^Доверху
foto1 foto2 foto3 foto4 foto5

hair saloonД. І. Менделєєв був членом понад 90 академій наук, наукових товариств, університетів різних країн. Назва Менделєєва носить хімічний елемент № 101 (Менделевій), підводний гірський хребет і кратер на зворотному боці Місяця, ряд навчальних закладів та наукових інститутів. У 1962 р. АН СРСР заснувала премію і Золоту медаль ім. Менделєєва за кращі роботи з хімії та хімічної технології.

.
a@chemworld.com.ua

Хімічний Світ

Нет токсичных веществ, а есть токсичные дозы. (Парацельс)

Якість автомобільних бензинів

Такі цикли під час роботи двигуна безперервно повторюються. Після стадії розширення газів для спалювання нової порції палива необхідно видалити відпрацьовані гази з циліндра двигуна і знову наповнити його заздалегідь приготовленої паливоповітряною сумішшю певного склада (зовнішнє сумішоутворення).

Співвідношення в горючій суміші палива і повітря прийнято оцінити коефіцієнтом надлишку повітря α (відношення дійсної кількості повітря, що бере участь в процесі згоряння, до кількості повітря, теоретично необхідного для повного згоряння суміші).

У двигунах із зовнішнім сумішоутворенням і примусовим запалюванням від іскри необхідно підготувати різну кількість паливоповітряної суміші в заданих жорстких межах по α. Для забезпечення стабільної роботи, високої економічності двигуна та ефективності систем нейтралізації відпрацьованих газів склад суміші повинен бути оптимальним. Процес підготовки суміші забезпечується випаровуванням палива при відносно низьких температурах, тому до фізичних властивостей палив для цих двигунів пред'являють найбільш жорсткі вимоги за швидкістю і повноті випаровування, за змістом фракцій, википають в заданих температурних межах (випаровуваності). Для цих двигунів як паливо в основному застосовують бензини – суміші легких вуглеводнів нафтового походження, википають в діапазоні температур 30-215 °С.

Хімічний склад палива характеризують груповим вуглеводневим складом – вмістом (масовим або об'ємним) вуглеводнів різних груп (ароматичних, олефінових, нафтових, парафінових). Для спрямованого поліпшення окремих властивостей до складу бензинів в обмежених кількостях можуть залучати кисневовмісні компоненти (спирти і прості ефіри), а також, в дуже малих концентраціях, композиції ряду сполук – паливні присадки.

Всі властивості бензину регулюються зміною його складу в процесі виробництва на певному, оптимальному з точки зору економічної доцільності, рівні, досяжному при використанні доступної сировини та сучасної технології його переробку. Задоволення вимог як виробників, так і споживачів, а іншими словами їх баланс, визначається основними процесами, що впливають на якість бензинів і характерними для життєвого циклу кожної партії палива.

Всі властивості автомобільних бензинів умовно можна розділити на три групи:

- Для забезпечення заданих функцій;

- Для збереження заданих експлуатаційних показників протягом життєвого циклу;

- Для зменшення викидів токсичних компонентів в навколишнє середовище.

Забезпечення заданих функцій. Випаровуваність бензину повинно забезпечувати оптимальний склад суміші на всіх режимах незалежно від способу її приготування. За способом приготування суміші палива з повітрям розрізняють двигуни карбюраторні, в яких склад суміші в основному задається конструкцією карбюратора, та інжекторні (з уприскуванням), в яких склад суміші регулюється електронною системою в залежності від стану двигуна та умов його роботи.

Кращі можливості адаптації процесу сумішоутворення до режимів роботи автомобілів, особливо обладнаних системою каталітичної нейтралізації відпрацьованих газів, забезпечують колючі паливні системи.

Бензин у впускний системі частково випаровується, змішується з повітрям, і утворилася суміш направляється в циліндри двигуна. Тут в тактах впуску і стиснення відбувається остаточне випаровування і змішування бензину з повітрям.

Наприкінці такту стиснення паливоповітрювальна суміш запалюється електричною іскрою. Утворився осередок горіння поступово перетворюється в полум'я, що розповсюджується по всьому об'єму камери згоряння. Для нормальної роботи двигуна поширення фронту полум'я і виділення тепла повинні проходити з оптимальною швидкістю. Невідповідність властивостей палива і параметрів двигуна може привести до детонаційному згоряння, при якому швидкість поширення полум'я перевищує швидкість звуку і виникає ударна хвиля. При детонаційному згорянні простежується руйнування поршнів і кілець, головки блока, прокладок, передчасний знос підшипників шатунів і колінчастого вала двигуна.

