Молярная масса дизельного топлива: Дизельное топливо

Содержание

Молярная масса дизельного топлива

Физико-химические свойства дизельных топлив

Дизельное топливо — это сложная смесь парафиновых (10—40%), нафтеновых (20—60%) и ароматических (14—30%) углеводородов и их производных. Находящиеся в топливе углеводороды имеют среднюю молекулярную массу 110—230 г/моль и выкипают в пределах 170—380 °С в составе газойлевой и соляровой фракций нефти.

Температура вспышки составляет 35—80 °С, что существенно снижает огнеопасность продукта по сравнению с бензином. Температура застывания в зависимости от марки дизельного топлива колеблется от -5 °С до -55 °С.

Растворимость воды в топливе составляет около 9 • IO -5 кг/кг, растворимость кислорода O7

3,4 • IO -6 м 3 /кг. Кинематическая вязкость для разных марок дизельного топлива имеет пределы при 20 °С от 1,5 до 6,0 мм 2 /с, а с понижением температуры она повышается примерно в 10 раз быстрее, чем плотность. Плотность топлива при 20 °С составляет 830—860 кг/м 3 , и с понижением температуры на каждые 10 °С она возрастает примерно на 1%.

Удельная теплоемкость дизельного топлива имеет значение 1,9— 2,6 кДж/(кг • °С), теплота испарения — 234—270 кДж/кг. Температурный коэффициент объемного расширения равен 0,0012 °С -1 . Поверхностное натяжение марок дизельных топлив практически одинаково и при 20 °С составляет (30—31) • 10 -3 Н/м.

Химический состав дизельного топлива определяет начало самовоспламенения топлива, скорость его сгорания и, следовательно, ритм работы двигателя. Чем легче и быстрее окисляются углеводороды, входящие в состав тяжелого дизельного топлива, тем больше образуется неустойчивых кислородсодержащих веществ, ниже температура самовоспламенения топлива. Наиболее склонны к окислению углеводороды парафинового ряда нормального строения (и-алканы). Труднее окисляются нафтеновые (циклоалканы) и изо-алканы. Наиболее стойки к окислению ароматические углеводороды (арены). Таким образом, те углеводороды, которые не нужны в бензинах (так как вызывают детонационное сгорание), наиболее желательны в топливе для быстроходных дизелей. C повышением молекулярной массы (с ростом числа углеродных атомов) устойчивость к окислению уменьшается. Так, углеводороды алканового ряда с числом атомов углерода 14—18 неразветвленного строения являются предпочтительными компонентами дизельного топлива, поскольку имеют быструю способность самовоспламеняться. В свою очередь арены любого состава и некоторые «зо-алканы — нежелательные углеводороды в дизельном горючем из-за их химической инертности.

БИБЛИОТЕКА "ВСЕ О ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ"

Нормативно-технические документы пожарной безопасности

1. Исходные данные.

1.1. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки. В помещении находится топливный бак с дизельным топливом марки "3" (ГОСТ 305-82) объемом V a= 6,3 м 3 Размеры помещения L xSxH = 4,0 х 4,0 х 3,6 м. Объем помещения V п = 57,6 м 3 Свободный объем помещения Vc в = 0,8 · 57,6 = 46,08 м 3 Площадь помещения F = 16 м 2 . Суммарная длина трубопроводов диаметром d 1 = 57 мм = 0,057 м ( r 1

=0,0285 м), ограниченная задвижками (ручными), установленными на подводящем и отводящем участках трубопроводов, составляет l 1 = 10 м. Расход дизельного топлива в трубопроводах q = 1,5 л · с -1 = 0,0015 м 3 · с -1 .

1.2. Молярная масса дизельного топлива марки "3" М = 172,3 кг · кмоль -1 . Брутто-формула C 12,343 H 1 2, 8 89 . Плотность жидкости при температуре t = 25 °С r ж = 804 кг · м -3 . Константы уравнения Антуана: А = 5,07828; В = 1255,73; СА = 199,523. Температура вспышки t всп> 40 °С. Теплота сгорания Нт = = 4,359 · 10 7 Дж · кг -1 =43,59 МДж · кг -1 . Нижний концентрационный предел распространения пламени СНКПР = 0,6 % (об.).

2. Обоснование расчетного варианта аварии.

При определении избыточного давления взрыва в качестве расчетного варианта аварии принимается разгерметизация топливного бака и выход из него и подводящих и отводящих трубопроводов дизельного топлива в объем помещения. За расчетную температуру принимается максимальная абсолютная температура воздуха согласно СНиП 2.01.01-82 в данном районе (г.Благовещенск)

t р = 41 °С. Плотность паров дизельного топлива при t р = 41 °С

Расчетное время отключения трубопроводов по п. 3.2 в) НПБ 105-95 Та = 300 с, длительность испарения по п. 3.2 е) НПБ 105-95 Т= 3600 с.

3. Объем V ж и площадь разлива F и поступившего при расчетной аварии дизельного топлива определяются в соответствии с положениями п. 3.2 НПБ 105-95:

V ж = V a + q · Та + p · · L 1 = 6,3 + 0,00 1 5 · 300 + 3,14 · 0,0285 2 · 10 = 6,776 м 3 = 6776 л;

F и = 1,0 · 6776 = 6776 м 2

Поскольку площадь помещения F = 16 м 2 меньше рассчитанной площади разлива дизельного топлива Fи = 6776 м 2 , то окончательно принимаем F и = F = 16 м 2

4. Определяем давление насыщенных паров дизельного топлива РН при расчетной температуре

t р = 41 °С:

Ig Р Н = 5,07828 — 1255,73 / (199,523 + 41)= — 0,142551

5. Интенсивность испарения дизельного топлива W составит

W = 10 -6 · 1,0 · · 0,72 = 9,45 · 10 -6 кг · м -2 · с -1 .

6. Масса паров дизельного топлива, поступивших в помещение, будет равна

m = 9,45 · 10 -6 · 16 · 3600 = 0,5443 кг.

7. Определение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве Z проводим в соответствии с пп. 1,2 приложения НПБ 105-95.

7.1. Средняя концентрация паров дизельного топлива Сср в помещении составит

7.2. Значение Сн будет равно

7.3. Значение стехиометрической концентрации паров дизельного топлива Сст согласно формуле (3) НПБ 105-95 исходя из химической брутто-формулы дизельного топлива составит

b = 12,343 + 23,889/4 = 18,32;

С ст = 100/(1 + 4,84 · 1 8,32 ) = 1,12 % (об. ).

7.4. Значение параметра

С* будет равно

С * = 1,19 · 1,12 = 2,13% (об.).

7.5. Поскольку Сн = 0,7 1 % 1 3 % (об.), то рассчитываем значение параметра X:

7.6. Согласно номограмме чертежа (п. 2) приложения НПБ 105-95 при значении Х = 0,33 определяем значение коэффициента участия паров дизельного топлива во взрыве (Z = 0).

8. Избыточное давление взрыва D Р согласно формуле (1) НПБ 105-95 составит

9. Расчетное избыточное давление взрыва менее 5 кПа. Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки не относится к категориям А и Б. Согласно п. 2.2 и табл. 1 НПБ 105-95 проведем проверку принадлежности помещения к категориям В1 — В4.

10. В соответствии с п. 3.20 НПБ 105-95 определим пожарную нагрузку Q и удельную пожарную нагрузку g:

Q = G · = 5448 · 43,59 = 237478 МДж;

11. Удельная пожарная нагрузка более 2200 МДж · м -2 . Помещение промежуточного топливного бака резервной дизельной электростанции унифицированной компоновки согласно табл. 4 НПБ 105-95 относится к категории В1.

Дизельное топливо (ДТ) — это нефтепродукт, состоящий из смеси углеводородов, которые получают методом перегонки и отбора из них определенных фракций. Сейчас ДТ широко применяется в качестве горючего для ДВС сельскохозяйственных и строительных машин, тепловозов, судов, легковых авто.

Особенность углеводородов в высоком пороге температуры кипения — от 300°С, а производство и переработка дизельного горючего предполагает его соответствие установленным стандартам, по которым определяются марки и классы. Основные (базовые) виды дизельного топлива:

В этих трех марках заложены ключевые характеристики и свойства дизельного топлива:

  • температурный порог воспламенения от давления;
  • температурный предел применения;
  • температура загустевания.

Важный параметр дизтоплива — цетановое число, характеризующее качество горючей смеси. По нему определяют, как быстро происходит возгорание смеси в цилиндрах силового агрегата. Чем меньше цетановое число, тем больше требуется времени на возгорание. Следовательно, чем число больше, тем эффективнее будет работа двигателя. Если говорить по-другому, то цетановым числом отображается задержка по времени между поступлением смеси в цилиндры и зажиганием ее от сжатия.


Часто возникает вопрос — дизельное топливо и солярка одно и то же? Состав дизельного топлива с числом меньше 40 считается низкокачественным, и работа мотора с таким горючим будет неустойчивой: падение мощности, детонация. В народе такое топливо еще называют соляркой. Это слово произошло из немецкого языка, что означает Solaröl (солнечное масло). В XIX столетии так называли получаемую от перегонки нефти тяжелую фракцию желтого цвета. Несмотря на то, что использование солярки в ДВС малоэффективно, сфера ее применения не менее обширна: это различные нагревательные приборы, используемые в быту, строительстве и на производствах, электрогенераторы.

Для ДВС легковых автомобилей в Европе цетановое число дизеля должно быть 54-56 единиц. В России же, эти стандарты менее жесткие, по сравнению с европейскими. У нас допускаются характеристики дизельного топлива для ДВС тяжелой техники с числом 48 (для зимнего ДТ). Существуют исключения для летних марок с депрессорными присадками, где это число может быть снижено до 42 единиц.

Но и ДТ с повышенным цетановым числом — тоже нехорошо. Если этот показатель выше 60, то такое горючее не успевает сгорать в цилиндрах, следствие — чрезмерная дымность выхлопов, повышенный расход.

Состав и плотность

Летнее дизтопливо (ДТЛ), согласно ГОСТу, предназначается для применения при температуре внешней среды выше 0° Цельсия, так как ниже этой отметки летний дизель начинает густеть, а при t° -10 — застывать. Зимний дизель (ДТЗ) рассчитан на применение в холодный период или в северных регионах до нижнего температурного предела – 20-30°С в зависимости от добавок. Арктическое горючее (ДТА) сохраняет свои свойства даже при температуре -55°С.

Основные составляющие сырья для производства дизтоплива включают сероводороды, щелочь, кислоты, воду и прочие примеси в меньшем процентном соотношении. Этих включений не должно быть в готовом продукте, так как они не позволяют использовать его в ДВС безопасно. Каждый из этих компонентов по-своему влияет на узлы и различные части, из которых состоит мотор, вызывает коррозию и изменение физико-химических свойств стали, чугуна, меди, алюминия, резины, пластика.


Свойства дизельного топлива отличаются также и по содержанию в их составе серы (количество единиц на определенный объем). В ДТЛ этот показатель составляет 0,2% на 1 л, в ДТЗ — 0,5%, в ДТА — 0,4%. Благодаря включениям серы в составе дизельного горючего, улучшается его смазывающее свойство, однако слишком большая сернистость является причиной повышенной токсичности отработанных выхлопов. На нефтеперегонных заводах процент включения серы снижают до указанных выше значений, получая, таким образом, основу для дальнейшего производства определенных марок ДТ.

Все марки топлива имеют отличия по плотности в килограммах на кубический метр (или в граммах на куб. см) с коэффициентом от 0,76 до 0,9. Чем выше температура окружающей среды, тем больший объем приобретает любая жидкость, но если говорить о нефтепродуктах в сравнении с водой, то этот показатель расширения объема выше на 15-25%. Но увеличенный объем не означает повышение массы, она остается неизменной при любых температурах.

В процессе перегонки нефти, фракции дизеля нагревают до высоких температур: ДТЛ — до 345°С; ДТА — не выше 335°С. Чем больше нагрев, тем выше будет плотность дизеля на выходе, а следовательно и предел температуры замерзания готового продукта.

Виды дизтоплива: параметры

Нередко водители или операторы техники забывают о таком недостатке ДТ, как способность его загустевания даже при незначительном морозе. Поэтому возникают ситуации, когда двигатель не запускается, и приходится решать проблему методами нагрева топливных баков открытым огнем, что довольно небезопасно. Чтобы избежать подобных проблем, следует заблаговременно и правильно приобретать соответствующую марку дизтоплива в зависимости от погодных условий и знать ее особенности. Ниже рассмотрим характеристики ДТ по его классам.

Летние марки

Особенность ДТЛ — сохранение рабочего жидкого состояния требуемой плотности при t°= 0 и больше градусов. Основные параметры летнего дизеля следующие:

  • цетановое число — больше 51 ед. при температуре использования до 45°С окружающего воздуха;
  • плотность — 845-865 кг/м 3 при t использования 20-25°С;
  • вязкость — 4-6,1 кв. мм/ с при t°=19-25°С;
  • порог замерзания — -10°С.

Однако следует учесть, что в действительности, несмотря на то, что двигатель и работает, при незначительных температурах ниже «нуля», летние марки ДТ уже теряют свои эксплуатационные качества.

К недостаткам летнего ДТ можно отнести повышенную способность образования водяного конденсата, вода внутри бака с топливом отслаивается и скапливается внизу. Сбои в работе ДВС по большей части происходят именно по причине водяных пробок, которые блокируют ТНВД. Некоторые водители, чтобы избежать проблем с забором образовавшейся воды, располагают всасывающую трубку в баке несколько выше и время от времени отвинчивают пробку на его дне для слива конденсата. Специалисты рекомендуют водителям еще задолго до наступления холодов полностью сливать летнее ДТ и даже при умеренных температурах начинать пользоваться качественными зимними сортами.

Зимнее

ДТЗ — это наиболее популярный вид горючего в России, в средней полосе его используют преимущественно всесезонно. Нижний предел замерзания ДТЗ — минус 30. Однако для полярных регионов в зимний период рисковать применять этот вид ДТ не нужно. Главные характеристики зимнего горючего следующие:

  • цетановое число — 48 единиц при t использования от минус 30°С окружающего воздуха;
  • плотность — 825-845 кг/м 3 при t использования от -30 до +15°С;
  • вязкость — от 1,8 до 5. 1 кв. мм/с максимум при t от -20 до +15°С.

Параметры вязкости для ДТЗ здесь имеют более широкий диапазон ввиду его использования не только в мороз, но при плюсовых весенне-осенних температурах.

Арктическое

ДТА — это незаменимый вид топлива в регионах, где температура окружающего воздуха часто опускается ниже тридцати. Этот дизель способен выдерживать даже антарктические условия зимы, а со специальными присадками сохранять рабочие свойства при температуре минус 55°С. Характерные показатели арктического топлива следующие:

  • цетановое число — 40 единиц при t использования от -30°С;
  • плотность — 760-820 кг/м 3 при t использования от -30 до 0°С;
  • вязкость — от 1,45 до 4,6 кв.мм/с максимум при t -30 — 0°С.

Указанные параметры не приводятся для плюсовых температур, так как горючее данного вида нецелесообразно использовать в моторах при t выше «нуля» и по свойствам, и по цене.

Разница стоимости марок дизтоплива

Арктическое дизтопливо, в сравнении с летним, стоит на 20% больше, и на 30% выше в сравнении с зимним ДТ. Использовать летнее горючее при температуре ниже допустимой нельзя. Состав дизельного топлива моментально парафинизируется и загустевает, топливный насос ДВС просто не будет работать, а иногда и просто может выйти из строя, после чего потребуется недешевый ремонт. Однако ДТЗ, ДТА летом допускается кратковременно использовать, при условии, если на данный момент нет летнего варианта горючего. При плюсовых температурах зимние марки ДТ негативно влияют на мотор: появляется детонация, снижается мощность, увеличивается токсичность выхлопных газов.

Отличия в стоимости различных типов ДТ объясняется также затратами на их выработку, наличием пакетов добавок и моторных присадок, которые необходимы для улучшения характеристик ДТ по сезонам. Каждая определенная присадка может повысить цетановое число, понизить температурный порог застывания, умерить токсичность, увеличить смазывающие свойства и ресурс элементов топливного насоса и ДВС в целом.

Биодизель

Этот вид дизельного продукта заслуживает особого внимания. Это инновационная разработка европейских инженеров. Технология производства биологического дизтоплива подразумевает использование и переработку растительных масел. Главное отличие биодизеля от обычных марок ДТ — экологичность. Полный распад его продуктов сгорания без вредных последствий в природной среде происходит уже через 30 суток после попадании в почву, воду или атмосферу.

В борьбе за экологию сейчас вынуждены выступать правительства индустриально развитых стран и специально созданные по этому вопросу международные организации. К этому времени были введены новые стандарты в производстве и эксплуатации биотоплива.

Биодизель предназначен, в первую очередь, для использования в ДВС легкового транспорта, далее — для грузовиков и в промышленности. На его основе изготавливаются обычно летние марки высококачественного ДТ. Цетановое число биодизеля 58 единиц, а температура возгорания — 100°C, у него отличные смазывающие свойства, пониженный процент выброса в атмосферу СО 2 . Благодаря совокупности таких характеристик, разработчики продукта предоставили возможность автолюбителям и предприятиям не только значительно увеличить ресурс ДВС и уменьшить затраты на обслуживание, ремонт, но и существенно снизить риски взрывов и пожаров.

Особенность биологического ДТ — наличие в массе растительных и животных жиров. Структура биотоплива натуральна, а сам продукт есть результат переработки таких сельскохозяйственных культур как рапс, соя и прочие маслосодержащие виды растений, жир крупного рогатого скота. Отличительные характеристики дизельного топлива данного типа в том, что его можно применять в качестве добавок к традиционным видам горючего.

Биодизель имеет специальные обозначения. К примеру, в Соединенных Штатах Америки биологическое топливо в названии включает литеру «B», за которой идет цифровое значение, указывающее на процент содержания биодобавки в общей массе топлива. Цетановое число не ниже 50 ед.

