Отримувані з нетрадиційних видів сировини рідкі і газоподібні палива для мобільних установок називають альтернативними моторними паливами. До таких установок відносяться карбюраторні автомобільні і поршневі авіаційні двигуни, автотракторні, тепловози і суднові дизелі, турбо-гвинтові і турбореактивні двигуни авіаційної техніки, газотурбінні суднові установки.
Сучасні двигуни внутрішнього згорання націлені переважно на використання рідких палив з нафти. Проте світові запаси нафти не такі великі, як ресурси твердої органічної сировини, і дуже нерівномірно розподілені по різним регіонам планети. Ці обставини створюють передумови для розробки промислових технологій отримання моторних палив з сировини ненафтового походження.
На Міжнародній конференції з енергетичних ресурсів, яка відбулася в 1979 році в Монреалі (Канада), до традиційних енергетичним ресурсів вуглеводородів були віднесені легкі і середні нафти, природні гази і газові конденсати, а до нетрадиційних — важкі нафти і тверді бітуми, а також рідкі і газоподібні вуглеводородині, отримуємих з кам’яного і бурого вугілля, бітумінозних піщаників, горючих сланців, газогідратів, торфу, рослинної біомаси, промислових, сільскогосподарських і міських відходів.
1.2 Альтернативні сировинні ресурси
Доцільність застосування того або іншого виду альтернативних моторних палив визначається вартістю і достатніми запасами відповідних первинних ресурсів. Ці показники можуть істотно розрізнятися для різних країн і регіонів.
Багато видів альтернативної сировини відрізняються від нафтового нижчим вмістом водню і підвищеним вмістом кисню, азоту і сірки .Тому в процесі їх переробки в альтернативні рідкі і газоподібні палива необхідно видаляти небажані гетероатоми, мінеральну складову і насичувати сировину воднем. Для видалення тих, що містяться в паливі сірки, азоту і кисневмісних сполук використовують процеси гідроочищення, які дозволяють понизити до необхідного рівня зміст в паливі гетероатомних з’єднань і ненасичених вуглеводнів і збільшувати надійність і ресурс роботи двигуна. Використання замість нафти твердої органічної сировини (вугілля, сланців, біомаси) вимагає застосування додаткових стадій (сушка, подрібнення і фракціонування, розділення вуглеводневої і мінеральної складових, відділення і утилізація шлаків), які відсутні при виробництві моторних палив з нафтової сировини. Виділяють три групи альтернативних моторних палив:
Нафта. Склад і властивості нафти. Продукти перегонки нафти, їх ...
... геологів, 3)географів, екологів, 4)істориків та будемо працювати за певним планом. Тема нашого уроку — «Нафта. Склад і властивості нафти. Продукти перегонки нафти, їх застосування. Детонаційна ... сировини, розвивати логічне мислення, мовлення, здатність висловлювати свої думки. ― виховувати культуру праці, сприяти формуванню екологічного мислення, раціональному використанню нафти та продуктів її ...
- синтетичні (штучні) рідкі палива, що отримуються з нетрадиційної органічної сировини і близькі за експлуатаційними властивостями до нафтових палив;
- суміші нафтових палив з кисневмісними сполуками (спирти, ефіри, водно-паливні емульсії), які за експлуатаційними властивостями близькі до традиційних нафтових палив
- палива ненафтового походження, відрізняються за своїми властивостями від традиційних (спирти, стислий природний газ, зріджені гази).
1.3 Рідкі палива з твердих пальних копалин
Для виробництва рідких продуктів використовують процеси гідрогенізації вугілля, піролізу, розчинення в органічних розчинниках, а також процеси, що поєднують отримання синтез газу з твердої сировини і його подальшу переробку в метанол, бензин, дизельне паливо. Основні напрями виробництва рідких палив з вугілля. У промисловому масштабі роблять рідке паливо з вугілля шляхом каталітичної переробки синтез-газу, отримуваного газифікацією вугілля.
У ЮАР на заводах » Сасол» нині виробляється за цією технологією близько 4,5 млн. тон рідких продуктів в рік. У процесах піролізу вугілля рідкі продукти утворюються з невеликим виходом і мають низьку якість. При використанні процесів розчинення вугілля, технологія яких відпрацьована на дослідно-промисловому рівні, також отримують низькоякісні рідкі продукти, вимагаючи значного облагороджування для використання як моторного палива. сировинний паливо біодобавка
1.4 Рідкі палива з рослинної біомаси
Найбільш прийнятними для створення біопалива для дизелів виявилися рослинні олії (рапсове, соняшникове, соєве, пальмове, арахісове та ін.) і їх похідні. Це обумовлено наступним. З усіх наявних в розпорядженні людства «сонячних енергетичних елементів» самим ефективно діючим є олійні рослині. Вони «роблять» олію на усіх рівнях: під землею (земляні горіхи), на землі (соя), над землею (рапс, льон, гірчиця, соняшник), на кущах (рицинус, бавовна, фундук) і на деревах (олива, бук, пальми).
Олії, що містяться в насінні і плодах цих культур, близькі по теплоті згорання до дизельного палива.
1.4.1 Працездатність дизелів на біодобавках
Щільність нерафінованої олії дещо вищий, ніж рафінованого, що пояснюється наявністю в нерафінованих оліях супутніх речовин — ліпідів, білків, вуглеводів, фарбувальних речовин.
