждается, что ведущим альтернативным топливом в Европе в ближайшие годы будет природный газ. В настоящее время около одного миллиона автомобилей на континенте использует этот вид топливо, что составляет около 0,5% парка. План предусматривает увеличение этого количества в десять раз к 2020 году. В настоящее время развитие рынка транспортных средств, использующих природный газ, сдерживается их сравнительно высокой стоимостью, низким спросом и отсутствием заправочных станций. Получается порочный круг. Сеть АГНКС не создается из-за малого количества автомобилей. Транспортные средства не продаются по конкурентоспособным ценам, потому что нет достаточного спроса. Потребители не покупают автомобили, потому что они дороги и нет достаточного количества заправок. Поэтому комиссия предлагает пакет обязательств индивидуально для каждой страны, входящей в Евросоюз по развитию заправочной инфраструктуры для экологически чистых видов топлива. Так, согласно этому плану, к 2020 году в Европе должна быть, как минимум, одна заправка для сжатого природного газа на каждые 150 километров.

Видимо, совсем не случайно титул "Зеленый двигатель года" в 2013 году был присужден двухцилиндровому мотору Fiat TwinAir Turbo, который в качестве топлива использует метан. Моторчик объемом всего лишь 0,9 литра развивает 80 л.с. и 140 Нм крутящего момента, расходуя 3,1 кг метана на 100 км и выбрасывая при этом 86 грамм СО2 на каждый километр.

20 ноября

Диметилэфир

Одним из перспективных видов альтернативного топлива является диметилэфир (ДМЭ). Он представляет собой газ, который при давлении в 5 бар переходит в жидкое состояние. Характеристики ДМЭ схожи с характеристиками сжиженного нефтяного газа, однако его теплосодержание ниже. По сравнению с обычными видами топлива ДМЭ также имеет более низкую теплотворную способность, но он не содержит серы. В промышленности диметилэфир получают из природного газа, угля или биомассы.

Первые опыты по применению ДМЭ в качестве топлива для грузовых автомобилей начались еще в начале 90-х годов. Исследования показали значительное снижение вредных выбросов по сравнению с дизтопливом, однако ввиду дешевизны нефти на тот момент применение ДМЭ было признано нецелесообразным. В начале ХХI века исследования и разработки были продолжены. Наиболее активно и результативно эта работа проводилась в США и Швеции.

Преимущества ДМЭ

Диметилэфир имеет более высокое цетановое число (55), чем дизтопливо, полученное из нефти (38-53) и более низкую температуру самовоспламенения. ДМЭ не токсичен и не является канцерогеном, а при его сгорании не образуется сажи. Выбросы углекислого газа снижаются на 95%.

Хранение ДМЭ гораздо проще, чем сжатого природного газа (метана) и сжиженного нефтяного газа (пропана). Метан, как известно, требует для хранения резервуары высокого давления и криогенные температуры, а пропан – емкости, изготовленные из двух слоев нержавеющей стали. Диметилэфир же можно безопасно держать в обычных стальных емкостях длительное время. Баки для заправки ДМЭ гораздо легче, что снижает общий вес автомобиля.

Подача диметилэфира в цилиндры производится в жидком состоянии и требует гораздо меньшего давления впрыска в системе питания. Так как при сгорании ДМЭ не образуется серы, отпадает необходимость в сажевом фильтре – одном из самых дорогостоящих элементов очистки выхлопных газов современных дизелей. А из-за отсутствия сажевого фильтра ненужной становится и система регенерации. Также безболезненно можно удалить систему рециркуляции выхлопных газов (EGR). Впечатляющая экономия и снижение общего веса! Стандартный дизельный двигатель для работы на ДМЭ требует только переделки системы питания.

 

Перспективы ДМЭ

В настоящее время шведская Volvo сотрудничает с американской компанией Oberon по тестированию тяжелых грузовиков, работающих на ДМЭ. Volvo подготовила автомобили, а Oberon разработала технологию получения диметилэфира. Целью сотрудничества является запуск в серийное производство к 2015 году тяжелых коммерческих грузовиков, работающих на ДМЭ, и создание для этого соответствующей топливной инфраструктуры.