Традиційною тенденцією в розвитку двигунобудування є підвищення потужності і зниження витрати палива шляхом форсування робочого процесу (за ступенем стиснення, щільності робочої суміші). Ця можливість лімітується стійкістю бензинів до детонаціі (детонаційної стійкістю) і визначає вимоги до відповідним антидетонаційні властивостям бензинів.

З властивостей бензину, що впливають на надійність роботи двигуна, підвищення його потужності та економічності, найважливіше значення мають антидетонаційні властивості. Тому норми на значення характеризують їх показників (октанових чисел), як правило, використовують при класифікації бензинів за марками.

Кількість бензину, википала при температурі до 100 °С (головна фракція), істотно впливає на пускові властивості. Крім детонаційної стійкості бензину як товарної продукції при аналізі якості палива для карбюраторних двигунів легкових автомобілів в умовах експлуатації істотно її значення для окремих фракцій (розподіл детонаційної стійкості по фракціям). Головна фракція повинна мати високі антидетонаціонние властивості, так як при розгоні автомобіля, швидкому підвищенню частоти обертання колінчастого вала двигуна частка потрапляющих в циліндр з рідкої фази парів головної фракції зростає, що визначає істотний вплив її детонаційної стійкості на можливість роботи без детонації.

Підвищення детонаційної стійкості бензину також зменшує ймовірність самовільного займання робочої суміші. Джерелами займання можуть служити перегріті випускні клапани, свічки, кромки прокладок, тліючі частки нагару і т. д.

Це явище, що порушує нормальний процес згоряння, отримало назву калильного запалювання. Найбільш небезпечно передчасне займання (до моменту подачі іскри), так як воно призводить до зниження потужності, економічності, збільшення ризику детонації. Небезпека такого порушення залежить від схильності палива до утворення нагару в камері згоряння двигуна (нагароутворення).

З дотриманням норм з випаровуваності пов'язані такі характеристики двигуна, як пуск при низьких температурах, ймовірність утворення парових пробок у системі живлення, прийнятність автомобіля, швидкість прогрівання двигуна, а також знос циліндропоршневої групи і витрата палива.

Параметри двигуна за потужністю і витратами бензину можуть порушитись як при виході за норми використання компонентів (спиртів і ефірів), так і при зміні енергетичних властивостей палива, що залежать від його щільності і теплоти згорання.

Збереження заданих експлуатаційних показників в плині життєвого циклу. Агрегати і вузли, стабільність функціонування яких залежить від властивостей палив, можна розділити на дві основні групи:

  • агрегати, що контактують з паливом в системі зберігання, странспортування і розподілу палива – трубопроводи, насоси, ємкості, фільтри, елементи системи топливоподающей апаратури автомобіля (бак, насоси), вузли впускного тракту двигунів (карбюратори, форсунки, елементи управління, впускні клапана);
  • агрегати і вузли, які омиваються продуктами згоряння палива: камери згоряння, поршні, свічки запалювання, вузли випускного тракта (клапана, лопатки соплового апарату, глушники, елементи системи каталітичної нейтралізації відпрацьованих газів).

Бензин повинен зберігатися на складах і нафтобазах з мінімальними змінами експлуатаційних властивостей і втратами, без будь-яких ускладнень при перекачуванні і транспортуванні різними видами транспорту і забезпечувати тривалу корозійну стійкість резервуарів, трубопроводів, деталей системи живлення, що контактують з паливом. Ці вимоги передбачають контроль:

-          Корозійної активності бензину, сумісності з неметалеві матеріалами, захисних властивостей від впливу води, відсутності корозійно-агресивних сполук (водорозчинних кислот і лугів, з'єднань сірки, металів);

-          Стабільності складу бензину (хімічної, фізичної, стійкості до розшаровування, випаданню осаду, сумісності при зміщенні).

Хімічні зміни в складі бензину, що відбуваються при транспортуванні та зберіганні, пов'язані з окисленням входять до його складу з'єднань. Накопичення в бензині продуктів окислення і забруднень погіршує його експлуатаційні властивості, веде до збільшення кількості смолистих речовин в паливі, випаданню смолистих речовин з палива, утворенню відкладень в резервуарах, трубопроводах, на фільтрах, елементах паливної системи і впуску двигуна. Здатність бензину протистояти окисленню і зберігати свій склад є його найважливішим експлуатаційним властивостям – хімічної стабільністю, а кількість смолистих речовин, що містяться в бензинах (фактичні смоли), контролюється при виробництві та застосуванні.