Биодизель производят по технологии, аналогичной изготовлению дизтоплива из нефти. Сегодня существуют марки биодизеля не только летние, но для условий межсезонья и зимы в умеренных широтах.

Летнее дизельное биотопливо используется только при плюсовых температурах, промежуточные марки — до -10° ниже нуля, зимний биодизель — до минус 15-20°С. Морозоустойчивость зимних марок достигается благодаря применению специальных присадок, изначально разработанных для улучшения свойств ДТ.

Стандарты экологичности

Евро 3

Несмотря на инновационность разработки, этот стандарт ДТ уже устарел, он был актуальным в странах Европейского Союза до 2006 года. С того времени третий стандарт постепенно был вытеснен с производства. Международные организации ввели и утвердили новые требования, из-за которых стандарт Евро 3 перестал удовлетворять усовершенствованным нормам.

Евро 4

Этот стандарт постепенно приходил на смену Euro 3, начиная с 2005 года. Все ввозимые транспортные средства на территорию России с 2013 г. должны соответствовать этому стандарту, исключение — автомобили до 2012 г. выпуска, для которых еще допустимы требования стандарта Евро 3. Здесь следует акцентировать внимание автовладельцев на том, что в ближайшем времени международное сообщество намерено совсем запретить эксплуатацию ТС с двигателями стандарта экологичности ниже Евро 4.

Евро 5

Этот стандарт введен с 2009 г. Он обязателен для всех транспортных средств, выпускаемых мировой промышленностью с 2010 года. В Российской Федерации этот стандарт также введен в действие, как в отечественном автомобилестроении, так и для ввозимого автотранспорта из-за границы.

Евро 6

Новый стандарт Евро 6 был введен в странах ЕС осенью 2015 г. Он подразумевает доработку под него ДВС с новой схемой рециркуляции выхлопов EGR, системой селекции газов SCR, сажевых фильтров. Благодаря применению катализаторов и дополнительных химических присадок в обновленных двигателях эффективнее нейтрализуются вредные выбросы, в выхлопе присутствуют только вода и безвредные газы.

В РФ этот стандарт пока не действует, ввиду необходимости перестройки производств автопрома и НПЗ. Однако сейчас действуют нормы Евро 5.

Содержание вредных веществ в экологических классах

Главные эксплуатационные характеристики дизтоплива

Устойчивость к низким температурам — это основной параметр дизельного топлива, которым определяются условия его использования и особенности хранения.

Другим основным показателем качества ДТ является вышеупомянутое цетановое число. Чем выше его значение, тем увереннее можно судить о более продолжительном ресурсе ДВС. Двигатель равномерно работает, исключена детонация, повышена динамика машины.

По показателю температуры воспламенения определяется степень безопасности использования дизтоплива в ДВС. По фрикционному составу в ДТ определяется, полностью ли будет в цилиндрах сгорать смесь, уровень дымности и степень токсичности выхлопов.

От плотности ДТ зависит, насколько эффективной будет подача горючего по каналам топливной системы, его фильтрация и распыление в форсунках.

Содержание серы. Ее отсутствие в составе делает горючее слишком «пресным» — возникает нехватка в смазке элементов топливной аппаратуры. Однако повышенное содержание серы приводит к преждевременному появлению коррозии на деталях ДВС, быстрому накоплению нагара, повышенному уровню износа ТНВД.

В число основных характеристик ДТ, особенно в современных условиях, вошел показатель чистоты продукта. Это не только продление ресурса узлов и элементов транспортных средств, но и поддержание в норме экологии в местах промышленного производства.

Вывод

Дизельное топливо сравнительно недавно вышло на позиции второго основного горючего для легковых автомобилей, хотя для тяжелых машин и в промышленности оно используется уже многие десятилетия. По причине широкого распространения ДТ в легковом транспорте, вырос на него спрос, следовательно, и рынок отреагировал повышением стоимости.

И если в недалеком прошлом было выгодно приобретать дизельные автомобили только из-за экономии на цене дизтоплива, то теперь целесообразность использования дизельных авто основана на экологичности, продолжительности ресурса ДВС и всё той же экономии. ДТ по-прежнему остается, хоть и не намного, но дешевле бензина.

И если вы сделали выбор в пользу приобретения автомобиля с дизельным мотором, то очень важно знать о горючем для него как можно больше. Только так вам удастся избежать сложностей в эксплуатации техники, связанных с особенностями этого вида топлива.

Плотность дизельного топлива, значение и примеры

Плотность дизельного топлива и другие его физические свойства

Рис. 1. Дизельное топливо. Внешний вид.

В зависимости от плотности дизельного топлива различают несколько его разновидностей, получаемых различными методами.

Таблица 1. Классификация и плотность дизельного топлива в РФ.

Название

Плотность, кг/м3

Температура вспышки, oС

Температура застывания, oС

Летнее

не более 860

62

-5

Зимнее

не более 840

40

-35

Арктическое

не более 830

35

-55

Основной способ получения летнего дизельного топлива – это смешивание прямогонных, гидроочищенных и вторичного происхождения углеводородных фракций, температура выкипания которых равна 180 – 360oС.

Такой же фракционный состав, однако температура выкипания углеводородных вторичного происхождения в котором равна 180 – 340oС, позволяет получить зимнее дизельное топливо. Другой способ его получения – добавление депрессорной присадки, снижающей температуру застывания топлива и практически не изменяющей температуру предельной фильтруемости, к летнему дизельному топливу.

Если же температура выкипания углеводородных вторичного происхождения равна 180 – 320oС (остальные компоненты смеси такие же), то получается арктическое дизельное топливо.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Определение категорий помещений дизельных электростанций по взрывопожарной и пожарной опасности при рассмотрении проектно-сметной документации

Определение категорий помещений дизельных электростанций по взрывопожарной и пожарной опасности при рассмотрении проектно-сметной документации

О. В. Никитаев инженер-электрик, к.т.н.,

Н.П. Харитонов, полковник, ветеран пожарной службы Министерства обороны РФ

В настоящее время для резервирования электроснабжения потребителей электроэнергии, а также для повышения категории надежности электроснабжения потребителей широкое распространение получили дизельные электростанции (ДЭС). Системы гарантированного электроснабжения, выполненные на базе ДЭС, обеспечивают питанием потребителей от внешнего источника электроэнергии (сети 220/380 В) с автоматическим резервированием этого источника дизель-генератором. Вопросы управления и контроля работы дизельных электростанций успешно решены. Автоматический запуск ДЭС при пропадании сетевого питания обеспечивается путем использования современной микропроцессорной техники. Практически все параметры работы ДЭС отслеживаются измерительной аппаратурой.

Имеется возможность дистанционной передачи параметров работы ДЭС обслуживающему персоналу посредством GSM модема.

Вопросы электробезопасности при эксплуатации ДЭС решены, чего нельзя сказать о пожарной безопасности.

Наибольший интерес для потребителей представляют ДЭС контейнерного типа, так как в контейнере компактно размещен полный комплект оборудования, необходимый для производства и передачи электроэнергии; дизель-генератор, блок АВР, блок автоматики и управления, система охранно-пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения и другое оборудование.

Дизельные электростанции небольшой мощностью, (до 200 кВА) как правило, имеют расходные баки, расположенные в непосредственной близости от дизель-генератора. В ДЭС контейнерного типа расходные баки расположены непосредственно в контейнере. Помещения (контейнеры) ДЭС оборудованы автоматическими системами пожаротушения, однако, практически на всех ДЭС аварийного слива топлива не предусмотрено. При разработке документации на изготовление ДЭС конструкторы и проектировщики не предусматривают систему аварийного слива топлива, ссылаясь на пункт 4. 2.8. Норм технологического проектирования дизельных электростанций НТПД-90 (НТПД-90 носит рекомендательный характер), где сказано: «Расходные баки топлива емкостью более 1 м3 оборудуются трубопроводами аварийного слива и перелива в подземный резервуар...». Чтобы не предусматривать аварийный слив топлива, изготовители ДЭС снабжают дизель-генераторы расходными баками емкостью менее 1 м3. Трудности выполнения системы аварийного слива топлива связаны не столько с техническими трудностями, сколько с необходимостью согласования принятого технического решения с надзорными экологическими органами. Изготовители ДЭС не определяют категорию по пожарной опасности в соответствие с НПБ 105-03, в связи с чем определить правомерность использования того или иного оборудования в контейнере не возможно.

Следует отметить, что Положение по проектированию дизельных электростанций для капитального строительства Министерства обороны ВСН 119-84, которое также носит рекомендательный характер, рекомендует расходные баки емкостью более 250 л оборудовать аварийным сливом (п. 4.20 ВСН 119-84). Следует отметить, что и в ВСН 119-84 ДЭС контейнерного типа отнесены к взрывопожароопасным помещениям. Более жесткие требования ВСН 119-84 по сравнению с НТПД-90 по всей видимости обоснованы, далее будет ясна причина.

До настоящего времени изготовители дизельных электростанций в паспорте на изделие и в инструкции по эксплуатации не указывают категорию по взрывопожарной и пожарной опасности (категория помещения Б или В). Нормы пожарной безопасности «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной опасности» ( НПБ 105-03) рекомендуют методику для определения категории помещений и зданий на стадии проектирования.

Наиболее правильным было бы, с учетом ведомственной принадлежности, определить категории помещений для ДЭС и обеспечить необходимые защитные мероприятия самостоятельными нормативными документами. Например, РАО «ЕЭС России» ввело в действие РД 34.03.350-98 «Перечень помещений и зданий энергетических объектов РАО «ЕЭС России» с указанием категорий по взрывопожарной и пожарной опасности», где помещение дизельной электростанции с баком для топлива отнесено к категории Б (взрывопожароопасное). То же, но с аварийной вентиляцией отнесено к категории В1 (пожароопасное). Аварийная вентиляция обеспечивается наличием резервных вентиляторов с автоматическим пуском при превышении предельно-допустимой взрывобезопасной концентрации и электроснабжением по I категории надежности (ПУЭ), при условии расположения устройств для удаления воздуха из помещения в непосредственной близости от места возможной аварии.

Категории взрывопожарной и пожарной опасности помещений определяются для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода, исходя из вида находящихся в помещениях горючих веществ, их количества и пожароопасных свойств. Определение категорий помещений следует осуществлять путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей А до низшей Д.

Проведем определение категории помещения ДЭС, начиная с категории Б (взрывопожароопасная), так как температура вспышки дизельного топлива составляет более 28 °С. К категории Б относятся помещения, где находятся горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные смеси или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа.

Выполним расчет избыточного давления для ДЭС контейнерного типа, с размерами контейнера: длина 6 м, ширина 2.5, высота 2.6 м, с объемом расходного топливного бака, расположенного в контейнере, 500 литров. Контейнер не имеет специальной принудительной вентиляции, питающейся от источника I категории (по ПУЭ). Контейнер наполовину заполнен оборудованием. Как правило, топливный бак прямоугольной формы производители ДЭС размещают на полу контейнера под дизель-генераторной установкой (ДГУ). Производители ДЭС стараются минимизировать размеры контейнера и максимально использовать объем контейнера для размещения оборудования. В связи с этим, свободный объем в контейнере составляет не более половины объема контейнера.

Для проведения расчетов возможно моделирование различных ситуаций вытекания и испарения топлива из топливной системы: разгерметизация бака, повреждение резинового (медного) топливопровода, вытекание топлива из топливного фильтра и пр. Наиболее опасная ситуация, это работа дизеля и подтекание топлива из топливопровода с испарением топлива с нагретой поверхности дизеля.

Принимаем, что топливо из топливопровода стекает на плоский бак и далее на пол контейнера.

Отмечаем, что методика расчета, предложенная ВНИИПО МЧС России, предлагает выполнять расчеты для наиболее неблагоприятного в отношении пожара или взрыва периода.

Для расчета смоделируем ситуацию: происходит утечка топлива из топливной системы на бак и далее на пол контейнера. Топливо какое-то время испаряется. Затем наступает взрывоопасная ситуация. Источником воспламенения паров топлива может быть допустимое паспортами на изделия искрение контактов коммутационных аппаратов (магнитных пускателей) или искрение щеток коллектора генератора и т.п. Возможно самовоспламенение топлива из-за нагретого выпускного коллектора. Температура самовоспламенения дизельного топлива 300 °C, a выпускной коллектор может нагреваться до температуры 600 °С.

Согласно НПБ 105-03 выполним расчет величины избыточного давления взрыва для горючих жидкостей, в данном случае горючая жидкость - дизельное топливо.

Расчет D Р для дизельного топлива может быть выполнен по формуле

,                                     (1)

где, m - масса паров горючей жидкости (ГЖ) (дизельного топлива), вышедших в результате расчетной аварии в помещение, вычисляемая для ГЖ по формуле (2), кг;

Н T - теплота сгорания, (для дизельного топлива 42 • 106) Дж • кг-1;

Р 0 - начальное давление, (допускается принимать равным 101) кПа;

Z - коэффициент участия горючего во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения. Допускается принимать значение Z по таблице 1, принимаем 0,3;

V св - свободный объем помещения, м3;

r в - плотность воздуха (паров газовоздушной смеси) до взрыва при начальной температуре Т0, кг • м-3;

С p - теплоемкость воздуха, Дж • кг-1 • К-1 (допускается принимать равной 1,01 • 103 Дж • кг-1 • К-1;

Т 0 - начальная температура воздуха, К.

К - коэффициент, учитывающий негерметичность помещения и неадиабатичность процесса горения. Допускается принимать Кн равным 3.

m = W F и T ,                             (2)

где, W - интенсивность испарения, (для дизельного топлива 9,45 • 10-6) кг • с-1 • м-2;

F и - площадь испарения, м2,

Т - длительность испарения жидкости, принимается равной времени его полного испарения, но не более 3600 с;

Таблица 1

Вид горючего вещества

Значение Z

Водород

1,0

Горючие газы (кроме водорода)

0,5

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые до температуры вспышки и выше

0,3

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при наличии возможности образования аэрозоля

0,3

Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости, нагретые ниже температуры вспышки, при отсутствии возможности образования аэрозоля

0

r в - плотность воздуха (паров газовоздушной смеси), при расчетной температуре tp, кг • м-3, вычисляемая по формуле

                                (3)

где, М - молярная масса, (для дизтоплива 172,3) кг • кмоль-1;

V 0 - мольный объем, равный 22,413 м3 • кмоль-1;

t p - расчетная температура, °С. В качестве расчетной температуры следует принимать максимально возможную температуру воздуха в данном помещении в соответствующей климатической зоне или максимально возможную температуру воздуха по технологическому регламенту с учетом возможного повышения температуры в аварийной ситуации. Принимаем 37 °С, для Москвы. (Если такого значения расчетной температуры tp по каким-либо причинам определить не удается, допускается принимать ее равной 61 °С.)

Полезная площадь контейнера (внутренняя площадь) равна 13,34 м2, свободный от оборудования объем составляет 16,67 м2. При определении площади испарения считаем, что топливо испаряется с горизонтальной поверхности расходного топливного бака и с пола. Худшие условия - это испарение с нагретой поверхности двигателя и с боковых поверхностей бака, их не принимаем.

Возможный вариант, когда топливо разбрызгивается из топливной системы под давлением также не принимаем, так как может показаться, что исходные данные настолько жесткие, что полученные результаты не объективны.

Выполнив простые математические расчеты, с приведенными исходными данными, получим расчетное избыточное давление взрыва в помещении

D Р = 5.43.

Категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности принимаем по таблице 2 (см. НПБ 105-03).

Из таблицы видно, что помещение дизельной электростанции контейнерного типа относится к категории Б - взрывопожароопасное.

Это означает, при возникновении смоделированной нами ситуации произойдет взрыв.

Таблица 2

Категория помещения

Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении

А

взрывопожароопасная

Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа. Вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа

Б

взрывопожароопасная

Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа

В1 - В4

пожароопасные

Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются, не относятся к категориям А или Б

Г

Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива

Д

Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Примечание. Разделение помещений на категории В1 - В4 регламентируется положениями, изложенными НПБ 105-03

Выводы:

Помещение дизельной электростанции контейнерного типа с расходным баком, размещенном в этом же помещении, следует относить к помещениям категории Б - взрывопожароопасное.

Оборудование, применяемое для изготовления дизельной электростанции контейнерного типа, должно быть взрывозащищенного исполнения. Требования к способам прокладки кабелей в контейнере ДЭС должны соответствовать требованиям к прокладке кабелей во взрывопожароопасных помещениях.

Возможно выполнение ряда технических и конструктивных мероприятий для предотвращения взрыва. Например, обеспечение контейнера ДЭС аварийной вентиляцией с автоматическим пуском при превышении предельно-допустимой взрывобезопасной концентрации, и электроснабжением этой вентиляции по I категории надежности (ПУЭ).

Расчеты показали, что на этапе конструирования дизельных электростанций контейнерного типа возможно выполнение ДЭС не взрывопожарного (категория Б), а пожарного исполнения (категория В).

(Информационный вестник Мособлгосэкспертизы № 1-2007)

Цетановое число дизельного топлива – что оно означает, как измерять, способы повышения, стандарты

В сегодняшней статье мы расскажем все о том, что такое «цетановое число» (ЦЧ): как определить его значение, каким оно должно быть. Также вы узнаете, как увеличить ЦЧ на производстве и самостоятельно, особенности применения дизтоплива с высокими показателями ЦЧ.

1. Понятие «цетановое число».
2. На что влияет значение цетана.
3. Способы измерения.
4. Нюансы применения дизтоплива с различным ЦЧ.
5. Как увеличить цетановые числа на производстве.
6. Самостоятельное использование присадок.
7. Стандарты ЕС.
8. Стандарты в России.
9. Существуют ли отличия между цетановым и октановым числом.

1.

Понятие «цетановое число»

Воспламеняемость – одна из определяющих характеристик дизельного топлива. Она характеризуется Цетановое число показывает, как быстро загорается топливо в цилиндре.  