Базовым двигателем для испытаний Volvo выбрала серийный 13-литровый D13, агрегатированный с автоматизированной КПП I-Shift. Изменению подверглась система впрыска, из-за меньшей энергоэффективности ДМЭ. По этой же причине необходим топливный бак увеличенной емкости. Вместо турбокомпрессора с изменяемой геометрией установлен обычный. Хотя опытный образец грузовика оборудован системой SCR для уменьшения выбросов окислов азота, исследователи считают, что в окончательном варианте необходимость в нем отпадет. Мощность двигателя составляет 425 л.с., а крутящий момент 2373 Нм. В ходе испытаний планируется довести мощность до 500 л.с.

Компания Oberon разработала модульную, смонтированную на салазках, конструкцию для производства ДМЭ. Мелкомасштабный вариант выбран сознательно, чтобы удовлетворять потребности силами местных производителей, а не создавать общенациональную инфраструктуру. Весь производственный процесс состоит из трех стадий: получение синтезированного газа, его преобразование в метанол и каталитическая дегидратация метанола в диметилэфир. Основным сырьем для производства ДМЭ должно стать возобновляемое сырье: животные, пищевые и сельскохозяйственные отходы. Это предотвращает выбросы метана в атмосферу и позволяет утилизировать отходы в сгорающее без вредных выбросов топливо.

10 ноября

Как делают биоэтанол

Биоэтанол получают сбраживанием сахара по технологии, которая используется в производстве пива и пищевого спирта. Крахмал из зерен и клубней растений с помощью ферментов превращается в простые сахара. Затем эти или природные сахара из сахарной свеклы, сахарного тростника или сорго сбраживаются дрожжами в бражку, т.е. смесь спирта, воды и несброженные остатки. Этанол отделяют от бражки в дистилляционных колоннах и дополнительно очищают в ректификационных колоннах, на выходе которых получают смесь этанола с водой. На этапе обезвоживания из этой смеси удаляют остатки воды, и получают безводный биоэтанол, который можно смешивать с бензином в качестве окислителя и высокооктанового компонента.

В неэтилированном бензине в качестве высокооктанового компонента широко применяется МТБЭ (метил-третбутиловый эфир). Его канцерогенные свойства вызывают серьезную озабоченность и заставляют искать ему замену. Биоэтанол, как возобновляемое и безопасное для окружающей среды вещество, является подходящим решением.

Этапы производства биоэтанола

Помол и подготовка сырья. Сырье составляет существенную часть себестоимости биоэтанола. Равномерный помол зерна ускоряет переработку, снижает себестоимость и повышает выход продукта. На этапе подготовки из сырья также извлекаются компоненты, не используемые при получении биоэтанола, но являющиеся сырьем для производства других продуктов. Например, с помощью мокрого помола из сырья получают крахмал А и В. Крахмал А перерабатывается в глюкозу и другие сахаристые вещества, а крахмал В служит сырьем для производства биоэтанола. Из зародышей пшеницы и кукурузы можно извлечь ценные масла.

Сжижение, осахаривание и сбраживание. Ожижение и осахаривание — это превращение полисахарида крахмала в сбраживаемые моносахариды. Ожижение начинается с затирания, т.е. добавления в муку теплой воды с получением суспензии. Затем ее нагревают паром в разварнике, где крахмал под действии тепла и альфа-амилазных ферментов превращается в гель и ожижается. Альфа-амилаза расщепляет длинные молекулы крахмала (этот процесс называется гидролизом), превращая крахмал в мальтодекстрин, т.е. раствор олигосахаров. Этот гидролизованный крахмал подвергается дальнейшей переработке — осахариванию, в ходе которой глюкоамилазные ферменты в условиях регулируемой температуры и рН превращают декстрин в пригодную для сбраживания глюкозу. Часть осахаренного сусла отбирается из осахаривателя и подается в дрожжегенератор. Осахаренное сусло из осахаривателя смешивается с закваской в бродильном аппарате. Перемешивание обеспечивает оптимальный контакт дрожжей с сахарами, а регулирование температуры и содержания питательных веществ поддерживает требуемую скорость сбраживания. Дрожжи превращают молекулу глюкозы в 2 молекулы этанола и 2 молекулы углекислого газа.