Фізична стабільність може порушуватися при випаровуванні легких фракцій, що веде до втрат палива та забруднення навколишного середовища.

При залученні спиртів (етилового або метилового) до складу бензинів (бензоспіртовая суміш) необхідно контролювати стійкість палива до розшаровування.

Шкідливий вплив на знос агрегатів, що контактують з паливом, робить зміст в бензині води і механічних домішків, оскільки це веде до прискорення процесів корозії і зниження терміну роботи паливних фільтрів.

На характеристики продуктів згорання істотний вплив надає вміст сірки в паливі. Його збільшення призводить до підвищення нагароутворенняя і зносу деталей, старінню моторного масла, забруднення довкілля як прямо (безпосередньо викид оксидів сірки, твердих частинок), так і побічно (зниження ефектівности роботи каталітичного нейтралізатора відпрацьованих газів).

Зменшення викидів токсичних компонентів в навколишнє середовище. Вплив бензинів на навколишнє середовище при їх використанні пов'язано з токсичністю сполук, що потрапляють в атмосферне повітря, воду, грунт безпосередньо з палива (випаровування, витоку) або з продуктами його згоряння. Особливо сильне забруднення продуктами згоряння відбувається у великих містах з великою кількістю експлуатованих автомобілів.

Токсичними викидами автомобілів є відпрацьовані гази, картерів гази і пари палива з впускної системи і паливного бака, причому основна частка припадає на відпрацьовані гази. Крім основних продуктів згоряння бензину – Н20 і СО – відпрацьовані гази вміщують оксид вуглецю, оксиди азоту, сірки, незгорілі вуглеводні та продукти їх неповного окислення, елементарний вуглець (сажу), про¬дукти згоряння різних присадок, наприклад оксиди свинцю і галогеніди свинцю при використанні етилованого бензину, а також азот і невитрачений на згоряння палива кисень повітря. Багато хто з домішок до основних продуктів згоряння є токсичними поєднуваннями, забруднюючими навколишнього середовища.

Склад цих газів і вміст токсичних компонентів залежить від багатьох факторів, включаючи склад суміші (α) і хімічний склад бензинів.

Для зменшення викидів шкідливих речовин в конструкції сучасних автомобілів передбачена система каталітичної нейтралізації, що дозволяє допалювати незгорілі вуглеводні і окис вуглецю до СО2, а оксиди азоту відновлювати до азоту.

Слід зазначити, що окремі властивості можуть формуватися під впливом не одного, а ряду вимог.

Основною характеристикою бензинів є детонаційна стійкість.

Вимога двигунів до детонаційної стійкості застосуванню бензину визначається комплексом його конструктивних особливостей, серед яких найбільше значення має ступінь стиснення е і діаметр циліндра d:

0Ч = 125,4 - 413 / ε + 0,183 . d.

Мірою детонаційної стійкості бензинів є їх октанове число (0Ч). Октанове число чисельно дорівнює змісту ізооктана (в %) в еталонної суміші з гептаном, яка по детонаційної стійкості в умовах стандартного одноциліндрового двигуна еквівалентна випробуваному бензину.

Такі індивідуальні вуглеводні, як ізооктан (2,2,4-три-метил-пентан, С8Н18) і н-гептан (С7Н16), є еталонними паливами. Детонаційна стійкість изооктана умовно прийнята за 100 од., а н-гептану за 0. Оцінка детонаційної стійкості бензинів проводиться за допомогою універсальної установки УІТ-85.

Основним елементом УІТ-85 є стандартний одноциліндровий двигун зі змінним ступенем стиснення. Визначення зводиться до підбору суміші еталонних вуглеводнів, яка при даній ступеня стиснення стандартного двигуна згоряє з такою ж інтенсивністю детонаціі, як і випробовуваний бензин. Наприклад, якщо 0Ч 90, то це означає, що паливо детонує так само, як суміш 90% ізооктана і 10% гептана. Найменшою детонаційної стійкістю мають алканових вуглероди у складі бензинів, як нормального, так і ізосгроенія. Олефінові вуглеводні володіють більшою детонаційної стійкістю, ніж алканових, з тим же числом атомів. Найбільша детонационна стійкість у ароматичних вуглеводнів з короткими радикалами (метальнимі, етільной, ізопропільний), трохи менша – у нафтенових.