При увеличении значения уменьшается время, которое потребуется для впрыска топлива. Это обеспечивает более ровное, спокойное, плавное сгорание топливной смеси. Чем больше показатель, тем быстрее запускается двигатель, повышается мощность. Поэтому дизельное топливо зимнего типа для более легкого запуска ДВС отличается более высокими показателями, чем топливо, которое предназначено для использования летом.


2. На что влияет значение цетана

Цетановые числа имеют прямую зависимость от состава – содержания в топливе парафинов и ароматических углеводородов. Это определяет, насколько экологично топливо, его эксплуатационные характеристики.

Оптимальные значения цетанового числа для двигателя определяются в пределах от 40 до 55 единиц, в частности:

Стандарты европейских стран накладывают более жесткие ограничения и определяют нижнее значение на уровне 48 единиц.

При превышении значения в 60 единиц увеличивается расход горючего из-за того, что топливо сжигается не полностью, появляется повышенная дымность. Снижение цетанового числа топлива менее 40 единиц провоцирует повышенный износ (двигатель работает со стуком).

В премиальном дизельном топливе содержится большее количество легковоспламеняющихся фракций, которые снижают дымность. Их следует использовать для двигателей, которые работают в холодную погоду.

3. Способы измерения

Чтобы узнать ЦЧ, применяют следующую методику:

  • измерить время сгорания топливной смеси, которая состоит из α-метилнафталина и цетана;

  • сравнить полученные значения с эталонными показателями.

При сравнении учитывают, что значение цетана в исследуемом топливе выведено. При этом используются два эталона, у которых цетановые числа ниже и выше, чем у исследуемого образца.

При этом границы значений регламентируются стандартами для обеспечения качества дизельного топлива и исключения негативных воздействий на двигатель.


4. Нюансы применения дизтоплива с различным ЦЧ

Дизельное горючее высокого качества (обеспечивает полное сгорание топливной смеси, быстрое воспламенение, образование небольшого количества копоти) характеризуется цетановыми числами в пределах 50–55 единиц. Такое топливо рекомендуют использовать при отрицательных температурах за счет повышения КПД и большей вязкости.

Дизельное топливо с высокими показателями ЦЧ обеспечивает:

  • минимальный износ деталей;

  • низкий уровень дымности;

  • исключение перегрева двигателя в процессе полного сгорания топливной смеси;

  • быстрый запуск двигателя;

  • высокую мощность;

  • бесшумный режим работы.

Соответствие дизельного топлива нормам существующих стандартов обеспечивает высокую производительность работы. Но не все рабочие характеристики двигателя определяются исключительно значением цетанового числа для дизельного топлива. Параметры горючего определяет производитель. Они считаются определяющими при эксплуатации автомобиля. Если превышать рекомендованные параметры, то будет обратный эффект: увеличится износ деталей и расход дизтоплива, снизится экологичность.

5. Как увеличить цетановые числа на производстве

В зависимости от фракционного состава (содержания в составе горючего различных углеводородов) изменяются значения цетановых чисел. Чтобы повысить показатели цетана на производстве, применяют различные присадки (изопропил, синтин, нитросоединения и прочее). Они увеличивают ЦЧ от 2 до 7 единиц без ухудшения эксплуатационных качеств дизтоплива. Более высокое повышение цетановых чисел снижает рабочие характеристики горючего.

Также используются установки типа УСБ, благодаря которым можно смешивать до 5 составляющих. Такое оборудование устанавливается как на нефтеперерабатывающих заводах, так и на автозаправочных станциях. Получаемая на данных установках топливная смесь годна в течение 180 суток без разделения продуктов на составляющие.


6. Самостоятельное использование присадок

Чтобы исключить неприятные последствия при покупке некачественного дизельного топлива в дороге, многие автовладельцы возят с собой специальные присадки.

Использование присадок:

  • снижает износ и загрязнение деталей двигателя;

  • увеличивает скорость запуска;

  • снижает потребление топлива;

  • повышает КПД;

  • уменьшает образование черного дыма и белого выхлопа, шума, стука в моторе;

  • повышает количество сжигаемого горючего;

  • уменьшает количество отложений;

  • обеспечивает мягкую и плавную работу ДВС.

На рынке представлены различные присадки. Рассмотрим характеристики некоторых из них:

  • Lubrizol 8090. Увеличивает цетановые числа на 3–5 единиц. Защищает компоненты двигателя от износа, коррозии и деформации за счет создания надежной пленки на поверхности деталей. Благодаря присадке можно удалять и вытеснять отложения, препятствовать затемнению элементов ДВС.

  • Clarian Dodicet 5073. В среднем повышает показатели на 4–7 единиц. Понижает шумность, дымность, способствует стабилизации работы двигателя. При этом в зимнее время обеспечивает быстрый запуск и увеличение мощности мотора.

  • Zenteum ZR 668. Позволяет изменить числа дизельного топлива на 7–10 единиц. Применяется для всех видов дизтоплива, включая арктические. Также эта присадка улучшает эксплуатационные качества горючего, снижая количество выбросов и негативное воздействие на детали мотора.

  • Afton HiTEC 410W. После введения изменяет цетановые числа на 2 единицы. Снижает количество выхлопных газов, минимизирует уровень вибраций в моторе и стабилизирует топливо (не дает солярке разбрызгиваться).

Периодичность использования присадок определяет каждый водитель самостоятельно в зависимости от поведения автомобиля. Производители рекомендуют использовать корректоры при каждой заправке.

Какое количество вещества добавить, в какой момент, на какой объем горючего – это индивидуальные параметры, которые определяет производитель.


7. Стандарты ЕС

В странах Евросоюза предъявляются более жесткие требования к содержанию веществ в дизельном горючем по сравнению с РФ. Нижняя граница определяется на уровне 48 единиц.

Остальные составляющие зафиксированы в таблице:

Показатели

ЕВРО-3

ЕВРО-4

ЕВРО-5

ЦЧ

от 51

от 51

54

Плотность (+ 15 0С)

820–845

820–845

820–830

Сера

350

50

10

Состав фракций 95 %

360

360

340–350

Ароматика в %

11

11

2

8.

Стандарты в России

Показатели цетанового числа в Российской Федерации определяются нормами ГОСТ:

Показатели

ГОСТ 305

ГОСТ 52368

Плотность (+ 15 0С)

45

51

Сера

2000–5000

350, 50, 10

Состав фракций 95 %

360

360

Ароматика в %

нормы нет

11


9.

Существуют ли отличия между цетановым и октановым числом

Есть распространенное заблуждение, что эти числа – одно и то же понятие, которое определяет технические составляющие горючего. Но на самом деле это не так. Октановые и цетановые числа принципиально отличаются и по составу, и по техническим характеристикам:

  • Оба числа представляют собой углеводороды, но с разным количеством атомов. У октана их 8, у цетана – 16 на одну молекулу. При этом октан – летучее соединение, а цетан – нет.

  • Молярная масса цетана 226,45 г/моль, у октана масса намного меньше и составляет 114,23 г/моль.

  • Октан сообщает данные о показателях эффективности бензина, в то время как цетан представляет данные о мере задержки воспламеняемости.

Но основное отличие заключается в том, что октановые числа дают представление о функциональных характеристиках бензина, а цетановые – о воспламеняемости дизтоплива. При этом, чем выше цетановые показатели, тем ниже октановый номер. То есть дизельная топливная смесь с высоким количеством цетана лучше работает и быстрее воспламеняется, а топливо с большим октановым числом лучше противостоит произвольному воспламенению (детонации).


Первичная переработка нефти, ее фракционный состав и устройство ректификационных колонн для перегонки нефти

Нефть состоит из множества компонентов — фракций, — свойства, область применения и технологии переработки которых различны. Первичные процессы нефтеперерабатывающего производства позволяют выделить отдельные фракции, подготовив тем самым сырье для дальнейшего получения всем нам хорошо знакомых товарных продуктов — бензина, дизеля, керосина и многих других

Стабильность прежде всего

Прежде чем попасть на производство, нефть еще на промысле проходит первоначальную подготовку. При помощи газонефтяных сепараторов из нее удаляют наиболее легкие, газообразные составляющие. Это попутный нефтяной газ (ПНГ), состоящий преимущественно из метана, этана, пропана, бутана и изобутана, то есть из углеводородов, в молекулах которых содержится от одного до четырех атомов углерода (от Ch5 до C4h20). Этот процесс называется стабилизацией нефти — подразумевается, что после него нефть будет сохранять свой углеводородный состав и основные физико-химические свойства при транспортировке и хранении.

Объективно говоря, разгазирование пластовой нефти начинается еще в скважине по мере продвижения ее наверх: из-за падения давления в жидкости газ из нее постепенно выделяется. Таким образом, наверху приходится иметь дело уже с двухфазным потоком — нефть / попутный газ. Их совместное хранение и транспортировка оказываются экономически невыгодными и затруднительными с технологической точки зрения. Чтобы переместить двухфазный поток по трубопроводу, необходимо создать в нем условия постоянного перемешивания, чтобы газ не отделялся от нефти и не создавал в трубе газовые пробки. Все это требует дополнительных затрат. Намного проще оказывается пропустить газонефтяной поток через сепаратор и максимально отделить от нефти ПНГ. Получить абсолютно стабильную нефть, составляющие которой совсем не будут испаряться в атмосферу, практически невозможно. Некоторое количество газа все равно останется и будет извлечено в процессе нефтепереработки.

Кстати, сам попутный нефтяной газ — это ценное сырье, которое может использоваться для получения электроэнергии и тепла, а также в качестве сырья для нефтехимических производств. На газоперерабатывающих заводах из ПНГ получают технически чистые отдельные углеводороды и их смеси, сжиженные газы, серу.

Из истории дистилляции

Дистилляция, или перегонка, — процесс разделения жидкостей путем их испарения и последующей конденсации. Считается, что впервые этот процесс освоили в Древнем Египте, где он применялся при получении из кедровой смолы масла для бальзамирования тел умерших. Позднее смолокурением для получения кедрового масла занимались и римляне. Для этого горшок со смолой ставили на огонь и накрывали шерстяной материей, на которой собиралось масло.

Аристотель описал процесс дистилляции в своей работе «Метеорология», а также упоминал вино, пары которого могу вспыхнуть — косвенно подтверждение того, что его предварительно могли подвергнуть перегонке, чтобы повысить крепость. Из других источников известно, что вино перегоняли в III веке до н. э. в Древнем Риме, правда, не для получения бренди, а для изготовления краски.

Следующие упоминания дистилляции относятся к I веку н. э. и связаны с работами александрийских алхимиков. Позднее этот метод у греков переняли арабы, которые активно использовали его в своих опытах. Также достоверно известно, что дистилляцией алкоголя в XII веке занимались в Салернской врачебной школе. В те времена, впрочем, дистилляты спирта употреблялись не как напиток, а в качестве лекарства. В XIII веке флорентийский медик Тадео Альдеротти впервые осуществил фракционирование (разделение) смеси жидкостей. Первая книга, целиком и полностью посвященная вопросам дистилляции, была опубликована в 1500 году немецким врачом Иеронимом Бруншвигом.

Долгое время для перегонки применялись достаточно простые устройства — аламбик (медный сосуд с трубкой для отвода пара) и реторта (стеклянная кол-ба с узким и длинным наклонным носиком). Техника стала совершенствоваться в XV веке. Однако предшественники современных ректификационных колонн для перегонки нефти, в которых происходит теплообмен между противонаправленными потоками жидкости и пара, появились лишь в середине XIX века. Они позволили получать спирт крепостью 96% с высокой степенью очистки.

Также на месторождении от нефти отделяют воду и механические примеси. После этого она поступает в магистральный нефтепровод и отправляется на нефтеперерабатывающий завод (НПЗ). Прежде чем приступить к переработке, нефть необходимо очистить от содержащихся в ней солей (хлоридов и сульфатов натрия, кальция и магния), которые вызывают коррозию оборудования, оседают на стенках труб, загрязняют насосы и клапаны. Для этого используются электрообессоливающие установки (ЭЛОУ). Нефть смешивают с водой, в результате чего возникает эмульсия — микроскопические капельки воды в нефти, в которых растворяется соль. Получившуюся смесь подвергают воздействию электрического поля, из-за чего капли соленой воды сливаются друг с другом и затем отделяются от нефти.

Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов и неуглеводородных соединений. С помощью первичной перегонки ее можно разделить только на части — дистилляты, содержащие менее сложную смесь. из-за сложного состава нефтяные фракции выкипают в определенных температурных интервалах.

Фракционный состав

Многие процессы на НПЗ требуют подогрева нефти или нефтепродуктов. Для этого используются трубчатые печи. Нагрев сырья до требуемой температуры происходит в змеевиках из труб диаметром 100–200 мм.

Нефть состоит из большого количества разных углеводородов. Их молекулы различаются массой, которая, в свою очередь, определяется количеством составляющих их атомов углерода и водорода. Чтобы получить тот или иной нефтепродукт, нужны вещества с совершенно определенными характеристиками, поэтому переработка нефти на НПЗ начинается с ее разделения на фракции.

Согласно исследованию нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, проведенному Американским нефтяным институтом, номенклатура нефтепродуктов, выпускаемых на современных НПЗ и имеющих индивидуальные спецификации, насчитывает более 2000 пунктов.

В одной фракции нефти могут содержаться молекулы разных углеводородов, но свойства большей части из них близки, а молекулярная масса варьируется в определенных пределах. Разделение фракций происходит путем перегонки нефти (дистилляции), основанной на том, что у разных углеводородов температура кипения различается: у более легких она ниже, у более тяжелых — выше.

Основные фракции нефти определяют по интервалам температур, при которой кипят входящие в них углеводороды: бензиновая фракция — 28—150°C, керосиновая фракция — 150—250°C, дизельная фракция, или газойль, — 250—360°C, мазут — выше 360°C. Например, при температуре 120°C большая часть бензина уже испарилась, но керосин и дизельное топливо находятся в жидком состоянии. Когда температура поднимается до 150°C, начинает кипеть и испаряться керосин, после 250°C — дизель.

Существует ряд специфических названий фракций, используемых в нефтепереработке. Так, например, головной пар — это наиболее легкие фракции нефти, полученные при первичной переработке. Их разделяют на газообразную составляющую и широкую бензиновую фракцию. Боковые погоны — это керосиновая фракция, легкий и тяжелый газойль.

От колонны к колонне

Ректификационная колонна

Ректификационная колонна — вертикальный цилиндр, внутри которого расположены специальные перегородки (тарелки или насадки). Пары нагретой нефти подаются в колонну и поднимаются вверх. Чем более легкие фракции испаряются, тем выше они поднимутся в колонне. Каждую тарелку, расположенную на определенной высоте, можно рассматривать как своего рода фильтр — в прошедших ее парах остается все меньшее количество тяжелых углеводородов. Часть паров, конденсировавшихся на определенной тарелке или не достигнув ее, стекает вниз. Эта жидкость, носящая название флегмы, встречается с поднимающимся паром, происходит теплообмен, в результате которого низкокипящие составляющие флегмы снова превращаются в пар и поднимаются вверх, а высококипящие составляющие пара конденсируются и стекают вниз с оставшейся флегмой. Таким образом удается достичь более точного разделения фракций. Чем выше ректификационная колонна и чем больше в ней тарелок, тем более узкие фракции можно получить. На современных НПЗ высота колонн превышает 50 м.

Простейшую атмосферную перегонку нефти можно провести путем обычного нагревания жидкости и дальнейшей конденсации паров. Весь отбор здесь заключается в том, что собирается конденсат паров, образовавшихся в разных интервалах температуры кипения: сначала выкипают и затем конденсируются легкие низкокипящие фракции, а затем средние и тяжелые высококипящие фракции углеводородов. Конечно, при таком способе говорить о разделении на узкие фракции не приходится, так как часть высококипящих фракций переходит в дистиллят, а часть низкокипящих не успевает испариться в своем температурном диапазоне. Чтобы получить более узкие фракции, применяют перегонку с ректификацией, для чего строят ректификационные колонны

50
метров и больше может достигать высота ректификационных колонн на современных нпз

Отдельные фракции могут подвергаться и повторной атмосферной перегонке для разделения на более однородные компоненты. Так, из бензинов широкого фракционного состава получают бензольную, толуольную и ксилольную фракции — сырье для получения индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола). Повторной перегонке и дополнительному разделению могут подвергать и дизельную фракцию.

Перегонка нефти на современных атмосферных установках может осуществляться как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения.

Перегонка нефти на современных атмосферных установках и на атмосферных секциях комбинированных установок может осуществляться разными способами: как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения. Так-же ректификационные колонны могут быть вакуумными, где конденсация паров происходит при минимальном давлении.

Фракции, кипящие при температуре свыше 360°C, при атмосферной перегонке (перегонке при атмосферном давлении) не отделяются, так как при более высокой температуре начинается их термическое разложение (крекинг): крупные молекулы распадаются на более мелкие и состав сырья меняется. Чтобы этого избежать, остаток атмосферной дистилляции (мазут) подвергают перегонке в вакуумной колонне. Так как в вакууме любая жидкость кипит при более низкой температуре, это позволяет разделить и более тяжелые составляющие. На этом этапе выделяются фракции смазочных масел, сырье для термического или каталитического крекинга, гудрон.

Перегонка нефти на современных атмосферных установках и на атмосферных секциях комбинированных установок может осуществляться разными способами: как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения. Также ректификационные колонны могут быть вакуумными, где конденсация паров происходит при минимальном давлении.

Фракции, кипящие при температуре свыше 360°C, при атмосферной перегонке (перегонке при атмосферном давлении) не отделяются, так как при более высокой температуре начинается их термическое разложение (крекинг): крупные молекулы распадаются на более мелкие и состав сырья меняется. Чтобы этого избежать, остаток атмосферной дистилляции (мазут) подвергают перегонке в вакуумной колонне. Так как в вакууме любая жидкость кипит при более низкой температуре, это позволяет разделить и более тяжелые составляющие. На этом этапе выделяются фракции смазочных масел, сырье для термического или каталитического крекинга, гудрон.