Дистилляция и ректификация. Дистилляция начинается с бражной колонны. Здесь из продукта брожения, бражки, отгоняется смесь этанола и воды. Дальнейшая очистка происходит в ректификационной колонне, где спирт максимально освобождается от воды и состав паров приближается к азеотропной точке.

Обезвоживание и очистка этанола. Чтобы получить топливный этанол, из спирта-сырца требуется удалить воду. Воду можно удалять с помощью молекулярных сит, диффузионного испарения через мембрану или азеотропной перегонкой с разделяющими агентами.

Технология молекулярных сит. Использование молекулярных сит (адсорбентов) – это самая современная низкоэнергетическая технология обезвоживания. Перегретая смесь паров этанола и воды проходит через слой цеолита, т.е. пористого материала с очень точно выдержанным размером пор. Молекулы воды чуть меньше размера пор и в силу своей высокой полярности удерживаются в порах электростатическими силами. В то же время более крупные молекулы этанола проходят сквозь молекулярные сита, не задерживаясь. В результате образуется безводный этанол.

Диффузионное испарение — это альтернативный метод осушения, в котором применяются гидрофильные мембраны. С одной стороны мембраны создается вакуум. В силу различия диффузионного сопротивления и парциального давления этанола и воды происходит разделение этих веществ на мембране. Вода проходит сквозь нее, а обезвоженный этанол остается.

Азеотропная перегонка. В этих системах в смесь спирта и воды добавляется разделяющий агент, который образует азеотроп с этанолом или водой. Затем в регенерационной колонне этот азеотроп разделяется на разделяющий агент и компонент исходной смеси.

28 сентября

Каким должен быть биоэтанол

В марте 2009 года Комитетом Всемирной Топливной Хартии (WWFC) были представлены Руководства по биодизелю и биоэтанолу. Быстрый рост использования этанола и биодизеля вызвал потребность в большей информации об этих важных возобновляемых видах топлива. Так же как и для обычных бензина и дизельного топлива, качество биотоплива должно соответствовать потребностям и характеристикам двигателей и других систем автомобиля. Это особенно актуально в свете грядущих стандартов сверчистых выбросов.

Использование этанола и биодизеля является важным фактором для увеличения поставок бензина и дизельного топлива. В качестве возобновляемых видов топлива они имеют потенциал чтобы сократить уровень выбросов парниковых газов. Правильная рецептура также может помочь обеспечить более низкий уровень выбросов обычных загрязнителей. Ключ к достижению низких выбросов состоит в производстве сырья хорошего качества, а также смешивание и реализация готового топлива способом, который сохраняет его качество до конечного потребителя.

Цель Всемирной топливной хартии состоит в продвижении высококачественных и гармонизированных видов топлива на глобальной основе для оптимизации работы двигателя и автомобиля в целом, повышения их долговечности и обеспечения наиболее чистой работы двигателей и автомобилей. Решение этой задачи принесет пользу потребителям, упростит топливные рынки, облегчит торговлю и поможет правительствам в выполнении целей государственной политики.

Этиловый спирт — одно из топлив, которое используется сегодня в качестве прямой добавки к бензину, а так же в качестве исходного сырья для создание эфирных добавок к бензину. Другими перспективными возобновимыми источниками являются биоэфиры и биобутанол. Хорошее качество этилового спирта — основа для его использования и как топлива, и как исходного сырья для других топливных добавок. Руководство, представленное здесь, содержит рекомендации изготовителям относительно качества этилового спирта, необходимого для надлежащей работы двигателя и других систем автомобиля.

Рекомендуемые нормы установлены для безводного 100%-ого этилового спирта (E100) предназначенного для смешивания с бензином для производства смеси, содержащей до 10% этилового спирта по объему (E10) и подходящей для использования в автомобилях с ДВС. Высокоуровневые смеси(больше чем E10) пригодны для использования только в транспортных средствах, разработанных специально для такого топлива, такими как “ flexible fueled”. Этиловый спирт, используемый для более высоких смесей, может потребовать других норм. Готовые смеси (Е10) должны отвечать требованиям, установленным для бензинов соответствующей категории.

Эти рекомендации основаны на опыте использования этанола, изготовленного из обычного сырья (например, зерна и сахарного тростника) производителями двигателей и автомобилей на различных рынках по всему миру. Высокоскоростное впрысковое смешивание предпочтительнее смешивания разбрызгиванием, так как при этом обеспечивается лучшее качество топлива.