Щільність ефірів (біопалива), отриманих з рапсового і соняшникового олій, близька. Молекули ефірів в три рази менше молекул тригліцеридів, але все таки досить великі в порівнянні з молекулами вуглеводнів, що входять до складу нафтових палив. Тому їх індивідуальні відмінності (різний жирно кислотний склад) позначаються трохи. Щільність паливних композицій найбільш близька до щільності дизельного палива, що не суперечить правилу адитивності. Якщо с робить вплив на масове циклове подання, практично не змінюючи об’ємної, то величина х і стисливість палива змінюють об’ємне циклове подання. В’язкість палива в істотному ступені впливає на роботу апаратури, що подає паливо, визначає внутрішнє тертя паливного потоку і, тим самим, гідравлічні втрати енергії в паливній системі. Від величини х залежить, зокрема, міра дроселювання палива в наповнювальних і відсічних вікнах втулки плунжера при їх відкритті і закритті плунжером. Проте основний чинник впливу х на циклове подання — витік палива через проміжки прецизійних деталей паливо- подаючої апаратури. При номінальному режимі роботи дизеля сумарні витоки палива незначні і складають 0,3-0,5 % від циклового подання при роботі на дизельному паливі.
Якщо щільність рослинних олій, практично однакова, то в’язкість рапсової олії (рафінованої або нерафінованої) сильно відрізняється від в’язкості соняшникового. В деяких випадках цей показник можна вважати відмінною рисою. Склади рапсової і соняшникової олії досить близькі між собою, відмінність тільки в кількісному вираженні. У молекули тригліцеридів рапсової олії входять кислотні залишки з великим вмістом вуглеводнів, і відповідно до більшою молекулярною масою. Аналогічна картина спостерігається при отриманні метилових ефірів відповідних олій. У сумішевих палив при введенні товарного дизельного палива у кількості 25 % у біопаливо різко знижується в’язкість, а при введенні 75 % — характеристики в’язкості близькі до початкового дизельного палива.
При отриманні сумішевих композицій картина різко міняється. Числові значення температурних характеристик підіймаються зі збільшенням концентрації введення дизельного палива. Температура спалаху характеризує вогненебезпечність будь-яких нафтопродуктів. Температура спалаху є нормованим показником дизельних палив
Температура спалаху дуже важливий показник для палив. У отримуваних ефірів температура спалаху понад 150 °С, це говорить про те, що ефіри можуть спалахнути при нагріві їх до такої температури і піднесенням полум’я. У сумішевих палив температура варіює в межах від 100-130 °С, залежно від того, який відсоток внесеного дизельного палива, це показано в таблиці 3.1.
|
Речовина |
Температура спалаху, 0 С |
|
|
Рапсове нерафіноване |
198 |
|
|
Рапсове рафіноване |
180 |
|
|
Соняшникове нерафіноване |
175 |
|
|
Соняшникове рафіноване |
169 |
|
|
МЕРО |
161 |
|
|
МЕСО |
152 |
|
|
Дизельне паливо |
75 |
|
|
Суміш ( 25% МЕРО :75% дизпаливо) |
100 |
|
|
Суміш ( 50% МЕРО :50% дизпаливо) |
110 |
|
|
Суміш ( 75% МЕРО :25% дизпаливо) |
130 |
|
Таблиця 3.1 — Температури спалаху
Фракційний розгін нафтопродуктів грає особливу роль при контролі їх якості і управлінні ними. Встановлений зв’язок параметрів фракційного розгону з такими характеристиками нафтопродуктів, як в’язкість, температура застигання, температура спалаху і так далі. У ГОСТ на паливо для промислово-технічних цілей в розділі «технічні вимоги» одним з показників є фракційний склад, який визначається в стандартних апаратах. Температури початку кипіння у МЕРО і МЕСО дуже високі — 280-300 °С, 10 % кипить при 300-330 °С, що вказує на відсутність легко летучих з’єднань і утруднятиме запуск двигуна при знижених температурах. У сумішах тенденція інша: початок розгону однаковий і тільки починаючи з 10 % спостерігається розділення. Температура википання 50 % палива робить вирішальний вплив на швидкість прогрівання працюючого двигуна і на витрату палива для цієї мети. У МЕРО і МЕСО починаючи з 20 до 80 % температура розгону практично постійна. Сумішеві состави поводяться як дизельне паливо незалежно від концентрацій складових. Не менше значення має і повнота випару палива, яка за даними стандартного розгону характеризується температурами википання 90, 96-98 % палива і кінця кипіння. При підвищенні цих температур зменшується повнота випару палива, що спричиняє за собою нерівномірність його розподілу по циліндрах двигуна, розрідження мастила, збільшення витрати палива і олії.
Усі ефіри і суміші мають максимально наближені значення кінця перегонки. Термічно окислювальна стабільність палива при підвищених температурах визначає його схильність до відкладень на деталях двигуна і форсунках. Ця важлива експлуатаційна характеристика дизельних палив досі мало вивчена, а роботи по дослідженню термічно окислювальної стабільності біопалива практично відсутні. Як найповніше розглянуто питання про термічно окислювальну стабільності гасових фракцій, що використовуються як палива для реактивних двигунів. Отримані експериментально результати свідчать про збільшення термічно окислювальної стабільності дизельного палива при введенні в нього метилових ефірів рапсової олії. Проте не можна підібрати оптимальне відношення суміші, виходячи тільки з результатів визначення її термічно окислювальної стабільності. Потрібні усебічні комплексні дослідження, включаючи випробування на повнорозмірному дизелі