В ходе первичной переработки получают разные виды сырья, которые затем будут подвергаться химическим преобразованиям в рамках вторичных процессов. У них уже привычные названия — бензин, керосин, дизель, — но они еще не соответствуют требованиям к товарным нефтепродуктам. Их дальнейшая трансформация необходима, чтобы улучшить потребительские качества, очистить, создать продукты с заданными характеристиками и повысить глубину переработки нефти.

Ученые разработали метод идентификации топливных присадок

https://na.ria.ru/20181107/1532013422.html

Ученые разработали метод идентификации топливных присадок

Ученые разработали метод идентификации топливных присадок - РИА Новости, 03.03.2020

Ученые разработали метод идентификации топливных присадок

Специалисты Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разработали методику идентификации алкилароматических эфиров и фенилкетонов с помощью спектроскопии РИА Новости, 03.03.2020

2018-11-07T08:55

2018-11-07T08:55

2020-03-03T13:02

наука в университете

наука

химическая промышленность

тюменский государственный университет

университетская наука

россия

/html/head/meta[@name='og:title']/@content

/html/head/meta[@name='og:description']/@content

https://cdn25. img.ria.ru/images/153201/26/1532012634_0:158:3077:1889_1920x0_80_0_0_bbed1e7ad39eaad5092bcef5501461eb.jpg

МОСКВА, 6 ноя — РИА Новости. Специалисты Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разработали методику идентификации алкилароматических эфиров и фенилкетонов с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области. Это позволит оптимизировать процесс их внедрения в качестве компонентов присадок к дизельному топливу и смазочным маслам.Присадками называют соединения, добавляемые к топливу для увеличения срока его эксплуатации. К присадкам предъявляются высокие стандарты качества, поэтому идентификация их молекулярной структуры является первостепенной задачей.Сотрудники Физико-технического института Тюменского государственного университета модифицировали методику идентификации в ближней инфракрасной области (БИК-области), благодаря чему можно быстро и точно получить информацию о молекулярной структуре вещества. По словам ученых, это позволит осуществлять идентификацию противоизносных и антиокислительных присадок к дизельному топливу.Для оценки достоверности авторы сопоставили данные анализа бензофенона, бутилбензоата и сложного эфира. "Молекулярная структура соединений бензофенона, бутилбензоата и сложного эфира изучалась на содержание числа атомов углерода в алкильных и фенольных группах, а также числа атомов кислорода в карбонильных и эфирных группах", – сообщил старший преподаватель кафедры механики многофазных систем ТюмГУ Дмитрий Нелюбов.Для проверки теоретической и практической молекулярной массы ученые использовали криоскопический метод.Результаты показали, что молекулярная масса полученных соединений из-за процессов эпоксилирования и этерификации отличается от целевого вещества. Изучение спектров поглощения в БИК-области показало, что оптическая плотность синтезированных веществ выше, чем исходных. По утверждению специалистов, использование данной методики позволит оптимизировать процесс разработки и внедрения в производство алкилароматических эфиров и фенилкетонов в качестве компонентов противоизносных и антиокислительных присадок к дизельным топливам и смазочным маслам. "Разработанная методика может быть использована не только для идентификации компонентов нефтепродуктов, но также в фармакологии и молекулярной биологии", – добавил эксперт.Результаты исследования опубликованы в издании Journal of Applied Spectroscopy.

https://ria.ru/20180921/1529058562.html

https://ria.ru/20180810/1526259112.html

россия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2018

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://na.ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn22.img.ria.ru/images/153201/26/1532012634_174:0:2905:2048_1920x0_80_0_0_bc4e3ae8a1eafc05f4c25922c4fd093c.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

наука в университете, тюменский государственный университет, университетская наука, россия

МОСКВА, 6 ноя — РИА Новости. Специалисты Тюменского государственного университета (ТюмГУ) разработали методику идентификации алкилароматических эфиров и фенилкетонов с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области. Это позволит оптимизировать процесс их внедрения в качестве компонентов присадок к дизельному топливу и смазочным маслам.

Присадками называют соединения, добавляемые к топливу для увеличения срока его эксплуатации. К присадкам предъявляются высокие стандарты качества, поэтому идентификация их молекулярной структуры является первостепенной задачей.

21 сентября 2018, 11:09НаукаФизики из России научились сжигать разбавленный бензин

Сотрудники Физико-технического института Тюменского государственного университета модифицировали методику идентификации в ближней инфракрасной области (БИК-области), благодаря чему можно быстро и точно получить информацию о молекулярной структуре вещества. По словам ученых, это позволит осуществлять идентификацию противоизносных и антиокислительных присадок к дизельному топливу.

Для оценки достоверности авторы сопоставили данные анализа бензофенона, бутилбензоата и сложного эфира. "Молекулярная структура соединений бензофенона, бутилбензоата и сложного эфира изучалась на содержание числа атомов углерода в алкильных и фенольных группах, а также числа атомов кислорода в карбонильных и эфирных группах", – сообщил старший преподаватель кафедры механики многофазных систем ТюмГУ Дмитрий Нелюбов.

10 августа 2018, 08:00НаукаБиодизель, микродизель, нанодизель? Почему буксует зеленая энергетика

Для проверки теоретической и практической молекулярной массы ученые использовали криоскопический метод.

Результаты показали, что молекулярная масса полученных соединений из-за процессов эпоксилирования и этерификации отличается от целевого вещества. Изучение спектров поглощения в БИК-области показало, что оптическая плотность синтезированных веществ выше, чем исходных.

По утверждению специалистов, использование данной методики позволит оптимизировать процесс разработки и внедрения в производство алкилароматических эфиров и фенилкетонов в качестве компонентов противоизносных и антиокислительных присадок к дизельным топливам и смазочным маслам. "Разработанная методика может быть использована не только для идентификации компонентов нефтепродуктов, но также в фармакологии и молекулярной биологии", – добавил эксперт.

Результаты исследования опубликованы в издании Journal of Applied Spectroscopy.

Совет ЕЭК установил сроки обращения топлива в странах ЕАЭС

2 декабря в Москве состоялось очередное заседание Совета Евразийской экономической комиссии. В мероприятии приняли участие Члены Совета ЕЭК: Вице-премьер-министр, Министр международной экономической интеграции и реформ Республики Армения Ваче Габриелян, первый заместитель Премьер-министра Республики Беларусь Василий Матюшевский, первый заместитель Премьер-министра Республики Казахстан Бакытжан Сагинтаев, Вице-премьер-министр Кыргызской Республики Олег Панкратов, первый заместитель Председателя Правительства Российской Федерации Игорь Шувалов, а также Председатель Коллегии ЕЭК Виктор Христенко, Члены Коллегии (Министры) Евразийской экономической комиссии.

Совет ЕЭК рассмотрел ряд важных вопросов в сферах интеграции и макроэкономики, торговли, таможенного сотрудничества, экономики и финансовой политики, технического регулирования, конкуренции и антимонопольного регулирования.

В сфере технического регулирования на Совете ЕЭК подписаны Протоколы о присоединении Республики Армения к Соглашениям о единых принципах и правилах обращения лекарственных средств и медицинских изделий в рамках Евразийского экономического союза (ЕАЭС). Это необходимо для запуска в соответствии с Договором о ЕАЭС с 1 января 2016 года общих рынков лекарств и медизделий.

По словам Члена Коллегии (Министра) по вопросам технического регулирования ЕЭК Валерия Корешкова, формирование общих рынков в этих социально значимых областях будет способствовать развитию фармацевтической промышленности стран ЕАЭС, росту взаимной торговли лекарствами и медизделиями, обеспечению населения пяти стран Союза безопасными, эффективными и качественными препаратами. Для обеспечения работы общих рынков соглашениями предусмотрено принять до конца нынешнего года около 35 нормативных актов Евразийской экономической комиссии, регулирующих отдельные вопросы обращения фармацевтической продукции и медизделий. Проекты всех актов находятся в высокой степени готовности.

Совет ЕЭК внес изменения в технический регламент Союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту». Изменен срок обращения на территории Казахстана автомобильного бензина и дизельного топлива экологических классов «Евро-2», «Евро-3», а также дизельного топлива для сельскохозяйственной и внедорожной техники – срок обращения намечено продлить до 1 января 2018 года. Кроме того, до 1 июля 2016 года продлен срок обращения на территории России автомобильного бензина экологического класса «Евро-4». Также установлены сроки обращения топлива для Республики Армения – автомобильного бензина экологических классов «Евро-3» и «Евро-4» до 31 декабря 2016 года, и Кыргызской Республики – автомобильного бензина экологических классов «Евро-2» и «Евро-3» до 31 декабря 2017 года.

Кроме того, Советом ЕЭК внесены изменения в план разработки технических регламентов Союза: поправки касаются установления обязательных требований к маркировочным надписям, в соответствии с которыми должна повыситься читаемость информации о товарах, реализуемых на едином союзном рынке.

Внесены изменения в технический регламент Союза «О безопасности парфюмерно-косметической продукции». В частности, уточнены термин «пилинг» и единицы измерения фтора в средствах гигиены полости рта (в пересчете на молярную массу фтора), введены схемы декларирования парфюмерно-косметической продукции.

Изменения, которые Совет ЕЭК внес в Единый перечень товаров, подлежащих в ЕАЭС санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), и в Положение о порядке осуществления государственного санитарно-эпидемиологического надзора (контроля), исключают дублирование с требованиями к объектам технического регулирования техрегламента «О требованиях к смазочным материалам, маслам и специальным жидкостям».

Совет ЕЭК принял ряд важных административных решений, касающихся работы органов Евразийского экономического союза. В частности, одобрен проект решения Высшего Евразийского экономического совета о председательстве в органах ЕАЭС. Он будет представлен для рассмотрения Президентами стран Союза во второй половине декабря этого года. Республика Казахстан предлагается в качестве государства, председательствующего в 2016 году в Высшем Евразийском экономическом совете, Евразийском межправительственном совете и Совете Евразийской экономической комиссии.

 

AMF

Состав бензина и дизельного топлива

И бензин, и дизельное топливо состоят из сотен различных молекул углеводородов. Кроме того, часто встречаются некоторые компоненты биологического происхождения, такие как этанол в смеси бензина.

Бензин содержит в основном алканы (парафины), алкены (олефины) и ароматические углеводороды. Дизельное топливо состоит в основном из парафинов, ароматических углеводородов и нафтенов. Углеводороды бензина обычно содержат 4-12 атомов углерода с интервалом кипения от 30 до 210 ° C, тогда как дизельное топливо содержит углеводороды с приблизительно 12-20 атомами углерода и интервалом кипения от 170 до 360 ° C.Бензин и дизельное топливо содержат приблизительно 86 мас.% Углерода и 14 мас.% Водорода, но соотношение водорода к углероду несколько изменяется в зависимости от состава.

Парафиновые углеводороды, особенно нормальные парафины, улучшают воспламеняемость дизельного топлива, но низкотемпературные свойства этих парафинов обычно плохие. Ароматические углеводороды в бензине имеют высокое октановое число. Однако ароматические углеводороды и олефины могут ухудшить чистоту двигателя, а также увеличить отложения в двигателе, что является важным фактором для новых сложных двигателей и устройств последующей обработки.Ароматические углеводороды могут приводить к образованию канцерогенных соединений в выхлопных газах, таких как бензол и полиароматические соединения. Олефины в бензине могут приводить к увеличению концентрации реакционноспособных олефинов в выхлопных газах, некоторые из которых являются канцерогенными, токсичными или могут увеличивать озонообразование. Добавки могут потребоваться для обеспечения надлежащих свойств бензина и дизельного топлива.

Традиционный бензин и дизельное топливо не рассматриваются подробно в «Системе топливной информации AMF». Вместо этого основное внимание уделяется альтернативным вариантам смешивания или замены бензина и дизельного топлива.Тем не менее, технология двигателей вместе с законодательством и стандартами для бензина и дизельного топлива рассматриваются кратко.

Бензин - законодательство и стандарты

Двигатель и технология доочистки предъявляют требования к качеству топлива. Базовый анализ топлива был разработан для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания. Впоследствии были определены свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами контроля выбросов.Функциональные возможности и общие характеристики бензина могут быть определены, например, с точки зрения октанового числа, летучести, содержания олефинов и присадок. Экологические характеристики могут быть определены, например, с точки зрения ароматических соединений, олефинов, содержания бензола, оксигенатов, летучести и серы (свинец не разрешен в большинстве стран). Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

В Европе Директива о качестве топлива 2009/30 / EC определяет требования к основным свойствам топлива для бензина. Европейский стандарт EN 228 включает более обширные требования, чем Директива о качестве топлива, для обеспечения надлежащей работы бензина на рынке. CEN (Европейский комитет по стандартизации) разрабатывает стандарты в Европе.

В США ASTM D 4814 - это спецификация для бензина. Стандарт ASTM включает ряд классов, отказов и исключений с учетом климата, региона и, например, содержания этанола в бензине. В 2011 году Агентство по охране окружающей среды США приняло отказ от использования 15 об.% Этанола для автомобилей 2001 года и более новых.В США бензин-оксигенатные смеси считаются «практически подобными», если они содержат углеводороды, алифатические простые эфиры, алифатические спирты, отличные от метанола, до 0,3 об.% Метанола, до 2,75 об.% Метанола с равным объемом бутанола, или спирт с более высокой молекулярной массой. Топливо должно содержать не более 2,0 мас.% Кислорода, за исключением топлива, содержащего алифатические простые эфиры и / или спирты (за исключением метанола), которые не должны содержать более 2,7 мас. % Кислорода. В США для автомобилей FFV разрешено использовать так называемое топливо серии P, состоящее из бутана, пентанов, этанола и сорастворителя биомассы метилтетрагидрофурана (MTHF).

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации для топлива во «Всемирной топливной хартии» (WWFC). Категория 4 является наиболее строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными передовыми требованиями к контролю за выбросами, позволяющими использовать сложные технологии доочистки NOx и твердых частиц».

Выбранные требования и свойства топлива показаны в таблицах 1 и 2 ниже.

Таблица 1. Отдельные требования к свойствам бензина в Европе и США.S. вместе с рекомендациями автопроизводителя (WWFC). Полные требования и стандарты доступны в соответствующих организациях.

Таблица 2. Примеры некоторых неограниченных свойств бензина.

Дизельное топливо - законодательство и стандарты

Двигатель и технология последующей обработки предъявляют требования к качеству топлива. Базовый анализ топлива был разработан для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания.Впоследствии были определены свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами контроля выбросов. Функциональные возможности и общие характеристики дизельного топлива можно определить, например, с точки зрения качества воспламенения, дистилляции, вязкости и присадок. Экологические характеристики могут быть определены с точки зрения содержания ароматических углеводородов и серы.

Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. В Европе Директива о качестве топлива 2009/30 / EC определяет требования к основным свойствам дизельного топлива.Европейский стандарт EN 590 включает более обширные требования, чем Директива по качеству топлива, для обеспечения надлежащей работы дизельного топлива на рынке. В Европе стандарты разрабатывает CEN (Европейский комитет по стандартизации).

В США ASTM D 975 - это спецификация для дизельного топлива. Стандарт ASTM включает несколько классов. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации для топлива во «Всемирной топливной хартии» (WWFC).Категория 4 является наиболее строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными передовыми требованиями к контролю за выбросами, позволяющими использовать сложные технологии доочистки NOx и твердых частиц».

Выбранные требования и свойства топлива показаны в таблицах 3 и 4 ниже.

Таблица 3. Отдельные требования к свойствам дизельного топлива в Европе и США вместе с рекомендациями автопроизводителей (WWFC). Полные требования и стандарты доступны в соответствующих организациях.

Таблица 4. Примеры некоторых неограниченных свойств дизельного топлива. а, б

Технология двигателя

БЕНЗИН - Двигатели с искровым зажиганием, работающие на бензине, являются ведущим источником энергии для легковых автомобилей. Двигатели с искровым зажиганием просты и дешевы по сравнению с дизельными двигателями с воспламенением от сжатия. Кроме того, стехиометрическое соотношение воздуха и топлива позволяет использовать трехкомпонентный катализатор (TWC), который способен одновременно и эффективно снижать выбросы моноксида углерода (CO), углеводородов (HC) и оксидов азота (NO x ). .Недостатком двигателей с искровым зажиганием является их более низкий КПД по сравнению с двигателями с воспламенением от сжатия. Поэтому расход топлива двигателей с искровым зажиганием выше, чем у дизельных двигателей, как в энергетическом, так и в объемном выражении.

Бензиновые автомобили, оснащенные карбюраторными двигателями, были доступны до конца 1980-х годов. Сегодня двигатели с искровым зажиганием представляют собой двигатели с впрыском топлива, в основном оснащенные многоточечным впрыском топлива (MPFI, впрыск топлива во впускной канал). В 1990-х годах на рынке появились двигатели с непосредственным впрыском и искровым зажиганием с более высоким КПД и меньшим расходом топлива. Модели, использующие обедненное сжигание с избытком воздуха, также были представлены в 1990-х годах, но вскоре они исчезли с рынка. Двигатели с искровым зажиганием, как с прямым, так и с прямым впрыском, теперь основаны на стехиометрическом соотношении воздух / топливо и оснащены катализатором TWC.

Выбросы выхлопных газов двигателей с искровым зажиганием, использующих стехиометрическое соотношение воздух / топливо, можно эффективно контролировать с помощью трехкомпонентного катализатора (TWC). В TWC оксид углерода и несгоревшие углеводороды окисляются одновременно с восстановлением оксидов азота.С TWC достигается даже более чем 90% -ное сокращение выбросов CO, HC и NO x из двигателя, причем выбросы происходят в основном при холодном пуске или резком ускорении. Однако в некоторых условиях катализатор TWC может вызывать выбросы аммиака и закиси азота. TWC работают эффективно только в очень узком диапазоне лямбда, близком к стехиометрическому соотношению воздух / топливо, и поэтому TWC не могут использоваться в двигателях, работающих на обедненной смеси, таких как дизельные двигатели. Преимущество обедненной смеси будет заключаться в улучшении расхода топлива, но за счет увеличения выбросов NO x .Рециркуляция выхлопных газов (EGR) - одна из распространенных технологий, используемых для снижения выбросов NO x дизельных двигателей, она также используется в двигателях с искровым зажиганием. Для автомобилей с прямым впрыском и искровым зажиганием выбросы твердых частиц высоки, и поэтому могут потребоваться фильтры для твердых частиц.