Існує два основних методи визначення ОЧ: досліднецький і моторний, відповідно прийнято розрізняти октанове число по моторному (ОЧМ) і дослідницькому (ОЧІ) методам. Моторний метод – більш сучасний і більш точний за рахунок конструктивних змін установки і умов випробування. Частота обертання двигуна збільшена до 900 об / хв, введений підігрів робочої суміші до 150 °С, масла в картері – до 55-65 °С, а також удосконалення конструкції датчика детонації. Результати визначення ОЧ за моторним методом краще узгоджуються з реальними умовами застосування бензинів. Різниця між ОЧ, яке визначене за дослідницьким або моторним методами, отримала назву чутливості бензину і є мірою зміни його октанового числа в залежності від режиму роботи повнорозмірних двигунів.

Відповідність якості бензинів і вимог двигунів оцінюється зіставленням фактичних октанових чисел (ФОЧ) при стендових випробуваннях двигуна на сталих режимах і дорожних октанових чисел (ДОЧ) на режимах розгону автомобіля з вимогами двигунів до ОЧ на цих режимах. Методи оцінки цих показників регламентовані комплексом методів кваліфікаційної оцінки (КМКТ).

У разі якщо високооктанові компоненти сконцентровані у важких фракціях бензину, то в процесі прискорення автомобіля з карбюраторним двигуном в циліндр потрапляє непропорційно велика кількість легких фракцій з порівняно низькою детонаційної стійкістю, що веде до зниження ДОЧ і підвищує ризик появи детонації. Для оцінки рівномірності розподілу октанових чисел за фракціями КМКТ передбачені лабораторні дослідження ОЧІ фракцій, википають при температурі 100 °С (ОЧІ100), і визначення коефіцієнта розподілу детонаційної стійкості (Крдс):

Крдс =________________ОЧІ100________________________

         ОЧІ фракцій, википають приt > 100 ° С

Бензин являє собою складні суміші вуглеводнів з різною температурою кипіння. Кількість переганяється бензину є функцією температури, ця залежність характеризується показниками фракційного складу. Бензин можна довільно розглядати як суміш легких (близько 40% об.), Середніх (близько 50% об.) І важких (близько 10% об.) фракцій. Зимові види бензі¬на мають більш легкий фракційний склад, що необхідно для полегшення пуску в холодну пору року.

Фракційний склад палива визначається методом перегонки, який заснований на принципі поступового випаровування без ректі¬фікаціі при атмосферному тиску. При перегонці фіксують температури початку кипіння (tн.к), перегонки 10, 50, 90, 97,5% об'єму бензину, обсяг залишку в колбі і втрати (%) або обсяг (%) випареного бензину при 70, 100, 180 °С. За tн.к прийнято судити про присутність найбільш низкокипящих фракцій, а по температурі википання 10% об. (t10) – про приблизний їх змісті та пускових властивостях, а також схильності до утворення парових пробок у системі живлення двигуна. Альтернативно пускові властивості пов'язують з об'ємною часткою бензину (%), переганяється при 70 °С (V70). Температура википання 50% об. (t50) палива характеризує його середню випаровуваність, яка впливає на прийомистість, прогрів і стійкість роботи двигуна. Альтернативно ці показники можуть оцінюватися об'ємною часткою бензину, переганяється при 100 °С (V100). За температурою википання 90% об. (t90) і кінця кипіння (tк.к) судять про присутність важких, важко випаровуються фракцій палива, які побічно характеризують його низькотемпературні властивості. Збільшення кількості трудноіспаряющіхся фракцій у складі бензину може привести до змивання в циліндрі олійною плівки і, як наслідок, до збільшення зносу, розрідженню масла, підвищення витрати палива.

Гранична температура пуску карбюраторного двигуна (мінімальної температури повітря) може описуватися наступної емпіричної залежністю:

tв = 0,5 t10 + 0,33 tн.к- 20,76.

Пониження tн.к, t10 і підвищення тиску насичених парів для бензинів обмежується через можливість виникнення паро¬вих пробок у паливній системі при підвищенні температури. Для зниження можливості виникнення парових пробок увелічіва¬ют продуктивність паливного насоса і використовують бензини з підвищеною температурою 10% википання, що описується сле¬дующім емпіричним рівнянням:

t10> 0,5 tв + 183.

Крім того, для оцінки пускових властивостей бензинів, моторних масел і системи електронного обладнання автомобілів прийняте поняття мінімальних пускових чисел оборотів колінчастого вала, яке описується залежністю А. Н. Мойсейчука:

nmin = A + (1/3,8 Рs) - (В/Т),

де А, В - коефіцієнти, які залежать від конструктивних особливостей двигуна і карбюратора.

