Автомаш предлагает со склада в Москве 
электронагревательное оборудование, минитехнику для ремонта и строительства, тракторы, технику и запчасти МЗКТ, МоАЗ, погрузчики, экскаваторы


Электронная версия журнала от Компании Автомаш

Спирты как добавки к бензинам

      Журнал "Автомобильная промышленность", 2005 год, № 8
      УДК 662.6/.8
      Доктора техн. наук В.В. МАКАРОВ, А.А. ПЕТРЫКИН, В.Е. ЕМЕЛЬЯНОВ и А.В. ШАМОНИНА,
      д-р хим. наук В.П. БАРАННИК, канд. техн. наук С.Н. ОНОЙЧЕНКО
      ЗАО "Химсинтез"

Идея использования этанола в качестве топлива или добавки к топливу известна давно: еще в 1914 г. в России доказали, что переход от бензина к спирту возможен, а в 1934 г. в Европе ухе произвели свыше 2,65 млн м3 спиртобензиновых смесей.

Однако позже интерес к таким смесям угас. Отчасти потому, что спирт-ректификат содержит примерно 6 % масс, воды, которая в бензине не растворяется, а ведет к расслоению этих жидкостей, при низких температурах замерзает, образуя ледяные "пробки" в трубопроводах и каналах карбюратора. Получение же безводного ("абсолютированного") спирта в те времена было очень дорогим.

Однако в конце 1970-х — начале 1980-х годов интерес к спиртобензиновым смесям в связи с резким ухудшением экологической обстановки и нефтяным кризисом возник снова, и с 1980 г. началось массовое производство обезвоженного спирта и его использование в США, Канаде, Швеции, Франции и Колумбии. Типовое топливо, состоящее из бензина и спирта и не требующее перерегулировки двигателя, - газохол Е10. Причем основным его производителем и потребителем постепенно стала Бразилия: она сегодня выпускает 912 млрд л этанола в год, что составляет 57 % его мирового производства.

В Бразилии этанол получают из сахарного тростника, в США — преимущественно из кукурузы (в настоящее время его производство достигло 4 млн т в год, но планируется построить еще 33 завода). Занимаются его изготовлением Испания (175 тыс. т), Швеция, а в Англии предполагается снизить налоги на "спиртованное" топливо, чтобы сделать его конкурентоспособным по отношению к традиционным бензинам.

Бывшие республики СССР тоже уделяют ему внимание. Например, на Украине утверждены стандарт и технические условия на высокооктановую добавку на базе этанола, которая вводится в топливо в количестве до 6 % масс.; в Литве принят закон о биотопливе, состоящем из бензина и 7 % этанола, что позволит сократить расход нефти на 30 тыс. т в год и на 25—30 % уменьшить загрязнение окружающей среды отработавшими газами автомобильных двигателей. Проблемы применения "спиртованных" бензинов обсуждаются в Белоруссии, Узбекистане, Азербайджане.

Что касается России, то здесь давно уже испытания таких топлив ведут не только НИИ, но и автозаводы. В частности, ВАЗ в результате испытаний, проведенных совместно с ОАО "ВНИИ НП", допустил к применению бензины с 5 % этанола (ТУ 38-401-58-244—99), а разрешение на их производство получили ряд предприятий фирм "Лукойл" и "Нефтегаз".

Главное достоинство этанолсодержащих топлив — уменьшение количества монооксида углерода, оксидов азота и сажи в отработавших газах двигателей. Кроме того, этанол обладает высокими антидетонационными свойствами: он является наиболее эффективной антидетонационной добавкой среди алифатических спиртов (см. таблицу). Очень важно и то, что его можно получать из возобновляемого (растительного) сырья.

К сожалению, этанол имеет недостатки, из-за которых он до настоящего времени широкого распространения в России не получил.

Первый из таких недостатков — почти на 30 % меньшая, чем у бензина, теплотворная способность, а следовательно, и меньшая мощность, развиваемая двигателем. Однако, как показал опыт США, данный недостаток в значительной степени компенсируется большей полнотой сгорания "спиртованного" бензина: увеличения расхода топлива при переходе от бензина к газохолу Е10 практически не обнаружено.

Второй недостаток спиртосодержащих топлив — фазовая их нестабильность при обводнении, т. е. расслоение смесей. Но решение проблемы уже найдено: это — введение в этанолсодержащее топливо определенных добавок, а также обеспечение условий, препятствующих попаданию воды в топливо.

Третий недостаток — наличие в спиртах полярной гидроксильной группы, которая делает их химически более активными, чем эфиры и традиционные виды топлив. Скажем, тот же этанол даже при малом содержании воды приобретает высокую электропроводность, поэтому способствует коррозии металлов. Причем он особенно агрессивен по отношению к цинку, латуни, свинцу, алюминию, а также стали, покрытой сплавом свинца и олова (припои на свинцовой основе). Поэтому, например, на бразильских автомобилях, использующих бензиноэтанольное топливо, некоторые медные и цинковые детали пришлось заменить на никелевые.