Сегодня двигатели с искровым зажиганием менее чувствительны к топливу, чем двигатели более старых поколений, а абсолютная масса выбросов низка. Однако при холодном пуске, тяжелых условиях вождения и при низких температурах между видами топлива для всех автомобилей могут быть большие различия, как абсолютные, так и относительные.В прошлом карбюраторные двигатели были особенно чувствительны к топливу, например, возникали проблемы с управляемостью и паровыми пробками. Большинство автомобилей с бензиновым двигателем сегодня могут выдерживать как минимум до 10 об.% Этанола в Европе и США

.

ДИЗЕЛЬ - благодаря своему высокому КПД дизельные двигатели с воспламенением от сжатия являются ведущим источником энергии в транспортных средствах большой грузоподъемности из-за их высокого КПД. Сегодня дизельные двигатели становятся все более популярными и в легковых автомобилях. Устройства контроля выбросов и внутренние решения для двигателей имеют решающее влияние на выбросы выхлопных газов.Дизельные двигатели работают на обедненной смеси, что улучшает расход топлива, но за счет увеличения выбросов оксидов азота (NO x ). Выбросы NO x образуются из азота в воздухе при высоких температурах. Выбросы твердых частиц (ТЧ) - еще одна проблема дизельных двигателей.

Селективное каталитическое восстановление (SCR) и рециркуляция выхлопных газов (EGR) являются общими технологиями, используемыми для снижения выбросов NO x дизельных двигателей.EGR - это внутренняя технология двигателя, тогда как SCR - это устройство последующей обработки выхлопных газов с использованием восстановителя, такого как аммиак или мочевина. С помощью системы рециркуляции отработавших газов часть выхлопных газов возвращается в цилиндры двигателя, что снижает температуру сгорания и, как следствие, выбросы NO x . Высокий коэффициент рециркуляции отработавших газов может привести к проблемам с чистотой двигателя и увеличению выбросов твердых частиц. Катализатор окисления снижает выбросы летучих органических соединений. Фильтры твердых частиц эффективно снижают выбросы твердых частиц.

Ссылки

Чиба, Ф., Ичиноза, Х., Морита, К., Йошиока, М., Ногучи, Ю. и Цугагоши, Т. Влияние высокой концентрации этанола на двигатель SI

Дегальдо Р., Араужо А. и Фернандес В. (2007) Свойства бразильского бензина, смешанного с гидратированным этанолом, для технологии гибкого топлива. Технология переработки топлива 88 (2007) 365-368.

Выбросы (2010) Технический документ SAE 2010-01-1268.

Заявление

EMA. (2010) Техническое заявление по использованию кислородсодержащих бензиновых смесей в двигателях с искровым зажиганием.Ассоциация производителей двигателей. Январь 2010 г. http://www.enginemanufacturers.org/.

Кабасин Д. и др. (2009) Форсунки с подогревом для холодного пуска этанола. Технический документ SAE 2009-01-0615.

Лупеску, Дж., Чанко, Т., Ричерт, Дж. И Де Вриз, Дж. (2009) Обработка выбросов транспортных средств от сжигания E85 и бензина с помощью катализированных ловушек углеводородов. Общество Автомобильных Инженеров. Технический документ 2009-01-1080.

Мерфи, М. (1998) Варианты моторного топлива для дизельных двигателей тяжелых транспортных средств: свойства и спецификации топлива.Battelle.

Муртонен, Т., Аакко-Сакса, П., Куронен, М., Микконен, С. и Лехторанта, К., Выбросы от дизельных двигателей и транспортных средств большой мощности, использующих топливо FAME, HVO и GTL с DOC + POC и без него После лечения. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 2010: 2, стр. 147-166. Также как технический документ SAE 2009-01-2693. 20 шт.

Оуэн, К. и Коли, Т. (1995) Справочник по автомобильному топливу. Общество Автомобильных Инженеров. Варрендейл. ISBN 1-56091-589-7.

Запад, Б., Лопес, А., Тайсс, Т., Грейвс, Р., Стори, Дж. И Льюис, С. (2007) Экономия топлива и выбросы оптимизированного для этанола биоэнергетического автомобиля Saab 9-5. Технический документ SAE 2007-01-3994.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

40 CFR § 1065.655 - Химический баланс топлива, всасываемого воздуха и выхлопных газов. | CFR | Закон США

§ 1065.655 Химические балансы топлива, всасываемого воздуха и выхлопных газов.

Ссылка на поправку, опубликованную в 86 FR 34563, 29 июня 2021 г.

(а) Общие. Химические балансы топлива, всасываемого воздуха и выхлопных газов могут использоваться для расчета потоков, количества воды в их потоках и влажной концентрации компонентов в их потоках. Имея один расход топлива, всасываемого воздуха или выхлопных газов, вы можете использовать химические балансы, чтобы определить потоки двух других. Например, вы можете использовать химические балансы вместе с потоком всасываемого воздуха или топлива для определения потока исходных выхлопных газов. Обратите внимание, что для расчета химического баланса требуются измеренные значения расхода жидкости для выхлопных газов дизельного двигателя, если это применимо.

(b) Процедуры, требующие химического баланса. Нам требуются химические балансы, когда вы определяете следующее:

(1) Величина, пропорциональная общей работе, Вт

, когда вы решите определить выбросы, специфичные для тормозов, как описано в § 1065.650 (f).

(2) Необработанный молярный расход выхлопных газов либо из измеренного молярного расхода всасываемого воздуха, либо из массового расхода топлива, как описано в параграфе (f) этого раздела.

(3) Необработанный молярный расход отработавших газов на основе измеренного молярного расхода всасываемого воздуха и молярного расхода разбавленных отработавших газов, как описано в пункте (g) этого раздела.

(4) Количество воды в потоке сырых или разбавленных отработавших газов, χh3Oexh, когда вы не измеряете количество воды для корректировки количества воды, удаленной системой отбора проб. Поправка на удаленную воду в соответствии с § 1065.659.

(5) Расчетный общий поток разбавляющего воздуха, если вы не измеряете поток разбавляющего воздуха для корректировки фоновых выбросов, как описано в § 1065.667 (c) и (d).

(c) Методика химического баланса. Расчеты химического баланса включают систему уравнений, требующую повторения.Мы рекомендуем использовать компьютер для решения этой системы уравнений. Вы должны угадать начальные значения до трех величин: количество воды в измеряемом потоке, xh3Oexh, доля разбавляющего воздуха в разбавленных выхлопных газах, xdil / exh, и количество продуктов из расчета C1 на сухой моль измеренного сухого вещества. расход, xCcombdry. Вы можете использовать взвешенные по времени средние значения влажности воздуха для горения и влажности разбавляющего воздуха в химическом балансе; пока влажность воздуха для горения и разрежающего воздуха остается в пределах ± 0.0025 моль / моль их соответствующих средних значений за интервал испытаний. Для каждой концентрации выбросов, χ, и количества воды, xh3Oexh, вы должны определить их полностью сухие концентрации, xdry и xh3Oexhdry. Вы также должны использовать отношение атомарного водорода к углероду в топливной смеси, a, отношение кислорода к углероду, b, отношение серы к углероду, g, и отношение азота к углероду, d, при желании вы можете учесть жидкость для выхлопных газов дизельного двигателя (или другие жидкости, впрыскиваемые в выхлопную систему), если применимо. Вы можете вычислить a, b, g и d; основаны на измеренном составе топлива и дизельной выхлопной жидкости, или вы можете использовать значения по умолчанию, как описано в параграфе (e) этого раздела.Выполните следующие действия, чтобы составить химический баланс:

(1) Преобразуйте ваши измеренные концентрации, такие как xCO2meas, xNOmeas и xh3Oint, в сухие концентрации, разделив их на единицу минус количество воды, присутствующей во время соответствующих измерений; например: xh3OxCO2meas, xh3OxNOmeas и xh3Oint. Если количество воды, присутствующей во время «влажного» измерения, такое же, как неизвестное количество воды в потоке выхлопных газов, xh3Oexh, итеративно найдите это значение в системе уравнений.Если вы измеряете только общий NOX, а не NO и NO2 по отдельности, используйте хорошее инженерное решение, чтобы оценить разделение вашей общей концентрации NOX между NO и NO2 для химических балансов. Например, если вы измеряете выбросы от стехиометрического двигателя с искровым зажиганием, вы можете предположить, что весь NOX - это NO. Для двигателя с воспламенением от сжатия вы можете предположить, что ваша молярная концентрация NOX, xNOx, составляет 75% NO и 25% NO2. Для систем доочистки хранилища NO2 вы можете предположить, что xNOx составляет 25% NO и 75% NO2.Обратите внимание, что для расчета массы выбросов NOX вы должны использовать молярную массу NO2 для эффективной молярной массы всех разновидностей NOX, независимо от фактической доли NO2 в NOX.

(2) Введите уравнения из параграфа (c) (4) этого раздела в компьютерную программу для итеративного решения относительно xh3Oexh, xCcombdry и xdil / exh. Используйте хорошее инженерное решение, чтобы угадать начальные значения для xh3Oexh, xCcombdry и xdil / exh. Мы рекомендуем угадывать начальное количество воды, которое примерно вдвое превышает количество воды в вашем всасываемом или разбавляющем воздухе.Мы рекомендуем угадывать начальное значение xCcombdry как сумму измеренных вами значений CO2, CO и THC. Мы также рекомендуем угадывать начальное значение xdil / exh между 0,75 и 0,95, например 0,8. Повторяйте значения в системе уравнений до тех пор, пока самые последние обновленные предположения не будут находиться в пределах ± 1% от их соответствующих последних вычисленных значений.

(3) Используйте следующие символы и индексы в уравнениях для выполнения расчетов химического баланса в этом параграфе (c):

(4) Используйте следующие уравнения для итеративного решения относительно xdil / exh, xh3Oexh и xCcombdry:

xdil / exh = 1 − xraw / exhdry1 + xh3OexhdryEq.1065.655-1

xh3Oexh = xh3Oexhdry1 + xh3OexhdryEq. 1065.655-2

xCcombdry = xCO2dry + xCOdry + xTHCdry − xCO2dil · xdil / exhdry − xCO2int · xint / exhdryEq. 1065.655-3

xh3dry = xCOdry · (xh3Oexhdry − xh3Odil · xdil / exhdry) Kh3O-gas · (xCO2dry − xCO2dil · xdil / exhdry) Ур. 1065.655-4

xh3Oexhdry = α2 (xCoombdry − xTHCdry) + xh3Odil · xdil / exhdry + xh3Oint · xint / exhdry − xh3dryEq. 1065.655-5

xdil / exhdry = xdil / exh2 − xh3OexhEq. 1065.655-6

xint / exhdry = 12 · xO2int ((α2 − β + 2 + 2γ) (xCcombdry − xTHCdry) - (xCOdry − xNOdry − 2xNO2dry + xh3dry)) Ур.1065.655-7

xraw / exhdry = 12 ((α2 + β + δ) (xCcombdry − xTHCdry) + (2xTHCdry + xCOdry − xNO2dry + xh3dry)) + xint / exhdryEq. 1065.655-8

xO2int = 0.209820 − xCO2intdry1 + xh3OintdryEq. 1065.655-9

xCO2int = xCO2intdry1 + xh3OintdryEq. 1065.655-10

xh3Ointdry = xh3Oint1 − xh3OintEq. 1065.655-11

xCO2dil = xCO2dildry1 + xh3OdildryEq. 1065.655-12

xh3Odildry = xh3Odil1 − xh3OdilEq. 1065.655-13

xCOdry = xCOmeas1 − xh3OCOmeasEq. 1065.655-14

xCO2dry = xCO2meas1 − xh3OCO2measEq.1065.655-15

xNOdry = xNOmeas1 − xh3ONOmeasEq. 1065.655-16

xNO2dry = xNO2meas1 − xh3ONO2measEq. 1065.655-17

xTHCdry = xTHCmeas1 − xh3OTHCmeasEq. 1065.655-18

(5) Следующий пример представляет собой решение для xdil / exh, x, xh3Oexh и xCcombdry с использованием уравнений в параграфе (c) (4) этого раздела:

xdil / exh = 1−0,1841 + 35,371000 = 0,822 моль / моль

xh3Oexh = 35,371 + 35,371000 = 34,16 ммоль / моль xCcombdry = 0,0252 + 29,31000000 + 47,61000000−0,3711000 · 0.851−0,36 · 0,172 = 0,0249 моль / моль xh3dry = 29,3 · (0,034−0,012 · 0,851) 3,5 · (25,21000−0,3711000 · 0,851) = 8,5 мкмоль / моль xh3Oexhdry = 1,82 (0,0249−47,61000000) + 0,012 · 0,851 + 0,017 · 0,172 8,51000000 = 0,0353 моль / мольксдил / эксудри = 0,8221-0,034 = 0,851 моль / мольксинт / эксхдри = 12 · 0,206 (1,82-0,050 + 2 + 2 · 0,0003) (0,0249-47,61000000) -29,31000000-50,41000000-2 · 12,11000000 + 8,51000000 = 0,172 моль / моль / моль xO2int = 12 ((1,82 + 0,050 + 0,0001) (0,0249−47,61000000) + 2 · 47,61000000 + 29,31000000−12,11000000 + 8,51000000) + 0,172 = 0,184 моль / моль xO2int = 0,209820−0,0003751 + 17.221000 = 0,206 моль / моль x CO2int = 0,000375 · 10001 + 17,221000 = 0,369 ммоль / моль xh3Ointdry = 16,931−16,931000 = 17,22 ммоль / моль

xCO2dil = 0,3751 + 12,011000 = 0,371 ммоль / моль xh3Odildry = 11,871−11,871000 = 12,01 ммоль / моль xCOdry = 29,01−8,6011000 = 29,3 ммоль / моль xCO2dryl = 24,981−8.6011000 = 25,2 ммоль / моль xNO8dry = 50,01−4000 моль xNO8. = 12,1 ммоль / моль x THCdry = 461-34,161000 = 47,6 ммоль / моль

(d) Массовая доля углерода в топливе. Определите массовую долю углерода в топливе, wC, на основе свойств топлива, как определено в пункте (e) данного раздела, с учетом вклада жидкости выхлопных газов дизельного двигателя в a, b, g и d или любой другой жидкости, впрыснутой в выхлоп, если применимо.Рассчитайте wC, используя следующее уравнение:

wC = 1 · MC1 · MC + α · MH + β · MO + γ · MS + Δ · MNEq. 1065.655-19

Пример:

а = 1,8

б = 0,05

г = 0,0003

г = 0,0001

MC = 12,0107

MH = 1,00794

МО = 15,9994

МС = 32,065

МН = 14,0067

wc = 1 · 12,01071 · 12,0107 + 1,8 · 1,00794 + 0,05 · 15,9994 + 0,0003 · 32,065 + 0,0001 · 14,0067

wC = 0,8206

(e) Состав жидкого топлива и выхлопных газов дизельных двигателей.Определите состав топлива и жидких выхлопных газов дизельного двигателя, представленный буквами a, b, g и d, как описано в этом параграфе (e). При использовании измеренных свойств топлива или дизельной выхлопной жидкости необходимо определить значения для a и b; в любом случае. Если вы определяете состав на основе измеренных значений и значение по умолчанию, указанное в таблице 1 этого раздела, равно нулю, вы можете установить g и d равными нулю; в противном случае определите g и d (вместе с a и b) на основе измеренных значений. Определите массовые доли элементов и значения для a, b, g и d следующим образом:

(1) Для жидкого топлива используйте значения по умолчанию для a, b, g и d в таблице 1 этого раздела или определите массовые доли жидкого топлива для расчета a, b, g и d следующим образом:

(i) Определите массовые доли углерода и водорода в соответствии с ASTM D5291 (включенным в качестве ссылки в § 1065.1010). При использовании ASTM D5291 для определения массовых долей углерода и водорода в бензине (со смешанным этанолом или без него) следует принимать надлежащие инженерные решения для адаптации метода. Это может включать в себя консультации с производителем прибора о том, как тестировать топливо с высокой летучестью. Дайте массе летучих образцов топлива стабилизироваться в течение 20 минут перед началом анализа; если по прошествии 20 минут гиря все еще смещается, приготовьте новый образец. Повторно протестируйте образец, если массовые доли углерода, водорода и кислорода не составляют в сумме 100 ± 0.5%; если вы не измеряете кислород, вы можете предположить, что он имеет нулевую концентрацию для этой спецификации.

(ii) Определите массовую долю кислорода в бензине (со смешанным этанолом или без него) в соответствии с ASTM D5599 (включенным в качестве ссылки в § 1065.1010). Для всех других видов жидкого топлива определите массовую долю кислорода, используя хорошую инженерную оценку.

(iii) Определите массовую долю азота в соответствии с ASTM D4629 или ASTM D5762 (включенным посредством ссылки в § 1065.1010) для всех жидких топлив.Выберите правильный метод, исходя из ожидаемого содержания азота.

(iv) Определите массовую долю серы в соответствии с подразделом H этой части.

(2) Для газообразного топлива и выхлопной жидкости дизельного двигателя используйте значения по умолчанию для a, b, g и d в Таблице 1 этого раздела или используйте хорошую инженерную оценку, чтобы определить эти значения на основе измерений.

(3) Для непостоянных топливных смесей необходимо учитывать различные пропорции различных видов топлива. Это обычно относится к двухтопливным двигателям, но это также применимо, если выхлопная жидкость дизельного двигателя впрыскивается способом, который не является строго пропорциональным потоку топлива.Учет этих изменяющихся концентраций либо с помощью серийных измерений, которые обеспечивают усредненные значения, представляющие интервал испытаний, либо путем анализа данных непрерывных измерений массового расхода. Применение средних значений измерения партии обычно применяется к ситуациям, когда одна жидкость является второстепенным компонентом всей топливной смеси, например, двухтопливные двигатели с предварительным впрыском дизельного топлива, где масса пилотного топлива дизельного топлива составляет менее 5% от общего количества. топливная масса и впрыск дизельной выхлопной жидкости; в соответствии с хорошей инженерной оценкой.

(4) Рассчитайте a, b, g и d, используя следующие уравнения:

α = McMH · ∑j = 1Mm · j · wHj∑j = 1Mm · j · wCjEq. 1065.655-20

β = MCMO · ∑j = 1Mm · j · wOj∑j = 1Mm · j · wCjEq. 1065.655-21

γ = MCMS · ∑j = 1Mm · j · wSj∑j = 1Mm · j · wCjEq. 1065.655-22

δ = MCMN · ∑j = 1Mm · j · wNj∑j = 1Mm · j · wCjEq. 1065.655-23

Пример:

N = 1

j = 1

WHj = 0,1239

WCj = 0,8206

WOj = 0,0547

WSj = 0.00066

WNj = 0,000095

MC = 12,0107

MH = 1,00794

МО = 15,9994

МС = 32,065

МН = 14,0067

α − 12,0107 · 1 · 0,12391,00794 · 1 · 0,8206 β − 12,0107 · 1 · 0,054715,9994 · 1 · 0,8206

γ = 12,0107 · 1 · 0,0006632,065 · 1 · 0,8206 · δ = 12,0107 · 1 · 0,00009514,0067 · 1 · 0,8206

а = 1,799

б = 0,05004

г = 0,0003012

д = 0,0001003

Таблица 1 § 1065.655 - Значения по умолчанию a, b, g, d и WC

Топливо или впрыскиваемая жидкость атомарный водород,
кислород, сера и
отношения азота к углероду
CHαOβSγNδ
Масса углерода Фракция
, WC
г / г
Бензин Ч2.85O0S0N0 0,866
E10 Бензин Ч2.92О0.03S0N0 0,833
E15 Бензин Ch2.95O0.05S0N0 0,817
E85 Бензин Ch3.73O0.38S0N0 0,576
E100 Этанол Ч4О0.5С0Н0 0,521
M100 Метанол Ч5О1С0Н0 0,375
# 1 Дизель Ч2.93O0S0N0 0,861
# 2 Дизель Ч2.80O0S0N0 0,869
Сжиженный углеводородный газ Ч3.64O0S0N0 0,819
Природный газ Ch4.78 O0.016S0N0 0,747
Смеси остаточного топлива Должен определяться на основании измеренных свойств топлива, как описано в параграфе (d) (1) этого раздела.
Жидкость для выхлопных газов дизеля Ч27.85O7.92S0N2 0,065

(f) Расчетный молярный расход первичных отработавших газов на основе измеренного молярного расхода всасываемого воздуха или массового расхода топлива. Вы можете рассчитать молярный расход первичных выхлопных газов, из которого вы взяли пробы выбросов, n exh, исходя из измеренного молярного расхода всасываемого воздуха, н int, или измеренный массовый расход топлива, м топлива, и значения, рассчитанные с использованием химического баланса в пункте (c) этого раздела. Химический баланс должен основываться на концентрациях сырых выхлопных газов.Определите химический баланс в пункте (c) этого раздела с той же периодичностью, с которой вы обновляете и записываете, или n int или m топливо. Для лабораторных испытаний расчет молярного расхода первичных выхлопных газов с использованием измеренного массового расхода топлива действителен только для испытаний в установившемся режиме. См. § 1065.915 (d) (5) (iv) для применения к полевым испытаниям.

(1) Расход картера. Если двигатели не подлежат контролю картера в соответствии с нормативной частью, вы можете рассчитать необработанный поток выхлопных газов на основе n int или m топливо, используя одно из следующих средств:

(i) Вы можете измерить расход через вентиляционное отверстие картера и вычесть его из расчетного расхода выхлопных газов.

(ii) Вы можете оценить расход через вентиляционное отверстие картера путем инженерного анализа, если погрешность в ваших расчетах не повлияет отрицательно на вашу способность показать, что ваши двигатели соответствуют применимым стандартам выбросов.

(iii) Вы можете предположить, что расход вентиляции картера равен нулю.

(2) Расчет молярного расхода всасываемого воздуха. Рассчитать n exh на основе n int, используя следующее уравнение:

n · exh = n · int (1+ (xint / exhdry − xraw / exhdry) (1 + xh3Oexhdry)) Ур.1065.655-24

Пример:

xint / exhdry = 0,69021 моль / моль

xraw / exhdry = 1,10764 моль / моль

xh30exhdry = 107,64 ммоль / моль = 0,10764 моль / моль

n · exh = 3,780 (1+ (0,69021−1,10764) (1 + 0,10764)) n · exh = 6,066 моль / с (3) Расчет массового расхода топлива может использоваться только для стационарные лабораторные испытания. См. § 1065.915 (d) (5) (iv) для применения к полевым испытаниям. Рассчитано · exh на основе m · топлива с использованием следующего уравнения: n · exh = m · топливо · wc · (1 + xh3Oexhdry) Mc · xCcombdryEq.1065.655-25

(3) Расчет массового расхода жидкости. Этот расчет можно использовать только для лабораторных испытаний в стационарном состоянии. См. § 1065.915 (d) (5) (iv) для применения к полевым испытаниям. Рассчитать n exh на основе следующего уравнения:

n · exh = ∑j = 1Nm · j · wc · (1 + xh3Oexhdry) MC · xCcombdryEq. 1065.655-25

Пример:

N = 1

j = 1

wC = 0,869 г / г

MC = 12,0107 г / моль

xCcombdry = 99,87 ммоль / моль = 0.09987 моль / моль

xh30exhdry = 107,64 ммоль / моль = 0,10764 моль / моль

n · exh = 7,559 · 0,869 · (1 + 0,10764) 12,0107 · 0,09987

(g) Расчетный молярный расход первичных отработавших газов на основе измеренного молярного расхода всасываемого воздуха, молярного расхода разбавленных отработавших газов и химического баланса разбавленных. Вы можете рассчитать молярный расход первичных выхлопных газов, n exh, исходя из измеренного молярного расхода всасываемого воздуха, н int, измеренный молярный расход разбавленных отработавших газов, n dexh, и значения, рассчитанные с использованием химического баланса в пункте (c) этого раздела.Обратите внимание, что химический баланс должен основываться на концентрациях разбавленных выхлопных газов. Для расчетов непрерывного потока найдите химический баланс в параграфе (c) этого раздела с той же периодичностью, с которой вы обновляете, и записываете n int и n dexh. Это рассчитано n exh может использоваться для проверки степени разбавления ТЧ в соответствии с § 1065.546; расчет молярного расхода разбавляющего воздуха в поправке на фон в § 1065.667; и расчет массы выбросов в § 1065.650 (c) для веществ, которые измеряются в необработанных выхлопных газах.

(1) Расход картера. Если двигатели не подлежат контролю картера в соответствии с нормативной частью, рассчитайте поток первичных выхлопных газов, как описано в параграфе (e) (1) этого раздела.

(2) Расчет молярного расхода отработанного и всасываемого воздуха. Рассчитать n exh следующим образом:

n · exh = (xraw / exhdry − xint / exhdry) · (1 − xh3Oexh) · n · dexh + n · intEq. 1065.655-26

Пример:

xraw / exhdry = 0,1544 моль / моль

xint / exhdry = 0,1451 моль / моль

xh30 / exh = 32.46 ммоль / моль = 0,03246 моль / моль

п exh = (0,1544 - 0,1451) · (1 - 0,03246) · 49,02 + 7,930 = 0,4411 + 7,930 = 8,371 моль / с [73 FR 37331, 30 июня 2008 г., с поправками, внесенными в 73 FR 59334, 8 октября 2008 г .; 75 FR 23051, 30 апреля 2010 г .; 76 FR 57458, 15 сентября 2011 г .; 79 FR 23799, 28 апреля 2014 г .; 81 FR 74182, 25 октября 2016 г.]

Синтез специального топлива на основе оксиметиленового эфира (OME) посредством реакций трансацетализации

В области альтернативного дизельного топлива в настоящее время интенсивно исследуются так называемые оксиметиленовые эфиры (OME).В частности, ОМЭ типа CH 3 O (CH 2 O) n CH 3 с n = 3–5 демонстрируют многообещающие топливные свойства и характеристики горения с сильно уменьшенные частицы и выбросы NO x . В соответствии с их молекулярной структурой, OME могут быть получены из метанола, что позволяет реализовать стратегии устойчивого производства из CO 2 и возобновляемых ресурсов.По сравнению с метильными производными аналогичные соединения с высшими алкильными группами (оксиметилендиалкиловые эфиры, OMDAE) исследованы в гораздо меньшей степени. Таким образом, были изучены коммерчески доступные OMDAE, , т.е. соединений типа ROCH 2 OR, содержащих этильную, пропильную, бутильную и 2-этилгексильную группы. Кроме того, асимметричные соединения типа R 1 OCH 2 OR 2 были синтезированы из симметричных соединений с использованием реакций трансацетализации, катализируемых цеолитом BEA-25.OMDAE были охарактеризованы спектроскопическими и спектрометрическими методами, и были определены и сопоставлены несколько физико-химических, термодинамических и связанных с топливом данных. Несмотря на свои структурные особенности, такие как кислородсодержащий ацетальный фрагмент в основной цепи молекулы, все OMDAE проявляют свойства, аналогичные обычным дизельным топливам. На основе экспериментальных и аналитических данных описывается разработка инструментов для прогнозирования свойств простым методом регрессии.Кроме того, для соединений OMDAE исследуется пригодность моделирования группового вклада.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент... Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

% PDF-1.4 % 187 0 obj> эндобдж xref 187 815 0000000016 00000 н. 0000023155 00000 п. 0000023318 00000 п. 0000016596 00000 п. 0000023361 00000 п. 0000023568 00000 п. 0000034175 00000 п. 0000034252 00000 п. 0000034288 00000 п. 0000035308 00000 п. 0000036386 00000 п. 0000037344 00000 п. 0000038289 00000 п. 0000039255 00000 п. 0000040254 00000 п. 0000040476 00000 п. 0000040704 00000 п. 0000041245 00000 п. 0000041867 00000 п. 0000042785 00000 п. 0000042930 00000 н. 0000043072 00000 п. 0000043214 00000 п. 0000043349 00000 п. 0000043484 00000 п. 0000043622 00000 п. 0000043760 00000 п. 0000043898 00000 п. 0000044036 00000 п. 0000044178 00000 п. 0000044313 00000 п. 0000044461 00000 п. 0000044599 00000 п. 0000044737 00000 п. 0000044882 00000 п. 0000045024 00000 п. 0000045162 00000 п. 0000045297 00000 п. 0000045442 00000 п. 0000045580 00000 п. 0000045715 00000 п. 0000045853 00000 п. 0000045991 00000 п. 0000046129 00000 п. 0000046271 00000 п. 0000046409 00000 п. 0000046547 00000 п. 0000046701 00000 п. 0000046843 00000 п. 0000046981 00000 п. 0000047123 00000 п. 0000047265 00000 п. 0000047403 00000 п. 0000047541 00000 п. 0000047679 00000 п. 0000047817 00000 п. 0000047959 00000 п. 0000048097 00000 п. 0000048235 00000 п. 0000048370 00000 п. 0000048512 00000 п. 0000048647 00000 п. 0000048792 00000 п. 0000048927 00000 н. 0000049069 00000 н. 0000049204 00000 п. 0000049342 00000 п. 0000049480 00000 п. 0000049618 00000 п. 0000049756 00000 п. 0000049901 00000 н. 0000050052 00000 п. 0000050197 00000 п. 0000050339 00000 п. 0000050481 00000 п. 0000050616 00000 п. 0000050758 00000 п. 0000050903 00000 п. 0000051048 00000 п. 0000051196 00000 п. 0000051338 00000 п. 0000051486 00000 п. 0000051628 00000 п. 0000051766 00000 п. 0000051914 00000 п. 0000052059 00000 п. 0000052204 00000 п. 0000052352 00000 п. 0000052487 00000 п. 0000052622 00000 п. 0000052760 00000 н. 0000052908 00000 п. 0000053065 00000 п. 0000053203 00000 п. 0000053351 00000 п. 0000053489 00000 п. 0000053627 00000 п. 0000053765 00000 п. 0000053903 00000 п. 0000054041 00000 п. 0000054176 00000 п. 0000054311 00000 п. 0000054446 00000 п. 0000054581 00000 п. 0000054719 00000 п. 0000054857 00000 п. 0000054995 00000 п. 0000055133 00000 п. 0000055271 00000 п. 0000055409 00000 п. 0000055544 00000 п. 0000055682 00000 п. 0000055820 00000 п. 0000055958 00000 п. 0000056100 00000 п. 0000056242 00000 п. 0000056384 00000 п. 0000056522 00000 п. 0000056664 00000 п. 0000056806 00000 п. 0000056944 00000 п. 0000057089 00000 п. 0000057234 00000 п. 0000057376 00000 п. 0000057514 00000 п. 0000057656 00000 п. 0000057798 00000 п. 0000057940 00000 п. 0000058082 00000 п. 0000058220 00000 п. 0000058362 00000 п. 0000058500 00000 п. 0000058638 00000 п. 0000058776 00000 п. 0000058918 00000 п. 0000059060 00000 н. 0000059202 00000 п. 0000059344 00000 п. 0000059486 00000 п. 0000059628 00000 п. 0000059770 00000 п. 0000059915 00000 н. 0000060066 00000 п. 0000060236 00000 п. 0000060378 00000 п. 0000060520 00000 п. 0000060662 00000 п. 0000060807 00000 п. 0000060945 00000 п. 0000061115 00000 п. 0000061257 00000 п. 0000061402 00000 п. 0000061572 00000 п. 0000061714 00000 п. 0000061856 00000 п. 0000062001 00000 п. 0000062139 00000 п. 0000062277 00000 п. 0000062415 00000 п. 0000062557 00000 п. 0000062692 00000 п. 0000062830 00000 п. 0000062968 00000 н. 0000063110 00000 п. 0000063248 00000 н. 0000063386 00000 п. 0000063524 00000 п. 0000063672 00000 п. 0000063820 00000 п. 0000063958 00000 п. 0000064093 00000 п. 0000064231 00000 п. 0000064385 00000 п. 0000064527 00000 п. 0000064669 00000 н. 0000064811 00000 п. 0000064949 00000 п. 0000065087 00000 п. 0000065225 00000 п. 0000065376 00000 п. 0000065518 00000 п. 0000065669 00000 п. 0000065823 00000 п. 0000065961 00000 п. 0000066103 00000 п. 0000066245 00000 п. 0000066383 00000 п. 0000066525 00000 п. 0000066663 00000 п. 0000066805 00000 п. 0000066943 00000 п. 0000067085 00000 п. 0000067227 00000 п. 0000067365 00000 п. 0000067503 00000 п. 0000067645 00000 п. 0000067787 00000 п. 0000067929 00000 н. 0000068083 00000 п. 0000068234 00000 п. 0000068372 00000 п. 0000068510 00000 п. 0000068648 00000 п. 0000068799 00000 н. 0000068937 00000 п. 0000069075 00000 п. 0000069213 00000 п. 0000069351 00000 п. 0000069486 00000 п. 0000069624 00000 п. 0000069762 00000 п. 0000069900 00000 н. 0000070038 00000 п. 0000070173 00000 п. 0000070308 00000 п. 0000070446 00000 п. 0000070581 00000 п. 0000070719 00000 п. 0000070861 00000 п. 0000070996 00000 п. 0000071134 00000 п. 0000071272 00000 п. 0000071407 00000 п. 0000071545 00000 п. 0000071683 00000 п. 0000071821 00000 п. 0000071956 00000 п. 0000072094 00000 п. 0000072245 00000 п. 0000072383 00000 п. 0000072521 00000 п. 0000072659 00000 п. 0000072794 00000 п. 0000072929 00000 п. 0000073064 00000 п. 0000073202 00000 п. 0000073340 00000 п. 0000073478 00000 п. 0000073613 00000 п. 0000073751 00000 п. 0000073886 00000 п. 0000074024 00000 п. 0000074162 00000 п. 0000074300 00000 п. 0000074438 00000 п. 0000074576 00000 п. 0000074711 00000 п. 0000074849 00000 п. 0000074987 00000 п. 0000075122 00000 п. 0000075260 00000 п. 0000075398 00000 п. 0000075536 00000 п. 0000075674 00000 п. 0000075809 00000 п. 0000075944 00000 п. 0000076086 00000 п. 0000076221 00000 п. 0000076363 00000 п. 0000076501 00000 п. 0000076646 00000 п. 0000076788 00000 п. 0000076923 00000 п. 0000077074 00000 п. 0000077212 00000 п. 0000077350 00000 п. 0000077485 00000 п. 0000077623 00000 п. 0000077758 00000 п. 0000077896 00000 п. 0000078031 00000 п. 0000078169 00000 п. 0000078304 00000 п. 0000078442 00000 п. 0000078580 00000 п. 0000078715 00000 п. 0000078853 00000 п. 0000078998 00000 п. 0000079136 00000 п. 0000079271 00000 п. 0000079409 00000 п. 0000079544 00000 п. 0000079682 00000 п. 0000079820 00000 н. 0000079958 00000 н. 0000080096 00000 н. 0000080231 00000 п. 0000080376 00000 п. 0000080514 00000 п. 0000080649 00000 п. 0000080787 00000 п. 0000080932 00000 п. 0000081074 00000 п. 0000081209 00000 п. 0000081357 00000 п. 0000081499 00000 н. 0000081637 00000 п. 0000081775 00000 п. 0000081913 00000 п. 0000082048 00000 н. 0000082186 00000 п. 0000082321 00000 п. 0000082459 00000 п. 0000082594 00000 п. 0000082732 00000 н. 0000082874 00000 п. 0000083012 00000 п. 0000083150 00000 п. 0000083288 00000 п. 0000083423 00000 п. 0000083561 00000 п. 0000083699 00000 н. 0000083844 00000 п. 0000083982 00000 п. 0000084120 00000 п. 0000084255 00000 п. 0000084393 00000 п. 0000084531 00000 п. 0000084669 00000 п. 0000084807 00000 п. 0000084942 00000 п. 0000085077 00000 п. 0000085215 00000 п. 0000085350 00000 п. 0000085488 00000 п. 0000085630 00000 п. 0000085768 00000 п. 0000085906 00000 п. 0000086044 00000 п. 0000086182 00000 п. 0000086320 00000 п. 0000086458 00000 п. 0000086593 00000 п. 0000086728 00000 п. 0000086870 00000 п. 0000087008 00000 п. 0000087150 00000 п. 0000087288 00000 п. 0000087426 00000 п. 0000087564 00000 п. 0000087702 00000 п. 0000087840 00000 п. 0000087978 00000 п. 0000088116 00000 п. 0000088254 00000 п. 0000088392 00000 п. 0000088530 00000 п. 0000088665 00000 п. 0000088803 00000 п. 0000088941 00000 п. 0000089076 00000 п. 0000089211 00000 п. 0000089349 00000 п. 0000089484 00000 п. 0000089638 00000 п. 0000089773 00000 п. 0000089908 00000 н. 00000 00000 п. 00000

00000 п. 00000
00000 н. 00000

00000 п. 00000 00000 п. 00000 00000 п. 00000 00000 н. 00000 00000 п. 00000 00000 п. 00000

00000 п. 0000091436 00000 п. 0000091574 00000 п. 0000091712 00000 п. 0000091850 00000 п. 0000091985 00000 п. 0000092120 00000 н. 0000092258 00000 п. 0000092396 00000 п. 0000092531 00000 п. 0000092669 00000 п. 0000092804 00000 п. 0000092942 00000 н. 0000093080 00000 п. 0000093215 00000 п. 0000093350 00000 п. 0000093485 00000 п. 0000093623 00000 п. 0000093761 00000 п. 0000093896 00000 п. 0000094031 00000 п. 0000094166 00000 п. 0000094301 00000 п. 0000094436 00000 п. 0000094574 00000 п. 0000094712 00000 п. 0000094850 00000 п. 0000095004 00000 п. 0000095142 00000 п. 0000095277 00000 п. 0000095415 00000 п. 0000095553 00000 п. 0000095688 00000 п. 0000095830 00000 п. 0000095972 00000 п. 0000096114 00000 п. 0000096256 00000 п. 0000096398 00000 п. 0000096540 00000 п. 0000096682 00000 н. 0000096820 00000 н. 0000096958 00000 п. 0000097103 00000 п. 0000097241 00000 п. 0000097383 00000 п. 0000097525 00000 п. 0000097667 00000 п. 0000097809 00000 п. 0000097944 00000 п. 0000098089 00000 п. 0000098224 00000 п. 0000098362 00000 п. 0000098500 00000 н. 0000098642 00000 п. 0000098784 00000 п. 0000098926 00000 п. 0000099068 00000 н. 0000099210 00000 п. 0000099352 00000 н. 0000099506 00000 п. 0000099657 00000 п. 0000099792 00000 н. 0000099934 00000 н. 0000100076 00000 н. 0000100218 00000 н. 0000100356 00000 н. 0000100498 00000 н. 0000100643 00000 н. 0000100785 00000 н. 0000100927 00000 н. 0000101065 00000 н. 0000101213 00000 н. 0000101355 00000 п. 0000101490 00000 н. 0000101641 00000 н. 0000101779 00000 п. 0000101921 00000 н. 0000102059 00000 н. 0000102201 00000 п. 0000102355 00000 п. 0000102515 00000 н. 0000102660 00000 н. 0000102802 00000 н. 0000102937 00000 н. 0000103085 00000 н. 0000103230 00000 н. 0000103368 00000 н. 0000103510 00000 п. 0000103648 00000 н. 0000103786 00000 п. 0000103931 00000 н. 0000104079 00000 п. 0000104217 00000 п. 0000104359 00000 п. 0000104501 00000 н. 0000104643 00000 п. 0000104781 00000 н. 0000104926 00000 н. 0000105068 00000 н. 0000105206 00000 н. 0000105348 00000 п. 0000105486 00000 н. 0000105624 00000 н. 0000105762 00000 н. 0000105900 00000 н. 0000106042 00000 н. 0000106184 00000 п. 0000106322 00000 н. 0000106464 00000 н. 0000106606 00000 п. 0000106748 00000 н. 0000106886 00000 н. 0000107024 00000 н. 0000107169 00000 н. 0000107307 00000 н. 0000107442 00000 п. 0000107584 00000 н. 0000107729 00000 н. 0000107871 00000 п. 0000108013 00000 н. 0000108155 00000 н. 0000108303 00000 н. 0000108445 00000 н. 0000108583 00000 н. 0000108725 00000 н. 0000108863 00000 н. 0000108998 00000 н. 0000109140 00000 н. 0000109282 00000 п. 0000109424 00000 н. 0000109566 00000 п. 0000109704 00000 н. 0000109846 00000 н. 0000109991 00000 н. 0000110136 00000 п. 0000110278 00000 н. 0000110416 00000 н. 0000110561 00000 п. 0000110715 00000 н. 0000110857 00000 н. 0000110999 00000 н. 0000111141 00000 н. 0000111283 00000 н. 0000111425 00000 н. 0000111570 00000 н. 0000111721 00000 н. 0000111872 00000 н. 0000112010 00000 н. 0000112167 00000 н. 0000112312 00000 н. 0000112457 00000 н. 0000112595 00000 н. 0000112733 00000 н. 0000112875 00000 н. 0000113017 00000 н. 0000113159 00000 н. 0000113301 00000 н. 0000113443 00000 н. 0000113585 00000 н. 0000113723 00000 н. 0000113865 00000 н. 0000114010 00000 н. 0000114152 00000 н. 0000114290 00000 н. 0000114457 00000 н. 0000114602 00000 н. 0000114744 00000 н. 0000114886 00000 н. 0000115028 00000 н. 0000115170 00000 н. 0000115308 00000 н. 0000115450 00000 н. 0000115588 00000 н. 0000115736 00000 н. 0000115881 00000 н. 0000116023 00000 н. 0000116165 00000 н. 0000116300 00000 н. 0000116442 00000 н. 0000116584 00000 н. 0000116722 00000 н. 0000116860 00000 н. 0000116998 00000 н. 0000117152 00000 н. 0000117287 00000 н. 0000117429 00000 н. 0000117567 00000 н. 0000117709 00000 н. 0000117851 00000 н. 0000117986 00000 п. 0000118128 00000 н. 0000118270 00000 н. 0000118408 00000 н. 0000118553 00000 н. 0000118688 00000 н. 0000118823 00000 н. 0000118961 00000 н. 0000119099 00000 н. 0000119241 00000 н. 0000119379 00000 н. 0000119521 00000 н. 0000119659 00000 н. 0000119801 00000 н. 0000119939 00000 н. 0000120081 00000 н. 0000120223 00000 н. 0000120365 00000 н. 0000120503 00000 н. 0000120645 00000 н. 0000120783 00000 н. 0000120921 00000 н. 0000121059 00000 н. 0000121201 00000 н. 0000121343 00000 н. 0000121485 00000 н. 0000121623 00000 н. 0000121761 00000 н. 0000121899 00000 н. 0000122041 00000 н. 0000122179 00000 н. 0000122317 00000 н. 0000122459 00000 н. 0000122604 00000 н. 0000122746 00000 н. 0000122888 00000 н. 0000123030 00000 н. 0000123172 00000 н. 0000123314 00000 н. 0000123456 00000 н. 0000123598 00000 н. 0000123740 00000 н. 0000123882 00000 н. 0000124024 00000 н. 0000124166 00000 н. 0000124304 00000 н. 0000124446 00000 н. 0000124584 00000 н. 0000124726 00000 н. 0000124868 00000 н. 0000125010 00000 н. 0000125152 00000 н. 0000125294 00000 н. 0000125432 00000 н. 0000125574 00000 н. 0000125712 00000 н. 0000125857 00000 н. 0000125999 00000 н. 0000126141 00000 п. 0000126283 00000 н. 0000126428 00000 н. 0000126570 00000 н. 0000126712 00000 н. 0000126850 00000 н. 0000126988 00000 н. 0000127130 00000 н. 0000127272 00000 н. 0000127414 00000 н. 0000127562 00000 н. 0000127710 00000 н. 0000127848 00000 н. 0000127993 00000 н. 0000128131 00000 н. 0000128279 00000 н. 0000128427 00000 н. 0000128562 00000 н. 0000128707 00000 н. 0000128877 00000 н. 0000129015 00000 н. 0000129160 00000 н. 0000129302 00000 н. 0000129447 00000 н. 0000129589 00000 н. 0000129731 00000 н. 0000129873 00000 н. 0000130011 00000 н. 0000130149 00000 н. 0000130294 00000 н. 0000130436 00000 н. 0000130578 00000 н. 0000130716 00000 н. 0000130858 00000 н. 0000131000 00000 н. 0000131142 00000 н. 0000131284 00000 н. 0000131426 00000 н. 0000131571 00000 н. 0000131716 00000 н. 0000131858 00000 н. 0000132000 00000 н. 0000132142 00000 н. 0000132284 00000 н. 0000132426 00000 н. 0000132568 00000 н. 0000132710 00000 н. 0000132855 00000 н. 0000133000 00000 н. 0000133142 00000 п. 0000133280 00000 н. 0000133422 00000 н. 0000133564 00000 н. 0000133702 00000 н. 0000133844 00000 н. 0000133986 00000 н. 0000134128 00000 н. 0000134266 00000 н. 0000134430 00000 н. 0000134590 00000 н. 0000134732 00000 н. 0000134889 00000 н. 0000135031 00000 н. 0000135176 00000 п. 0000135333 00000 п. 0000135490 00000 н. 0000135635 00000 н. 0000135780 00000 н. 0000135918 00000 н. 0000136060 00000 н. 0000136198 00000 п. 0000136336 00000 н. 0000136481 00000 н. 0000136629 00000 н. 0000136774 00000 н. 0000136922 00000 н. 0000137057 00000 н. 0000137202 00000 н. 0000137350 00000 н. 0000137492 00000 н. 0000137640 00000 н. 0000137791 00000 н. 0000137936 00000 п. 0000138074 00000 н. 0000138225 00000 н. 0000138373 00000 н. 0000138521 00000 н. 0000138666 00000 н. 0000138814 00000 н. 0000138962 00000 н. 0000139110 00000 н. 0000139252 00000 н. 0000139394 00000 н. 0000139532 00000 н. 0000139674 00000 н. 0000139812 00000 н. 0000139954 00000 н. 0000140092 00000 н. 0000140234 00000 н. 0000140379 00000 н. 0000140521 00000 н. 0000140659 00000 н. 0000140797 00000 н. 0000140939 00000 п. 0000141084 00000 н. 0000141229 00000 н. 0000141371 00000 н. 0000141513 00000 н. 0000141655 00000 н. 0000141797 00000 н. 0000141942 00000 н. 0000142084 00000 н. 0000142232 00000 н. 0000142380 00000 н. 0000142515 00000 н. 0000142657 00000 н. 0000142792 00000 н. 0000142934 00000 н. 0000143072 00000 н. 0000143210 00000 н. 0000143348 00000 п. 0000143483 00000 н. 0000143621 00000 н. 0000143763 00000 н. 0000143901 00000 н. 0000144043 00000 н. 0000144181 00000 п. 0000144319 00000 п. 0000144461 00000 н. 0000144596 00000 н. 0000144734 00000 н. 0000144876 00000 н. 0000145014 00000 н. 0000145156 00000 н. 0000145298 00000 н. 0000145436 00000 н. 0000145574 00000 н. 0000145716 00000 н. 0000145873 00000 н. 0000146011 00000 н. 0000146153 00000 н. 0000146288 00000 н. 0000146430 00000 н. 0000146568 00000 н. 0000146706 00000 н. 0000146844 00000 н. 0000146986 00000 н. 0000147124 00000 н. 0000147262 00000 н. 0000147400 00000 н. 0000147535 00000 н. 0000147680 00000 н. 0000147815 00000 н. 0000147953 00000 н. 0000148091 00000 н. 0000148236 00000 п. 0000148378 00000 п. 0000148532 00000 н. 0000148674 00000 н. 0000148812 00000 н. 0000148950 00000 н. 0000149088 00000 н. 0000150412 00000 н. 0000153082 00000 н. 0000153139 00000 н. 0000153331 00000 н. 0000153464 00000 н. 0000153598 00000 н. 0000153708 00000 н. 0000153854 00000 н. 0000153960 00000 н. 0000154074 00000 н. 0000154187 00000 н. 0000154342 00000 н. 0000154447 00000 н. 0000154556 00000 н. 0000154709 00000 н. 0000154844 00000 н. 0000154981 00000 н. 0000155122 00000 н. 0000155227 00000 н. 0000155396 00000 н. 0000155553 00000 н. 0000155668 00000 н. 0000155817 00000 н. 0000155932 00000 н. 0000156081 00000 н. 0000156214 00000 н. 0000156335 00000 н. 0000156486 00000 н. 0000156637 00000 н. 0000156798 00000 н. 0000156959 00000 н. 0000157120 00000 н. 0000157271 00000 н. 0000157400 00000 н. 0000157547 00000 н. 0000157688 00000 н. 0000157839 00000 н. 0000157972 00000 н. 0000158116 00000 п. 0000158240 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 190 0 obj> поток x] gT˺m`9 # 9 "J (9dt, IT (c: 7 [wzjjj = Cz) -) u (ƩJ՜ Q [inatdDQD! Nb A> '1Y8 ~% orN ޗ621 vXe4eO & N 횱 hD} T vKW + ˟W E | ݟ? _ X) 7 _ $} Nb $ 59Gc9 (Ռ X (! Ud7.݌} dL} l:},} JXi] U7djq;

Моноэфир монометилового эфира этиленгликоля из рапсового масла в качестве нового биодизельного топлива

Разработан новый биодизель, названный моноэфиром монометилового эфира этиленгликоля из рапсового масла. У этого топлива на одну группу сложного эфира больше, чем у традиционного биодизеля. Топливо было синтезировано и структурно идентифицировано с помощью FT-IR и P 1P H ЯМР анализов. Результаты испытаний двигателя показывают, что когда тестируемый дизельный двигатель заправляется этим биодизелем вместо дизельного топлива 0 #, выбросы дыма при выходе из двигателя могут быть уменьшены на 25.0% –75,0%, выбросы CO могут быть сокращены на 50,0%, а выбросы несгоревших углеводородов значительно уменьшены. Однако выбросы NOx в целом заметно не меняются. Что касается характеристик сгорания, как давление в цилиндре двигателя, так и скорость его изменения в зависимости от угла поворота коленчатого вала в некоторой степени увеличиваются. Сложный моноэфир этиленгликоля и монометиловый эфир рапсового масла имеет гораздо более высокое цетановое число и более короткую задержку воспламенения, что приводит к самовоспламенению на 1,1 ° CA раньше, чем у дизельного топлива во время работы двигателя.Благодаря определенному количеству кислорода, содержащегося в новом биодизельном топливе, тепловой КПД двигателя повышается на 13,5–20,4% при работе на биодизеле по сравнению с дизельным топливом.

1. Введение

В последние годы растущее осознание полного истощения нефтяных запасов в ближайшем будущем и серьезного загрязнения атмосферы, вызванного автомобильной промышленностью, послужило поводом для проведения большого количества исследований в области экологически чистых альтернативных видов топлива для замены ископаемого топлива [1–3] . Одним из наиболее перспективных альтернативных источников энергии является биодизель.Биодизель содержит значительно меньше серы и азота, что делает топливо более экологически чистым, чем нефтяное топливо. Поскольку он является возобновляемым и доступен во всем мире, у него есть светлое будущее для практического применения. Традиционный биодизель представлял собой метиловый эфир растительного масла, который получают путем переэтерификации растительных масел, таких как рапсовое масло, арахисовое масло и соевое масло, с метанолом. Многие исследования показали, что такой биодизель, содержащий определенное количество кислорода, может привести к значительному снижению выбросов выхлопных газов дизельных двигателей [4–6].Таким образом, это было названо зеленым топливом для дизельных двигателей. Однако, поскольку он имеет только одну сложноэфирную группу (то есть два атома кислорода, присутствующие в каждой молекуле сложного моноэфира), содержание кислорода в обычном биодизельном топливе сравнительно низкое. Следовательно, сокращение выбросов дыма не так значительно, как ожидалось в дизельных двигателях при смешивании с дизельным топливом. Эксперименты показали, что степень снижения выбросов дыма из двигателя коррелирует с содержанием кислорода в топливе. Чтобы усилить эффект традиционного биодизеля в снижении образования дыма в двигателе, в его молекулу была предпринята попытка введения другой эфирной группы.Рапс в основном выращивают в Китае, а рапсовое масло - это растительное масло, широко используемое в пищу. Таким образом, в данной работе синтезирован новый тип биодизеля - моноэфир монометилового эфира этиленгликоля из рапсового масла. В этом исследовании основное внимание уделяется его эффективности в снижении выбросов выхлопных газов и сгорания двигателя.