Слід зазначити, що більшість сучасних моделей автомобілей відрізняється гарною характеристикою за холодним запуском і значимість цього показника специфікації як фактора, обмеженого запуску, дещо знизилася за умови достатньої випаровуваності для прогріву і забезпечення надійності стійкої роботи двигуна при русі автомобіля.

У специфікаціях на автомобільні бензини передбачений контроль тиску пари, що знаходиться в рівновазі з паливом при заданій температурі, - тиску насичених парів (ДНП). Присутність низкокипящих фракцій, які зумовлюють кінетику випаровування палив, оцінюється, в основному, цим показником. Для товарних моторних палив, що представляють суміш великої кількості різних вуглеводородів, ДНП залежить від їх складу і тиску парів всіх складових вуглеводнів, а також співвідношення обсягів парової Vп і рідкої Vж фаз (Vп/Vж). Це пояснюється тим, що при випаровуванні складних вуглеводневих рідин спочатку випаровуються більш леткі речовини з максимальним значенням тиску парів. А в насиченому парі міститься більше низкокиплячих компонентів, ніж в рідині (згідно 1-му закону Коновалова). Отже, рідка фаза збагачується більш висококиплячих компонентах. Тому при малих співвідношеннях Vп/Vж в паровий фазі міститься більше низкокипящих фракцій, і навпаки. Тобто залежність ДНП від обсягу парової фази безпосередньо пов'язана з фракціонуванням палива в процесі випаровування. З підвищенням температури поверхні рідини ДНП зростає. Відомі два стандартні методи визначення ДНП: в бомбі Рейда і за методом Валявского-Бударова. Маючи стандартне значення Рs37,8, можна визначити тиск Рstдля інших температур по емпіричної залежності

Рst = Рs37,8-104,6-1430/Т

Показник ДНП використовується для визначення схильності бензину до утворення парових пробок в системі тонлівопітанія. Парові пробки зазвичай виникають при високій температурі після повного прогрів двигуна через скипання легких фракцій, що заважає надійній роботі паливного насоса і карбюратора, викликає труднощі при запуску і втрати потужності при прискоренні. У лабораторних умовах схильність до парових пробок оцінюється двома показниками:

-          температурою палива, при якій в певних умовах випробування досягається задане співвідношення «пар – рідина»;

-          комплексним показником – індексом парової пробки (ІПП, EN 228 «Автомобільні палива. Неетильований бензин. Вимоги та методи випробувань»). ІПП = 10 ДНП +7 V70.

В США, наприклад, схильність бензинів до утворення парових пробок оцінюють за даними фракційної розгонки індексом випарювання (ІВ):

ІВ = 2,7 t10+ 5,4 t50 + 1,8 t90+ 176.

Важливими властивостями бензинів є їх корозійна активність і сумісність з конструкційними матеріалами. При використанні бензинів може виникнути руйнування металевих поверхонь під дією хімічних або електрохімічних процесів. Корозія резервуарів, цистерн, паливних баків, трубопровідних магістралей, вузлів і агрегатів топливоподающей апаратури відбувається при наявності в паливі корозійно-агресивних сполук, таких як водорозчинні (мінеральні) кислоти і луги, а також вода.

Світові виробники автомобілів розробили рекомендації за якістю автомобільного палива, відомі як Всесвітня паливна хартія, яка була опублікована в грудні 1998 р. Для неетильованого бензину встановлено три категорії якості для ринків з різними екологічними вимогами.

За рівнем вимог специфікацій до автомобільних бензинів Україна поступається розвиненим країнам. Основні відмінності в показниках бензинів пояснюються тим, що закордонні продукти відповідають не тільки вимогам споживача за якістю, а й законам з охорони навколишнього середовища в частині зниження забруднень шкідливими викидами автомобілів. Так, відмова від застосування ТЕС призвів до зміни вуглеводневого складу бензину за рахунок збільшення в ньому ароматичних і олефінових вуглеводнів. Тому в зарубіжних специфікаціях зміст їх як найбільш фотохімічно активних компонентів бензину обмежують до 10-20%. Підвищення вмісту ароматичних вуглеводнів в паливі, як правило, веде до відповідного збільшення їх вмісту в викидах вуглеводнів. Останнє викликало необхідність нормування їх частки у складі закордонних бензинів до 35-50%.