Местные постановления могут потребовать определенных добавок (например, американские денатурирующие требования). Достижение хорошего качества топлива требует применения хороших вспомогательных методов в течение производства, распределения, смешивания и хранения. Производители этилового спирта и его смесей должны тщательно следить за конденсацией и разделением фаз; топливо, загрязненное водой, не должно быть продано потребителям. Изготовителям и продавцам необходимо регулярно заменять фильтры.

Смеси этанола с бензином, особенно содержащие свыше 10%-ого этилового спирта, должны быть должным образом промаркированы, чтобы потребитель мог определить совместимость топлива с рекомендациями изготовителя автомобиля и гарантийными обязательствами. По мере появления новых видов сырья, свойства и нормы, указанные здесь, могут потребовать пересмотра.

Этиловый спирт — не менее 99.2 %. Этот рекомендуемый предел, который относится к безводному этиловому спирту, является мерой качества, вместе с нормами воды и метанола. Некоторые страны требуют, чтобы производители денатурировали этиловый спирт прежде, чем он попадет к потребителю.

Метанол — не более 0,5 % Процессы ферментации могут произвести небольшие количества метанола, и некоторые страны требуют небольшого количества как денатурирующего средства, но метанол оказывает неблагоприятное воздействие, таким образом, его содержание должно быть минимизировано.

Вода — не более 0,3 %. Вода в топливе может способствовать коррозии и росту микроорганизмов. Вода может попадать в этиловый спирт во время производства и путем конденсации во время распределения топлива и хранения. Если содержание воды слишком высоко, может произойти расслаивание после смешивания с бензином. Нерастворенная вода в топливной магистрали приводит к неустойчивой работе или остановке двигателя.

Добавление этилового спирта к бензину изменяет количество воды, которое может содержаться в бензиновой смеси без отделения, так как у этих трех изделий (бензин, вода и этиловый спирт) различная растворимость. Этиловый спирт растворяется и в бензине и в воде, но вода практически не растворяется в беспримесном бензине. Это означает, что смеси бензина с этанолом могут содержать больше воды, таким образом увеличивая потенциал для коррозии и микробного роста. Это также означает, что расслоение произойдет с большей вероятностью при более низком содержании этилового спирта в бензиновой смеси. Производители должны стремиться минимизировать содержание воды. Присутствие воды указывает на необходимость улучшить методы хранения этилового спирта, например добавляя азотный затвор к хранилищу.

Неорганический хлорид и сульфат являются катализаторами коррозии в топливных магистралях и способствуют появлению отложений на топливных форсунках.

Металлы ускоряют окисление топлива и способствуют образованию отложений в системе впрыска. Производство этилового спирта в материалах, содержащих с медью, может привести к попаданию металла в топливо.

Фосфор и сера могут попасть в этиловый спирт при производственных процессах. Они приводят к выходу из строя катализатора и повышению вредных выбросов.

Топливо должно быть прозрачным и не содержать видимой воды и осадка. Наличие этих признаков указывает на некачественные производственные процессы. Вода и осадок загрязняют топливные фильтры, что может привести к неустойчивой работе или остановке двигателя.

18 сентября

Как делают биодизель

Для получения биодизеля используют любые виды растительных масел — подсолнечное, рапсовое, льняное и т.д. При этом биодизели, произведенные из разных масел, имеют некоторые отличия. К примеру, биодизель, полученный из рапсового масла, имеет наибольшую калорийность, но и самую высокую температуру фильтруемости и застывания. Биодизель, приготовленный из рапса, уступает пальмовому по калорийности, но зато легче переносит холод, а потому более всего подходит для холодного климата.

Суть процесса приготовления биодизеля заключается в уменьшении вязкости растительного масла, чего можно достичь различными способами. Любое растительное масло — это смесь триглицеридов (эфиров, соединенных с молекулой глицерина) с трехатомным спиртом. Именно глицерин придает вязкость и плотность растительному маслу. Поэтому, чтобы получить биодизель, необходимо удалить глицерин, заместив его на спирт. Этот процесс называется трансэтерификацией.