Нашли и способы защиты стальных деталей. Дело в том, что коррозия углеродистых сталей — процесс электрохимический. Для его протекания необходимо, чтобы между катодными и анодными участками поверхности металла находился электролит. Следовательно, коррозию можно замедлить или даже практически остановить путем введения в агрессивную среду ингибиторов — веществ, образующих на поверхности металла пленку (чаще всего хемосорбционную), препятствующую выходу ионов металла с поверхности и их взаимодействию с кислородом или другими компонентами среды. В качестве ингибиторов используются амины, аминоспирты, кислоты (например, бензойную, формирующую защитную пленку гексабензоата железа) и нитросоединения. Эффективность некоторых ингибиторов, в том числе бензойной кислоты, а также пока не применявшихся триэтиламина, пиридина и хиноолина в бензинах Уфимского и Рязанского НПЗ с добавками этанола проверили в ЗАО "Химсинтез". И вот что установлено.

Добавки в бензиноспиртовую смесь бензойной кислоты возлагаемых на нее надежд не оправдали: коррозионная активность обводненных бензинов сохраняется. В то же время добавка 0,05—0,15 % триэтиламина, пиридина или хинолина полностью предотвращает коррозию углеродистых сталей. Потому что, скажем, в случае хинолина на поверхности железа образуется защитная пленка, соответствующая комплексному соединению [C9H7N] [Fe(OH)3], которое не растворяется ни в воде, ни в бензине, ни в спирте. Но количество противокоррозионной добавки, необходимой для защиты металла, зависит от состава бензина: если в бензине есть сера и другие примеси, которые повышают электропроводность воды, то расход этой добавки возрастает.

Триэтиламин, пиридин и хинолин, как известно, хорошо растворяются в спирте, воде и бензине. Поэтому, естественно, они могут быть еще и хорошими стабилизаторами водно-спиртобензиновых смесей.

Таким образом, опыт многих стран, в том числе России, доказал: неразрешимых проблем с использованием этанола в автомобильных топливах нет. Поэтому в январе 2004 г. Госстандарт РФ утвердил ГОСТ Р 52201—2004 "Этанольное моторное топливо для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием. Бензанолы", который введен в действие с 1 июля 2004 г. Этим документом узаконены бензанолы — моторные топлива, содержащие, кроме бензина, этиловый спирт в количестве 5—10 % об., — аналоги американскому "газоходу", в составе которого от 5,59 до 10 % об. этанола.

	             Концентрация спирта для повышения октанового
                          числа бензина на единицу, % масс.
Спирт      -------------------------------------------------------------
	      эталонное, топливо   эталонное топливо   эталонное топливо
                 с октановым          с октановым         с октановым
                 числом 70 ед.        числом 92 ед.      числом 66,7 ед.
------------------------------------------------------------------------
Метанол              1,19               2,00                2,46
Этанол               1,07               1,44                1,64
Пропанол-1           1,25               2,00                2,14
Пропанол-2           1,24               1,88                 —
Бутанол              2,00               5,29                4,11
Изобутанол           1,72               4,11                 —
Пентанол             6,77            Снижает ок-             —
                                   тановое число
Изопентанол          4,40               5,87                 —

Примечание. Эталонное топливо — смесь изооктана с Н-гентаном.
Правда, производство этанола, предназначенного для применения в моторных топливах, в России еще находится в начальной стадии развития: пока используют лишь ректификованные спирты, получаемые традиционными способами, из пищевого и непищевого сырья. Но ректификованный спирт из пищевого сырья достаточно дорог; кроме того, он слишком очищен. И с этой точки зрения более предпочтителен спирт-сырец из пищевого сырья, так как он содержит большое количество полезных для топлива соединений — спиртов, эфиров, аминосодержащих органических соединений (метиламин, диметиламин, триметиламин, этиламин, диэтиламин, триэтиламин). Однако в нем есть и нежелательные для топлива примеси — вода, кислоты, соединения серы.

В настоящее время на одном из заводов ОАО "Биохим" освоена технология получения абсолютированного этанола методом азеотропной перегонки этилового спирта с добавлением некоторого количества головной фракции этилового спирта и сивушного масла. Получаемый по ней продукт полностью отвечает требованиям к этанолу, используемому в качестве добавки к моторным топливам. Данный продукт называется: "Спирт этиловый абсолютированный. ТУ 9182-116-11726438—2003 м. Б". Кроме того, в стадии разработки находится также технология получения обезвоженного на молекулярных ситах технического этанола, который также предназначен для добавки к моторным топливам.



© Автомаш 2005
Компас в Мире Машин и Машиностроения
avtomash.ru
Главная Карта сайта

Журнал
 
Журнал - Автомобильная промышленность:

- Страницы истории
- Редколегия, контакты
- Тематика журнала
- Размещение статьи
- Размещение рекламы
- Оформление подписки

- Обзор содержания журнала с 2002 г
 
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru