Покращення екологічних властивостей автомобільних бензинів за допомогою присадок

Міністерство  освіти і науки України 
 
 
 
 
 

Домашня робота

з дисципліни «Хіммотологія»

     на  тему: «Покращення екологічних властивостей автомобільних бензинів за допомогою присадок» 
 
 
 
 

Виконав:                                                           студент 501 групи ІЕБ

                                                                       Іванова О. В. 
 
 

Прийняв:                                                        доцент кафедри екології

                                                                          Карпенко Л.М. 
 
 
 
 
 

Київ 2012

      Зміст 

       Ст.

Вступ……………………………………………………………………………	3
1. Загальна характеристика автомобільних бензинів………………….	4
2. Асортимент та вимоги до якості сучасних автомобільних бензинів………………………………………………………………………...	7
3. Експлуатаційні властивості автомобільних бензинів……………….	10
4. Екологічні властивості автомобільних бензинів…………………….	14
4.1. Екологічні вимоги до бензинів…………………………………..	14
4.2. Шляхи зменшення забруднення повітря викидами автомобілів..........................................................................................................	18
4.3. Перехід на виробництво неетильованих бензинів……………..	15
5. Покращення екологічних властивостей автомобільних бензинів за допомогою миючих присадок………………………………………………...	20
Висновки……………………………………………………………………….	24
Список  використаної літератури……………………………………………..	26

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вступ

      Бензини є одним з основних видів пального для двигунів сучасної техніки. Автомобільні і мотоциклетні, човнові і авіаційні поршневі двигуни споживають бензини. В даний час виробництво бензинів є одним з головних в нафтопереробній промисловості і що значною мірою визначає розвиток цієї галузі. Розвиток виробництва бензинів пов'язаний з прагненням поліпшити основну експлуатаційну властивість палива - детонаційну стійкість бензину, що оцінюється октановим числом.

      Збільшення кількості автомобільного транспорту в Україні привело до значного забруднення довкілля, і зокрема повітряного басейну. Відповідно, бензини і викликають велику частину такого роду забруднення. Головну частину викидів, пов’язаних з роботою транспорту на бензині, складають велику кількість ароматичних вуглеводнів, з'єднань свинцю, діоксину і інших шкідливих домішок.

      Зростаюче забруднення навколишнього середовища змушує законодавців у всьому світі до пошуку нових рішень по зниженню споживання палив і викидів від їх згоряння. Жорсткий контроль за токсичністю відпрацьованих газів при одночасному задоволенні побажань власників автомобілів отримувати максимальну потужність при високій економічності двигунів, диктує необхідність використання нових технологічних концепцій. На сьогоднішній день у всьому світі вчені борються з цією проблемою. Так, наприклад, щоб зменшити вміст свинцю, або точніше тетраетилсвинцю (ТЕС), в експлуатацію ввели неетильовані бензини, в яких вміст свинцю не перевищує ГДК.

    Шкідливі викиди в атмосферу можна суттєво зменшити, а отже оздоровити екологічну обстановку, якщо в автомобільні бензини додавати миючі присадки. Це обумовлено взаємозв’язком чистоти карбюратора, впускної системи і камери згоряння з експлуатаційною економічністю двигуна і складом відпрацьованих газів. 

1. Загальна  характеристика автомобільних бензинів

   Бензини (франц. «benzine», від араб. «любан джаві» - «яванські пахощі») -легкозаймисті безбарвні або жовті (за відсутності спеціальних добавок) рідині.

   Бензини – леткі рідини, температура спалаху  яких нижче мінус 40⁰С, застигання – нижче мінус 60⁰С. Це горюча суміш різних вуглеводнів, що википають в межах 30-205°С. В’язкість майже удвічі менша, ніж у води. Розчинність води в бензині складає близько 0,04 кг/м³, кисню (5,3-5,5)∙10^-6 мг/м³, показник заломлення (коефіцієнт рефракції) 1,37-1,58, поверхневий натяг біля 20∙10^-3 Н/м, відносна електрична проникність 1,75-1,80, питомий опір (3-8)∙10¹⁰ Ом∙м, питома теплоємність 2,0-2,8 кДж/кг∙⁰С, теплопровідність 0,11 Дж/м∙с∙⁰С (при 100⁰С), температурний коефіцієнт об’ємного розширення 0,0012⁰С^-1, теплота випаровування 234-270 кДж/кг.

   Бензини мають високу летючість, і температуру  спалаху в межах 20-40 ⁰С. При згоранні бензинів утворюється вода і вуглекислий газ. При концентраціях пари в повітрі 70—120 г/м³ утворюються вибухові суміші. Бензини мають невелику в'язкістю. В'язкість в значній мірі залежить від температури.

   Автомобільний бензин – це легкозаймиста, легколетюча  складна суміш, до складу якої входить більш 200 видів ароматичних, нафтенових і парафінових вуглеводів з числом атомів вуглецю від 4 до 10 (середня молекулярна вага близько 100, які википають у діапазоні температур від 25…40 до 180…250°С. Вони є легкозаймистими безбарвними або жовтуватими рідинами.

   Автомобільні  бензини отримуються в результаті різних технологічних процесів переробки  нафти: прямої перегонки, каталітичного  риформінгу, каталітичного крекінгу, і гідрокрекінгу вакуумного газойлю, ізомеризації прямогонних фракцій, алкілування, гідрування продуктів термічного крекінгу, вісбрекінгу, уповільненого коксування тощо з додаванням високооктанових компонентів та присадок.

   Базовий компонент у виробництві автомобільних  бензинів – це бензини каталітичного  риформінгу або крекінгу. Бензини  каталітичного риформінгу мають  низький вміст сірки, у їх складі відсутні олефіни, але у великих  кількостях присутні екологічно шкідливі ароматичні вуглеводні. Бензинам властиві нерівномірні розподіли детонаційної стійкості за фракціями.

   Для бензинів каталітичного крекінгу у  порівнянні з бензинами каталітичного  риформінгу характерний більш рівномірний  розподіл детонаційної стійкості  за фракціями. Тому у виробництві бензинів при наявності технологічної можливості доцільно використовувати як базовий компонент суміші бензинів каталітичного риформінгу та каталітичного крекінгу.

         Бензини, які отримуються  у процесі термічного крекінгу та уповільненого коксування, мають низькі детонаційну стійкість і хімічну стабільність та високий вміст сірки і використовуються тільки в обмежених кількостях (до 10%) для отримання низько октанових бензинів.

   Фізико-хімічні  властивості компонентів, що використовуються для приготування товарних автомобільних бензинів, наведені у табл. 1.

Таблиця 1

     Характеристика  компонентів товарних автобензинів

Показник	Бензин  каталітичного риформінгу	Бензин  каталітичного крекінгу	Алкілбензин	Ксилольна фракція
Детонаційна стійкість (октанове число за методом):         дослідним          моторним	91 – 99 82 - 90	91 – 93 80 - 82	91 – 94 90 - 93	100 – 108 90 - 99
Фракційний  склад: Температура початку  перегонки,0С межі перегонки:      10% пере ганяється за t0, 0С      50% пере ганяється за t0, 0С      90% пере ганяється за t0, 0С кінець кипіння, 0С	35 – 50  60 –  70 110 –  120 160 –  180 195 - 215	35 – 45  52 –  75 97 –  120 165 –  185 205 - 215	30 – 45  66 - 75 105 - 110 115 - 130 170 - 190	100 - 110  120 - 126 130 - 140 150 - 160 175 - 205
Масова  частка сірки, %	0,01 – 0,02	0,03 – 0,08	0,005 – 0,02	-
Випробування  на мідній пластинці	Витримує
Густина за 200С, кг/м3	770 - 780	725 - 750	690 - 700	835 - 850

 

   У сільському господарстві бензин використовується, як паливо для вантажних і легкових автомобілів, у пускових та інших двигунах. У меншій мірі бензин використовують у сільськогосподарській авіації, як розчинник лакофарбових виробів та інших технічних і технологічних потреб [5].

Надійна, ефективна і економічна робота будь-якого карбюраторного двигуна буде забезпечена у тому випадку, якщо бензин задовольняє наступним вимогам:

• має високі карбюраційні властивості, тобто утворює таку горючу суміш, яка забезпечує легкий запуск двигуна та стійку роботу при всіх можливих режимах;
• не викликає детонації двигуна, тобто має достатню детонаційну стійкість;
• забезпечує повне згоряння, не викликає смоло- та нагароутворення на деталях двигуна;
• має високу стабільність, тобто при зберіганні хімічний і фракційний склад та інші властивості залишаються без істотних змін;
• при зберіганні не викликає корозії металу резервуарів, баків, трубо- і паливо проводів, а при його згоранні – деталей двигунів від дії продуктів згорання (має високі антикорозійні властивості);
• теплота згорання горючої суміші повинна бути якнайвищою.

   Основною  тенденцією сучасного автомобільного двигуна є підвищення ступеня  стиснення ( ступінь стиснення –  це відношення повного об’єму циліндра двигуна до об’єму камери згорання). Тільки у цьому випадку можна суттєво покращити техніко-економічні та експлуатаційні показники двигуна автомобіля. При підвищенні ступеня збільшується літрова потужність та знижується питома втрата бензину. Одночасно підвищується коефіцієнт використання тепла спаленого палива. Однак, форсування двигунів при збільшенні ступеня стиснення потребує застосування бензину з покращеною детонаційною стійкістю. 

2. Асортимент  та вимоги до якості сучасних автомобільних бензинів

   До 2001 року в Україні діяв ГОСТ 2084-77, який передбачає п'ять марок автобензинів залежно від октанового числа А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 та АИ-95 (табл. 2) [1].

Таблиця 2

Характеристики  автомобільних бензинів (ГОСТ 2084–77)

Показники	А-72	А-76 неетил	А-76 етил.	АИ-91	АИ-93	АИ-95
Детонаційна стійкість: октанове число, не менше:
моторний метод	72	76	76	82,5	85	85
дослідницький метод	Не нормується	Не нормується	Не нормується	91	93	95
Масовий склад свинцю, г/дм3, не більше
	0,013	0,17	0,013	0,013	0,013	0,013
Фракційний  склад: температура початку перегонки бензину, °С, не нижче:
літнього	35	35	35	35	35	30
зимнього	Не нормується
10 % бензину переганяється при температурі, °С, не вище:
літнього	70	70	70	70	70	75
зимнього	55	55	55	55	55	55
50 % бензину переганяється при температурі, °С, не вище:
літнього	115	115	115	115	115	120
зимнього	100	100	100	100	100	105
90 % бензину переганяється при температурі, °С, не вище:
літнього	180	180	180	180	180	180
зимнього	160	160	160	160	160	160
Кінець кипіння бензину, °С, не вище:
літнього	195	195	195	205	205	205
зимнього	185	185	185	195	195	195
Залишок в колбі, %, не більше
	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Залишок і втрати, %, не більше
	4,0	4,0	4,0	4,0	4,0	4,0
Тиск  насичених парів бензину, кПа:
літнього, не більше	66,7	66,7	66,7	66,7	66,7	66,7
зимнього	66,7-93,3	66,7-93,3	66,7-93,3	66,7-93,3	66,7-93,3	66,7-93,3
Кислотність, мг КОН/100 см3, не більше
	1,0	3,0	3,0	0,8	2,0	3,0
Вміст фактичних смол, мг/100см3, не більше:
На  місці виробництва	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
На  місці споживання	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0
Індукційний період на місці виробництва бензину, хв, не менше
	600	1200	900	900	1200	900
Масова частка сірки, %, не більше
	0,10	0,10	0,10	0,10	0,10	0,10
Колір, %,	-	-	Жовтий	-	-	-

 

    З 2001 року на зміну даному стандарту  набрав чинності новий стандарт ДСТУ 4063-2001, який передбачає дещо інші марки автомобільних бензинів: А-76, А-80, АИ - 92, АИ – 95, АИ – 98 [2].

      Зараз Автомобільні бензини в Україні виробляються за:

• ДСТУ 4063-2001 (введений в дію з 01.07.2001 р., зміна №1 від 01.01.2004, зміна №2 від 01.04.2006);
• ДСТУ 4839-2007 (введений в дію з 01.01.2008);
• ГСТУ 320.00149943.015-2000 (введений в дію з 16.03.2000 р., зміна №1 від 01.11.2002);
• ТУ У 23.2-00149943-556:2005 (введений в дію 03.01.2006).

   Автомобільні  бензини згідно ДСТУ 4063-2001 “ Бензини автомобільні. Технічні умови”. За цим стандартом виробляються автомобільні бензини неетильовані, що застосовуються як палива для карбюраторних двигунів автомобілів і мотоциклів. Залежно від октанового числа цей стандарт встановлює п’ять марок автомобільних бензинів:

• А-76 (з октановим числом за моторним методом не менше 76),
• А-80 (з октановим числом за дослідницьким методом  не менше 80),
• A-92 (з октановим числом за дослідницьким методом  не менше 92),
• A-95 (з октановим числом за дослідницьким методом  не менше 95),
• A-98 (з октановим числом за дослідницьким методом  не менше 98).

      Автомобільні  бензини згідно ДСТУ 4839-2007 “Бензини автомобільні підвищеної якості. Технічні умови”. Цей стандарт поширюється на бензини автомобільні підвищеної якості, які використовуються як паливо для автомобільних і мотоциклетних двигунів, а також двигунів іншої призначеності. Залежно від октанового числа цей стандарт встановлює такі марки бензинів:

      А-92 Євро - з октановим числом за дослідницьким  методом  не менше ніж 92;

      А-95 Євро - з октановим числом за дослідницьким методом  не менше ніж 95;

      А-98 Євро - з октановим числом за дослідницьким методом не менше ніж 98.

      За  вмістом сірки бензини ділять на два види:

      І – вміст сірки не більше ніж 10 мг/кг;

      ІІ - вміст сірки не більше ніж 50 мг/кг.

      Залежно від умов використовування встановлюють три класи леткості: літні класи – А, В; зимові класи – С, D, E, F; перехідні класи – С₁, D₁, E₁, F₁.