В качестве первичного сырья может использоваться и отработанное растительное масло. В этом случае необходима предварительная фильтрация для удаления примесей и воды. Если воду не удалить, то вместо реакции трансэтерификации произойдет гидролиз триглицеридов. В результате получим не биодизель, а соли жирных кислот.

В процессе реакции масло вначале нагревается до определенной температуры (для ускорения реакции), а затем в него добавляется катализатор и спирт. Если применяется метанол — образуется метиловый эфир, если этанол — этиловый эфир. Для ускорения реакции также может применяться кислота. Смесь определенное время перемешивается и отстаивается. После отстаивания смесь расслаивается, образуя биодизель в верхнем слое (называемый химически «эфир»), затем слой мыла и на дне остается глицерин. Глицерин и мыльный слой впоследствии отделяются, а биодизель промывается различными способами для удаления остатков мыла, катализатора и других возможных примесей. После промывок он осушается для удаления остатков воды, например, сульфатом магния. Затем осушитель удаляется простой фильтрацией. Из одной тонны растительного масла и 111 кг спирта (в присутствии 12 кг катализатора) получается приблизительно 970 кг (1100 л) биодизеля и 153 кг первичного глицерина.

После завершения реакции на дне осаждается глицерин. Биодизель должен быть цвета меда, глицерин – более темного цвета. При поддержании температуры около 38 градусов глицерин остается в жидком состоянии и может быть легко удален снизу смесителя отдельным шлангом. Глицерин, полученный из отработанных масел, обычно коричневый и твердеет при температуре 38 градусов, глицерин из свежего масла остается в жидком состоянии при более низких температурах. Его можно использовать как побочный продукт, предварительно выпарив из него метанол нагреванием до 65,5 градусов.

Качество получившегося продукта определяется, прежде всего, визуально и проверкой рН. На вид биодизель должен выглядеть как чистое подсолнечное масло. Не допускается наличие никаких взвесей, примесей, частиц или замутнений. Мутность означает присутствие воды, которая удаляется нагреванием. После первого применения биодизеля обязательно следует проверить топливные фильтры.

2 августа

Каким должен быть биодизель

В марте 2009 года Комитетом Всемирной Топливной Хартии (WWFC) были представлены Руководства по биодизелю и биоэтанолу. Быстрый рост использования этанола и биодизеля вызвал потребность в большей информации об этих важных возобновляемых видах топлива. Так же как и для обычных бензина и дизельного топлива, качество биотоплива должно соответствовать потребностям и характеристикам двигателей и других систем автомобиля. Это особенно актуально в свете грядущих стандартов сверчистых выбросов.

Учитывая различия в производстве и методах измерения биотопливных смесей, руководство сосредоточено на качестве исходного биодизеля, используемого для изготовления готовых смесей биотоплива. Этот документ содержит рекомендации изготовителям, которые производят и используют 100% биодизельное (В100) и ДТ на нефтяной основе для получения 5% смеси биодизеля (В5). Получающееся топливо должно соответствовать рекомендациям WWFC для различных категорий рынков топлива, как и обычное ДТ.

Использование этанола и биодизеля является важным фактором для увеличения поставок бензина и дизельного топлива. В качестве возобновляемых видов топлива они имеют потенциал чтобы сократить уровень выбросов парниковых газов. Правильная рецептура также может помочь обеспечить более низкий уровень выбросов обычных загрязнителей. Ключ к достижению низких выбросов состоит в производстве сырья хорошего качества, а также смешивание и реализация готового топлива способом, который сохраняет его качество до конечного потребителя.

Этот документ выражает коллективное мнение на сегодняшний день, основанное на опыте производства биодизеля из обычного сырья, таких как рапс и соя и с учетом комментариев от всех заинтересованных сторон. Однако, техническая информация будет продолжать развиваться, так что этот документ также будет меняться.

Цель Всемирной топливной хартии состоит в продвижении высококачественных и гармонизированных видов топлива на глобальной основе для оптимизации работы двигателя и автомобиля в целом, повышения их долговечности и обеспечения наиболее чистой работы двигателей и автомобилей. Решение этой задачи принесет пользу потребителям, упростит топливные рынки, облегчит торговлю и поможет правительствам в выполнении целей государственной политики.

Биотопливо представляет особый интерес сегодня из-за их потенциала в сокращении использования топлива на основе нефти, повышения энергетической безопасности и уменьшения выбросов парниковых газов. Биодизель является одним из таких видов топлива, которое уже используется, а также другие перспективные виды топлива, такие как гидроочищенное растительное масло (НВО) и топливо, полученное из биомассы (BTL). Хорошее качество биодизеля имеет фундаментальное значение для его дальнейшего использования. Данное руководство содержит рекомендации для изготовителей, касающиеся качества биодизеля, необходимого для его использования в двигателях.

Рекомендуемые нормы в данном руководстве установлены для 100% биодизеля (B100), который предназначен для смешивания с дизельным топливом на нефтяной основе для получения смеси, содержащей не более 5% биодизеля по объему (B5), пригодной для использования в автомобилях с ДВС.  Для смесей, содержащих более высокий процент биодизеля, необходимы другие спецификации, маркировка и контроль защиты потребителей. Готовые биодизельные смеси должны отвечать требованиям, установленным хартией для соответствующей категории дизельного топлива.

Биодизелю свойственно изменение качества с течением времени. С момента производства в нем начинаются реакции окисления. Температура воздуха, а также вода и кислород, содержащиеся в нем, оказывают влияние на скорость окисления. Антиоксидантные добавки могут помочь замедлить этот процесс ухудшения качества и до некоторой степени улучшить топливную стабильность. Их эффективность зависит от того, добавлены они во время производства биодизеля, либо сразу же после его окончания. Чрезмерное использование антиоксидантов может привести к дополнительному образованию осадка. Таким образом, необходимо соблюдать осторожность при выборе типа и количества антиоксидантов. Не рекомендуется хранить готовые смеси длительное время или в неблагоприятных условиях.

Эти рекомендации основаны на опыте использования биодизеля из обычного сырья производителями двигателей и автомобилей на различных рынках по всему миру.  По мере появления новых видов сырья, свойства и нормы, указанные здесь, могут потребовать пересмотра.

Биодизель и биодизельные смеси должны иметь однородные свойства, для обеспечения надлежащего качества как до, так и после смешивания. Высокоскоростное впрысковое смешивание предпочтительнее смешивания разбрызгиванием, так как при этом обеспечивается лучшее качество топлива.

Содержание эфира (не менее 96,5 %) в топливе показывает количество сложного метилового эфира жирной кислоты (FAME) в нем, и, следовательно, является показателем качества топлива. Низкое количество эфира может означать, что не прореагировавшие соединения, такие как триглицериды, или используемые в процессе производства компоненты, такие как катализаторы (KOH/NaOH) или метанол, остались в топливе. Низкий уровень также может указывать на загрязнение не FAME соединениями. Эти примеси могут вызвать засорение топливного фильтра, отложения в двигателе и другие проблемы. Государства могут законодательно устанавливать содержания эфира в топливе.

Окислительная стабильность: (индукционный период 10 мин). Устойчивость к окислению очень важна. Устойчивость к окислению является одним из наиболее важных свойств поскольку FAME окисляется легче по сравнению с нефтяным дизельным топливом и производит продукты реакции, которые могут повредить двигателю или автомобилю. Топливо с большим числом молекул метиленовых групп, прилегающих к двойным связям, особенно восприимчивы к окислению. Процесс окисления начинается, как только растительное масло создается и продолжается до начала переэтерификации. Окисление производит пероксиды (гидропероксиды), которые подвергаются дальнейшей реакции с образованием кислоты. Молекулы могут также полимеризоваться и образуют смолы, осадок и другие нерастворимые соединения. В отличие от пероксидов, которые обычно исчезают в какой-то момент во время переэтерификации, полимеры, образующиеся при окисления не исчезают и остаются в смеси. Индукционный период – это время, в течение которого топливо может храниться до появления кислоты, что указывает на то, что топливо становится неустойчивым.

Общее кислотное число (не более 0,50 мг КОН / г)Кислотное число является мерой кислот в топливе. Эти кислоты исходит из двух источников: (I) кислоты, используемые в производстве биодизельного топлива, которые не полностью удаляются в процессе производства, и (II) кислоты, образующиеся в качестве побочного продукта в процессе окисления. Кислотное число измеряется количеством КОН (гидроксида калия), необходимого для нейтрализации одного грамма FAME. Кислотное число биодизеля будет меняться вследствие нормального процесса окисления с течением времени, и недавние исследования показали, что это изменение является хорошим индикатором B100 стабильности. Наличие кислот в топливе может нанести вред системам впрыска и другим металлическим деталям.

Цетановое число (не менее 51) является мерой воспламенения топлива и характеристик сгорания качества. Топливо с низким цетановым числом приводит к затрудненному пуску, жесткой работе двигателя, повышенному шуму и дымности выхлопных газов.

19 июля

Топливо с полей

Биотопливо – один из видов альтернативного топлива, производимый из сырья растительного или животного происхождения. Самыми распространенными в настоящее время являются биоэтанол, биодизель и, в меньшей степени, биогаз.

Биоэтанол

Биоэтанол, который по-нашему мы называем спиртом, производится в основном из кукурузы или сахарного тростника. Наиболее распространен в Бразилии, США, Швеции. Применяется не в чистом виде, а в смеси с бензином в разных пропорциях. Смесь Е-10 содержит 10% биоэтанола, Е-85, соответственно, 85%. Десятипроцентным топливом без переделок можно заправлять любой современный автомобиль, применение 85- процентного требует переделки двигателя и системы питания. Существуют и так называемые Flex-Fuel (FFV) автомобили, которые могут работать и на бензине, и на его смеси с этанолом в любом соотношении.

Биодизель

Биодизель является продуктом переработки растительного масла, сырьем для которого чаще всего служат рапс, соя или подсолнечник. Так же, как и биоэтанол, биодизель применяется в автомобилях не в чистом виде, а в смеси с дизтопливом. Например: В-20 – 20% биодизеля, 80% обычного дизтоплива. В отличие от биоэтанола применение биодизеля не требует доработки двигателя и топливной системы.

И биоэтанол, и биодизель обеспечивают выхлоп, позволяющий с запасом укладываться в экологические нормы. Но так как их энергетическая эффективность ниже, чем у чистого бензина или солярки, то мощность двигателя снижается, а расход топлива возрастает. А самое главное, что широкое использование этих видов биотоплива создает продовольственные проблемы, так как пищевые сельскохозяйственные культуры используются не по прямому назначению, а для производства топлива для автомобилей.

Битоплива второго поколения

Решить эту проблему призваны биотоплива второго поколения. Главное их отличие в том, что сырьемдля их производства служит биомасса, то есть разного рода отходы: остаточные непищевые части растений (стебли, листья, шелуха), древесная стружка, солома, кожура и мякоть от прессовки фруктов, навоз и т.п. Одним из представителей биотоплива второго поколения является биогаз, который еще называют «канализационный» газ. Состоит биогаз из метана и углекислого газа. Для применения в автомобилях его предварительно очищают от углекислого газа и получают биометан. По своим свойствам это аналог природного метана, разница лишь в происхождении. Также из биомассы можно получать и этанол, и дизель.

Биотопливо третьего поколения

Биотопливо третьего поколения вырабатывается из водорослей, но до его практического применения пока еще далеко. В отличие от сырья для первого и второго поколений, водоросли можно выращивать на землях и в водоемах, непригодных для сельского хозяйства или. Также для их выращивания могут использоваться и закрытые фитобиореакторы. По мере роста водоросли накапливают жиры и биомасла, имеющие молекулярную структуру, аналогичную традиционной нефти. Причем рост происходит посредством естественного фотосинтеза, для которого требуется солнечный свет, вода и углекислый газ, а также питательные вещества. Растущие водоросли потребляют углекислый газ, обеспечивая снижение объемов парниковых газов в атмосфере. Водоросли вырабатывают больший объем биотоплива с одного акра (0,4 га) занимаемых площадей, чем источники биотоплива на базе сельскохозяйственных культур. Водоросли могут вырабатывать более 2000 галлонов топлива с акра занимаемых площадей в год. Примерный выход топлива, получаемого из других источников, намного ниже: пальма – 650 галлонов, сахарный тростник – 450 галлонов, кукуруза – 250 галлонов, соя – 50 галлонов.