Одним з найбільш токсичних сполук в бензині і в викидах в атмосферу є бензол. Встановлена лінійна залежності вмісту бензолу в бензині від його концентрації у всіх видах викидів (на кожен відсоток збільшення бензолу в бензині вміст його в незгорілих вуглеводнях збільшується на 0,7-0,8%). У ряді європейських країн вже введений нормативний показник – гранично допустимий вміст бензолу в бензинах не більше 3%; в ФРН пропонується не більше 1% обсягу; в Австралії, Новій Зеландії, Південно-Східної Азії - 3%; в США - 1% об'єма для модифікованого бензину; в Швеції одночасно пре-дусматрівается обмеження вмісту бензолу (менше 1%) і ароматичних вуглеводнів (сумарно). Вміст сірки в бензині відноситься до показників, безпосередньо пов'язаним з викидом токсичних речовин (оксидів сірки) в атмосферу. Нові вимоги посилюють норми вмісту загальної сірки (не більше 0,10%) і меркаптанової (не більше 0,001%), що дозволяє підвищити надійність роботи каталізатора, зменшити небезпеку закоксовиванія форсунок в системах живлення з розподіленим уприскуванням і усунути неприємний запах. В майбутньому автомобільні бензини з поліпшеними екологічними характеристиками повинні містять оксигенатів не більше 2,7% у розрахунку на кисень. З 1 січня 2005 року з прийняттям стандарту Ашо-2005 жорсткіші вимоги до якості моторних палив вводяться в ЄС.

Проведений вище аналіз багато в чому пояснює той факт, що Україна частину своєї потреби у високоякісних бензинах задовольняє за рахунок імпорту.

Дефіцит виробництва моторних палив в СНД має свої негативні наслідки, пов'язані з наповненням ринку нафтопродуктів фальсифікованими бензинами та дизельним паливом. Особливо вражають масштаби цього процесу в Росії. Так, за даними журналу «Нафта і капітал», при аналізі 501 проби (424 проби бензину та 77 - дизельного палива) на 157 комерційних і 18 внутрішньогосподарських АЗС Москви 45% зразків дизельного палива і 27% бензину виявилися некондиційними.

Сьогодні більше половини обсягу продаваного в світі бензину для автомобілів не містить ТЕС, а в США і більшості країн Західної Європи і Японії продаж таких бензинів заборонена. Крім того, з 1 січня 1993 року у країнах ЄС всі встановлені на автомобілях двигуни оснащені каталітичними допалювачами і працюють тільки на неетилованих бензинах з октановим числом (ОЧ) не менше 95. Що стосується України, економіка якої інтегрується в загальноєвропейську і парк автомобілів на 17% (близько 1 млн од.) складається з автомобілів іноземного виробництва, то її НПЗ в світлі постанови Кабінету Міністрів України від 1 жовтня 1999 № 1825 «Про погодження матеріалів програми поетапна припинення використання етільованого бензину в Україні» не виробляють бензини із вмістом ТЕС. Однак дефіцит в бензинах на українському ринку і його контрольованість не дозволяють стверджувати, що на ньому відсутні етиловий бензин. Заборона на використання ТЕС, що підвищують ОЧ бензинів на 3-5 пунктів, багато в чому визначив інноваційний шлях розвитку нафтоперероблюючої промисловості країн Заходу.

Один з таких напрямків – використання кислородовмістких сполук (КВС) як високооктанового компонента змішання екологічно чистих бензинів. Кисневовмісні сполучення забезпечують більш повне згоряння палива, сприяє зниженню викиду бензолу до 30%, підвищують ОЧ бензинів, які за специфікацією США Від листопада 1992 року повинні містити кисень в обсязі 2,7% мас., що еквівалентно 15% метілтретбутилового ефіру (МТБЕ). Серед КВС основним в даний час є МТБЕ, виробництво якого збільшувалося швидкими темпами (до 25% на рік) і за даними фірми «Са-бик» у 2000 р. досягло 30,42 млн т, або 79,3% КВС. Найбільшими споживачами КВС на світовому ринку є США, на частку яких припадає 49,8%, на країни Західної Європи - 25,3%, АТР - 15,4%, Канади та країн Латинської Америки - 6,4%, Африку і Близький Восток- 3,1%. Незважаючи на те, що в світі вже до кінця 1996 р. діяло 174 установки по виробництву 26,2 млн т КВС, в період 1996-2000 рр. передбачалося побудувати ще 76 установок загальною потужністю 14,8 млн т, в тому числі з випуску МТБЕ - 62 установки, метілтретамілового ефіру (TAME) - 8, етилтретбутилового ефіру (ЕТБЕ) - 5 і диизопропилового ефіру - 1 установку. Найбільш великі установки з виробництва МТБЕ в США належать фірмам «АРКО Кемікал Ко.» (1 292,1 тис. т) і «Техас Петрокемікл Корп.» - 1033,7 тис. т, у Франції - фірмі «АРКО Кемікал Ко.» - 624,5 тис. т, в Канаді - фірмі «Альберта Інвайерс-фьюелз» - 538,4 тис. т і в Саудівській Аравії - фірмі «Сауді Юропіен Петрокемікл Ко.» - 538,4 тис. т.

Тому як певний прорив в даному напрямку слід розглядати прийнятий 22 червня 1999 Указ Президента України № 688 «Про організацію виробництва бензинів моторних сумішевих». Основна мета прийнятого указу – підвищення енергетичної безпеки України за рахунок зниження її залежності від імпорту нафти і нафтопродуктів. Крім того, він покликаний сприяти збільшенню виробництва сільськогосподарської сировини та ефективного його використання, стабілізації і повного завантаження потужностей підприємств цукрової та спиртової галузі, а також зменшити витрати валюти на закупівлю компонентів для виробництва сучасних вітчизняних екологічно чистих моторних сумішевих бензинів, які будуть виробляти українські НПЗ з використанням високооктанових кисневмісних добавок (ВКД) – технічного спирту та ЕТБЕ, отриманих з відновлюваної сільськогосподарської сировини.

Основні напрями реалізації президентського указу викладені затвердженої постановою Кабінету Міністрів України від 4 червня 2000 № 1044 програмою «Етанол». У цій програмі зазначається, що заходи щодо організації нових виробництв з метою розширення сфери застосування етилового спирту буде виконувати концерн «Укрспирт» з використанням існуючого обладнання та наявної робочої сили. Нафтроперероблюючі заводи України вже підтвердили свою зацікавленість у використанні ВКД з відновлюваної сільськогосподарської сировини, а НДІ галузі розробили необхідну технічну документацію, за якою випускаються сумішеві бензини А-80к, А-92к і А-95к. Особливої актуальності прийняті указ і програма мають в наш час у зв'язку з різким підвищенням цін на нафту і, як наслідок, на всі отримувані з неї нафтопродукти.

Крім того, проведені в Українському науково-дослідницькому інституті нафтопереробної промисловості «МАС-МА» (УкрНІІ НП «МАСМА») порівняльні стендові, дорожні та експлуатаційні випробування показали, що енергетичні, економічні та екологічні показники автомобільних двигунів при роботі на сумішевих бензинах з використанням паливного етанолу як добавки по ТУУ 1 8.475-98 не гірше відповідних показників при роботі на товарних бензинах, а на окремих режимах покращують їх.

Для України перспективним є також збільшення октанового числа неетилованих бензинів добавками метанолу та сивушного масла (відходу спиртової промисловості). Останнє містить приблизно дві третини ізоамілового спирту, а решту становлять ізобутіловий (15-25%), пропіловий (3-8%), етіловий (4-6%) спирти і вода (5%). У такій суміші сивушне масло відіграє роль стабілізатора проти розшарування і в той же час підвищує ОЧ бензинів.

Продовчуючи цю тему слід зазначити, що за кордоном (особливо у ФРН) помітних масштабів досягло застосування так званого «біодизеля» - дизельного палива на основі метилових ефірів ріпакової олії. Таке паливо має високу якість, і його використання, в порівнянні з нафтовими, значно менше забруднює навколишнє середовище. З урахуванням зростання обсягів виробництва та можливості застосування рослинних масел для промислових цілей (дизельне паливо, моторні масла для двотактних двигунів, присадки до мастил та ін.) В Україні слід було б на рівні уряду прийняти програму з використаного рапсового масла. В даний час біодизельне паливо складає всього 0,3% загального обсягу світового споживання палива. Проте спостерігається швидке зростання його виробництва та розповсюдження. У Західній Європі на його розробку і дослідження щорічно виділяється 1 млрд євро. Сьогодні в промислових масштабах біопаливо випускається в 6 країнах ЄС (Німеччина, Франція, Італія, Бельгія, Австрія, Швеція), а також у Польщі, Чехії, США, Канаді, Бразилії та Малайзії. З 1995 р. у Франції почали додавати 2% рапс-метилового ефіру в дизельне паливо. На данний момент налічується 10-15 млн автомобілыв в Європі, які використовують таке паливо.

У порівнянні з нафтовими дизельними паливами біодизельні мають ряд переваг не тільки екологічного характеру. Вони характеризуються високим цетановим числом – в середньому 54-58 од. і високою температурою спалаху вище 100 °С (що підвищує їх пожежонебезпечність), а також володіють кращими змащуючими властивостями. Систематизуючи інформацію різних досліджень, приходимо до висновку, що використання палива із вмістом ефірів рослинних масел понад 5% може викликати такі проблеми: втрату потужності двигуна і погіршення його роботи, протечку палива через ущільнювачі, корозію паливної апаратури, засмічення паливних фільтрів, утворення нагару і схоплювання кілець, утворення опадів в паливі, скорочення міжсервісного періоду, збільшення частоти заміни моторного масла.

Розглянемо в комплексі з вищезгаданим Указом Президента та інші інноваційні напрямки, які необхідно реалізовувати на українських НПЗ з метою ліквідації дефіциту в високоякісних моторних паливах за рахунок підвищення ефективності (глибини) переробки нафти і більш широкого впровадження облагороджувальних процесів.

У виробництві сучасних високоякісних сортів бензина західні НПЗ викори стовують понад 10 компонентів з різним ОЧ, в тому числі бутан - від 93 до 96 пунктів, ізопентан - від 92 до 94, ізомеризат - від 83 до 90, реформат - від 93 до 102, алкілат - від 93 до 96, бензин каталітичного крекінгу флюід - від 90 до 92, МТБЕ - 118, ТАМЕ - 114, метанол, етанол - 106, ТВА - 113 пунктів та ін. Вироблення перерахованих компонентів багато в чому визначає технологічну схему сучасних НПЗ. Ця схема включає облагороджуючі процеси (каталітичний реформінг, гідрообессерувания, гидроочистку, алкілування, ізомеризацію, полімеризацію), які підвищують якість нафтопродуктів, а також поглиблюють процеси, збільшують вихід світлих нафтопродуктів (термічний крекінг, вісбкрекінг, коксування, каталітичний крекінг, гідрокрекінг).

Потужності поглибленої переробки на українських НПЗ складають всього 10,7% атмосферної перегонки, тобто сумарно за всіма процесами, спрямованими на підвищення ОЧ автомобільного бензина, Україна і країни колишнього СРСР відстають від країн Заходу. Отже, українські НПЗ можуть приблизно на 10,7% збільшити природний вихід світлих нафтопродуктів за рахунок переробки мазуту. Для порівняння: у Західній Європі цей показник становить 33,7% і в США - 55,2%. Висока частка поглибленої переробки представляє можливість НПЗ США при необхідності отримувати 85-90% світлих нафтопродуктів з якою-небудь нафти. У цьому зв'язку на особливу увагу заслуговує впровадження процесу ізомеризації, що дозволило б українським НПЗ перетворювати світлі прямогонні легкі дистиляти з дослідницьким октановим числом (ОЧІ) від 60 до 80 в базовий компонент з підвищеним ОЧІ від 82 до 88 - ізомеризат, який володіє також властивістю високої летючості і забезпечує підвищений ОЧІ світлим фракціям моторного палива. З метою збільшення виробництва бензину в Україні установки каталітичного крекінгу доцільно доповнити процесом алкілування для отримання алкілата з ОЧІ від 93 до 96.

Виходячи з наявності окремих технологічних процесів або їх комбінацій, розрізняють НПЗ з простою переробкою (установки атмосферної та атмосферно-вакуумної перегонки, каталітичного риформінгу і гідроочищення), НПЗ з класичною переробкою (оснащені ще й установками каталітичного крекінгу, гідрокрекінга або вісбкрекінга) і НПЗ з глибокою переробкою (обладнанні установками класичної глибокої конверсії, здатними перероблювати будь-які атмосферні або вакуумні залишки, перетворюючи їх в легкі продукти). До НПЗ першої групи можна віднести Херсонський, Одеський, Дрогобицький і Надвірнянський НПЗ, тоді як у другу групу за умови збільшення потужності установок каталітичного крекінгу, впровадження вісбкрекінга, алкілування та ізомеризації входять Лисичанський і Кременчуцький НПЗ. За даними Французького інституту нафти, інвестиції на переробку нафти установками потужністю 1 млн т / рік складуть: на просту переробку - 116 млн дол., класичну – 184 млн дол, і глибоку – 307 млн дол., яка доцільна тільки тоді, коли ціни на нафта перевищать 30 дол, за барель. Нафтоперероблюючі заводи, які не мають поглиблювальних процесів, як правило, в умовах ринкової економіки будуть збитковими. Так, з цієї причини в 1980-1996 рр. в країнах Заходу було закрито 45 нерентабельних НПЗ, а потужності атмосферної перегонки скорочені більш ніж на третину.

Сайт створений у 2011 році. Контакти: a@chemworld.com.ua