2. Экспериментальная часть
2.1. Получение и структурный анализ

Новый моноэфир рапсового масла был синтезирован с использованием коммерческого рафинированного рапсового масла и монометилового эфира этиленгликоля в качестве реагентов.Первоначально отобранное рапсовое масло было обработано путем экстракции этанолом в качестве растворителя при температуре 90 ° C для удаления незначительных количеств органических жирных кислот. Затем его очищали в условиях вакуума. Анализ FT-IR подтвердил отсутствие пика поглощения вибрации (–OH) в области 3200–3600 см -1 , что указывает на то, что в обработанном рапсовом масле было мало жирных кислот и этанола (рис. 1, таблица 1). .

6 903 9035

Химические вещества Плотность / кг · м −3 Точка кипения / ° C Молекулярная масса Стандартное
909–914 - - состояние праймеров
Монометиловый эфир этиленгликоля 965.0 134 76,10 аналитически чистый
Абсолютный этанол 789–791 78 46,07 аналитически чистый
Potassa
химически чистый


Последующую реакцию переэтерификации проводили в колбе с бескислотным рапсовым маслом объемом 600 мл и монометиловым эфиром этиленгликоля объемом 210 мл при температуре 65 ° C с использованием 0.6% КОН в качестве катализатора. По завершении реакции, которая длилась приблизительно 2 часа, сырой продукт сначала нейтрализовали разбавленным раствором HCl и отделяли от водной фазы. Затем его очищали в вакууме для удаления монометилового эфира этиленгликоля, оставшегося в сложноэфирной фазе. Наконец, он был высушен с использованием агента CaCl 2 [7].

Гель-проникающая хроматография (ГПХ) может помочь одновременно определить содержание диглицеридов, триглицеридов, глицерина и жирных кислот в метиловом эфире в процессе реакции переэтерификации с помощью детектора показателя преломления.Основным компонентом рапсового масла является сложный эфир глицерина жирной кислоты, среднечисловая молекулярная масса которого составляет примерно 1426 или около того. Это соответствует известному составу рапсового масла. После переэтерификации пик сложного эфира жирной кислоты (Mw 1426) почти исчез, что означает, что глицериды жирных кислот были полностью преобразованы в сложный эфир жирной кислоты (биодизель). Соответственно, появились пики среднечисленной молекулярной массы 564 и 338 (рисунок 2, таблица 2).

9035 905 905 622 905604

Пик Mn MP RT / мин Площадь / мВсек Пиковая площадь /%
2713 2649 23.363 4041 0.55
II 1426 1382 24.921 696199 5 9767 1,34
IV 835 893 25.931 9626 1,32
V 56905 VI 342 27.364 3920 0,54

Рапсовое масло Моноэфир I 110905 I 110905 176060 16,29
II 564 525 26,858 365764 33,83
III

(a) рапсовое масло
(b) моноэфир рапсового масла
(a) рапсовое масло
(b) моноэфир рапсового масла
9.2. Испытание двигателя

Одноцилиндровый четырехтактный дизельный двигатель DI с водяным охлаждением был адаптирован для выполнения определения выбросов выхлопных газов и характеристик сгорания. Технические параметры двигателя представлены в Таблице 3. Индикатор дымности AVL DiSmoke 4000 использовался для регистрации количества дыма в коэффициенте ослабления, а онлайн-анализатор выбросов выхлопных газов использовался для исследования выбросов NOx, CO и HC. Устройство для калибровки угла и датчик давления Kistler использовались для измерения угла поворота коленчатого вала и давления в цилиндре.Для обработки данных использовалась система сбора и анализа данных CS20000 [8].

903 905 905

Параметр Величина Параметр Величина

Отверстие 100 115 мм Номинальная мощность 11 кВт
Длина шатуна 190 см Камера сгорания форма
Рабочий объем 0.903 л Степень сжатия 18

Для сравнительного исследования было использовано дизельное топливо 0 #, соответствующее национальным техническим характеристикам Китая, и названное B0. B0 смешивали с моноэфиром рапсового масла (B100) в пропорции 1: 1 по объему, чтобы исследовать влияние смеси (B50) на выбросы выхлопных газов из двигателя и характеристики сгорания [9–12].

Испытания двигателя проводились при следующих условиях: температура окружающей среды 23 ° C, влажность 71%, температура водяного охлаждения двигателя 70 ° C.В эксперименте, когда двигатель достиг стабильной работы в фиксированном установившемся режиме, необходимые определения были сделаны в соответствии с определенными четко определенными процедурами.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Химическая структура

На рис. 3 и в таблице 4 перечислены основные частоты поглощения, отображаемые в ИК-спектре, полученные для нового моноэфира рапсового масла. Пиков поглощения выше 3100 см -1 обнаружено не было, что свидетельствует об отсутствии гидроксильной группы (–ОН) в молекулах синтезированного продукта.Таким образом, легко подтвердить, что продукт представляет собой сложный эфир с простой эфирной группой. Рисунок 4 и таблица 5 иллюстрируют собранные данные P 1P H ЯМР. Химический сдвиг 5,359 м.д. принадлежал протонам, присоединенным к группе C = C в молекулах моноэфира рапсового масла, а химический сдвиг 4,228, 3,596 и 3,395 м.д. соответственно принадлежал протонам, присутствующим в группе –COOCH 2 CH 2 OCH 3 в порядке слева направо. Пики в области химического сдвига ниже 2.771 ppm все были отнесены к протонам жирных групп (–R) и другим соединениям нежирных эфиров. Таким образом, химическая структура нового полученного моноэфира рапсового масла была легко подтверждена как RCOOCH 2 CH 2 OCH 3 .

8 29571 с с CH ) n ()

Частота / см -1 Групповая принадлежность Тип вибрации Прочность

–CHB 3B , –CHB 2B B asB с
2854,56 –CHB 3B , –CHB 2B
1740,36 C = O s
1461,59 –CHB 2B м
м
13905
1244.91 C – O – C B asB м
1174,62 C – O – C B sB м
72290
72290 - w

пиковое значение 0

пиковое расщепление
Площадь пика / число протонов

5.359 квартет 6,4 1,001 / -
4,228 триплет 3,6 0,78 / 2
3,396 триплет синглет - 0,99 / 3
<2,771 еще - еще




2. Выбросы выхлопных газов

Два типа режимов работы двигателя, работающих при 1400 и 2000 об / мин, соответственно, были выбраны для изучения изменений выбросов выхлопных газов при различных средних эффективных давлениях тормозов (BMEP). На рис. 5 показано влияние нового моноэфира рапсового масла на выбросы дыма из двигателя при 1400 и 2000 об / мин соответственно. Очевидно, что в эксперименте было достигнуто значительное уменьшение дымовыделения. Когда двигатель B100 сгорел при частичной нагрузке при 1400 об / мин, наблюдалось относительное снижение дымовыделения на 25.0% –56,5% в пределах испытанного диапазона частичных нагрузок по сравнению с B0. Для B50 также было получено снижение на 25,9–75,0%. При 2000 об / мин снижение на 43,5–72,2% и 25,0–38,8% было достигнуто, соответственно, для B100 и B50 в пределах испытанного диапазона частичной нагрузки. Как кислородсодержащее топливо, содержащее более 10% кислорода, молекула биодизеля не содержит ароматических углеводородов. Кроме того, его углеводородное соотношение (C / H) намного меньше, чем у насыщенных углеводородов. Емкость по кислороду может быть улучшена за счет локальной гипоксии и дыма, образующегося в основном при диффузионном сгорании.Таким образом, добавление биодизеля может увеличить сгорание предварительно смешанного топлива и уменьшить диффузионное сгорание, особенно в областях с высокой концентрацией топлива, уменьшая сгорание кислородного топлива и тем самым уменьшая выбросы сажи.


(a) 1400 об / мин
(b) 2000 об / мин
(a) 1400 об / мин
(b) 2000 об / мин

Рисунок 6 показывает, что выбросы CO заметно снижаются при скорости 1400 и 2000 об / мин . При 1400 об / мин выбросы CO снизились на 25.0% –33,3% при сжигании тестируемого двигателя В100; немного большее снижение произошло для B50 с B0. Подобно изменяющейся схеме при 2000 об / мин, выбросы CO были снижены на 16,0–50,0%, когда двигатель сжигал B100; немного большее снижение также наблюдалось для B50 с дизельным топливом. Из-за низкой теплотворной способности биодизеля при высокой нагрузке и низкой температуре в цилиндре сгорания недостаточно. Другое объяснение увеличения выбросов CO может заключаться в том, что богатые нефтью области могут образовываться, когда горение начинает ухудшаться, вызывая постепенное увеличение выбросов CO.


(a) 1400 об / мин
(b) 2000 об / мин
(a) 1400 об / мин
(b) 2000 об / мин

На рисунке 7 показаны результаты NOx при различных BMEP при 1400 и 2000 об / мин. соответственно. Очевидно, выбросы NOx в целом заметно не изменились. Это происходит из-за большего количества кислорода в смеси при небольшой нагрузке для дизельных двигателей и более низкой температуры в камере сгорания, вызывающей меньшие выбросы NOx и более низкую температуру газа. Биодизель имеет высокое цетановое число и короткую задержку воспламенения; однако существует тенденция к сокращению выбросов NOx.При повышенном сгорании максимальная температура также увеличивается в камере сгорания, что является основным фактором, способствующим увеличению производства и выбросов NOx. В результате NOx биодизеля немного меньше, чем у дизельного топлива при 2200 об / мин.


(a) 1400 об / мин
(b) 2000 об / мин
(a) 1400 об / мин
(b) 2000 об / мин

Влияние моноэфира рапсового масла на несгоревшие выбросы углеводородов при 1400 и 2000 об / мин также были исследованы в эксперименте.Выбросы углеводородов на уровнях от 8–13 частей на миллион, когда двигатель работал на дизельном топливе, упали до 1–3 частей на миллион при заправке смесью. Однако, когда двигатель сжигал B100, количество несгоревших углеводородов увеличивалось до тех же уровней, что и у чистого дизельного топлива. Изменение колебалось с увеличением BMEP. Это может быть связано с более низкой теплотой сгорания биодизеля при смешивании с дизельным топливом. Уменьшена задержка воспламенения, что привело к уменьшению тепловыделения в процессе сгорания. Таким образом, температура газа начинает все больше падать, вызывая утолщение закалочного слоя в камере.Поскольку топливо закалочного слоя не испаряется, большее количество несгоревших углеводородов не участвует в горении по мере увеличения толщины закалочного слоя. Когда количество несгоревших УВ становится больше, чем количество уменьшенной части УВ из-за дополнительного кислорода из оксигенированного топлива, выбросы УВ увеличиваются.

3.3. Характеристики сгорания

На рисунке 8 показаны результаты испытаний давления в цилиндре, когда тестируемый дизельный двигатель сжигал три топлива при 1400 и 2000 об / мин. Под BMEP 0.Заметно увеличилось давление в цилиндрах двигателя 14 МПа и частоты вращения 1400 об / мин. Это произошло, когда двигатель работал на B100 вместо эталонного дизельного топлива. Пиковое давление в цилиндре было увеличено примерно на 2,0% при сжигании B100. Пиковое давление также увеличивалось при сжигании B50. При замене биодизеля на B0 задержка зажигания двигателя явно сократилась. Новое биодизельное топливо спонтанно воспламенилось примерно при 1,1 ° CA раньше, чем B0. Под BMEP 0.70 МПа и скорость 2000 об / мин, эти замечательные изменения также явно произошли, как отчетливо показано на рисунке. Задержка зажигания двигателя была на 1,5 ° С короче, чем у дизельного топлива. Пиковое давление в цилиндрах также увеличилось примерно на 6,9% при использовании нового биодизельного топлива. Это связано с тем, что B100 с высоким содержанием кислорода имеет большее количество предварительно смешанного сгорания, чем B0, что означает, что его выделяемое тепло настолько сконцентрировано, что повышается максимальное давление в цилиндре.


(а) BMEP = 0.14 МПа (1400 об / мин)
(б) BMEP = 0,70 МПа (2000 об / мин)
(a) BMEP = 0,14 МПа (1400 об / мин)
(б) BMEP = 0,70 МПа (2000 об / мин)

На рисунке 9 показаны скорости изменения давления в цилиндре двигателя при угле поворота коленчатого вала при 1400 и 2000 об / мин соответственно. Два графика ясно показывают, что скорость изменения давления в цилиндре немного увеличилась в режимах работы двигателя (a) и (b), когда в дизельном двигателе сгорел B100. Это означает, что скорость сгорания нового биодизеля в дизельном двигателе увеличилась, а продолжительность сгорания была короче, чем у дизельного топлива.Эти две цифры также ясно показывают, что новый биодизель начал гореть раньше, чем дизельное топливо.


(а) BMEP = 0,14 МПа (1400 об / мин)
(б) BMEP = 0,70 МПа (2000 об / мин)
(а) BMEP = 0,14 МПа (1400 об / мин)
(б) BMEP = 0,70 МПа (2000 об / мин)

На рисунке 10 показана скорость тепловыделения дизельного двигателя, работающего на биодизельном топливе, дизельном топливе и их смеси. В двух режимах скорость тепловыделения увеличивалась, когда биодизель заменял эталонное дизельное топливо во время эксперимента.На режиме (а) изменения скорости тепловыделения не наблюдалось. Это указывает на то, что скорость сгорания нового моноэфира рапсового масла в камере сгорания дизельного двигателя была намного выше, чем у дизельного топлива, вероятно, потому, что кислород, содержащийся в новом биодизельном топливе, способен ускорять сгорание двигателя. Кривые на двух рисунках также ясно показывают, что новый биодизель начал гореть раньше, чем дизельное топливо. Это означает, что цетановое число нового биодизеля выше, чем у дизельного топлива с CN45 до CN50, используемого в настоящее время в Китае.Это более высокое цетановое число, вероятно, связано с тем, что введенная эфирная группа в биодизельное топливо легче окисляется. Биодизельное топливо также выделяет больше тепла в определенный момент времени, повышая температуру, тем самым ускоряя окисление топлива. Цетановое число нового биодизеля определяется в лаборатории.


(а) BMEP = 0,14 МПа (1400 об / мин)
(б) BMEP = 0,70 МПа (2000 об / мин)
(а) BMEP = 0,14 МПа (1400 об / мин)
(б) BMEP = 0.70 МПа (2000 об / мин)

Рисунок 11 демонстрирует улучшенный тепловой КПД двигателя, когда в эксперименте биодизельное топливо и смесь биодизель-дизельное топливо заменяли эталонное дизельное топливо. Значительное увеличение теплового КПД двигателя на 13,5–20,4% наблюдалось, когда в испытанном двигателе использовалось новое биодизельное топливо вместо дизельного топлива при 1400 об / мин. Аналогичный результат был достигнут при 2000 об / мин. Это можно объяснить тем, что новый биодизель содержит определенное количество кислорода, который способствует более полному сгоранию биодизеля, чем дизельное топливо.


(a) 1400 об / мин
(b) 2000 об / мин
(a) 1400 об / мин
(b) 2000 об / мин
4. Выводы
(1) Новое биодизельное топливо, названное моноэфиром этилена из рапсового масла. монометиловый эфир гликоля, который содержит больше кислорода, чем традиционный алкиловый эфир рапсового масла, был подготовлен и структурно идентифицирован. (2) Когда дизельный двигатель заправляется этим моноэфиром рапсового масла и его смесью с дизельным топливом в пропорции 1: 1 по объему выбросы выхлопных газов из двигателя, таких как дым и CO, могут быть существенно уменьшены в режимах частичной нагрузки.Однако выбросы NOx в целом существенно не меняются. (3) Когда дизельный двигатель работает на новом биодизельном топливе вместо дизельного топлива, как давление в цилиндре двигателя, так и скорость его изменения в зависимости от угла поворота коленчатого вала увеличиваются до некоторой степени. Биодизельное топливо имеет гораздо более высокое цетановое число и более короткую задержку воспламенения, чем дизельное топливо, и поэтому воспламеняется раньше во время работы дизельного двигателя. (4) Сгорание нового моноэфира рапсового масла может привести к немного более высокой скорости тепловыделения, чем дизельное топливо.Использование нового биодизельного топлива может значительно улучшить термический КПД моторного тормоза из-за особого содержания в нем кислорода.
Благодарность

Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 50976125).

Восстановление загрязненной дизельным топливом почвы с применением противопожарной пены

Удаление дизельного топлива

Вымывание нефтепродуктов из почвы под действием огнетушащих веществ связано не только с типом используемого вещества, но и с химические свойства и физическая структура субстрата.Наиболее эффективно дизельное топливо удалялось из всех исследуемых типов грунтов 2% -ным раствором агента Det, вымывавшим от 30 до 75% нефти из исследуемых грунтов. Это может быть связано с использованием композиции, содержащей поверхностно-активные вещества, которые смачивают, эмульгируют и растворяют водоотталкивающие загрязнения. В результате частицы были удалены из зерен почвы. Было обнаружено, что эффективность удаления масла, полученная в этом исследовании, находится в соответствии с существующей литературой.В исследовании 29 вымывание масла с использованием раствора неионогенного поверхностно-активного вещества Tween-20 составило 18%, в то время как использование системы поверхностно-активное вещество / этиленгликоль увеличило эффективность удаления дизельного топлива до 62% 30 . Было обнаружено, что для анионного поверхностно-активного вещества дополнительные количества этиленгликоля могут снизить эффект удаления масла. Они обнаружили, что для анионного поверхностно-активного вещества увеличение добавления этиленгликоля может уменьшить эффект удаления масла. Следовательно, количество этиленгликоля в AFFF 3% важно для эффективности выщелачивания.Кроме того, AFFF 3%, несмотря на большую способность снижать поверхностное натяжение воды, обладает довольно плохими смачивающими и эмульгирующими свойствами, что не позволяет эффективно удалять гидрофобные загрязнители, такие как дизельное топливо. Наибольшая эффективность очистки наблюдалась у субстрата П с высоким содержанием торфа. Этот эффект можно объяснить уменьшением межфазного натяжения между дизельным топливом / грязью, вызванным раствором моющего средства, и уменьшением угла смачивания гидрофобной поверхности.Это приводит к снижению адгезии загрязнения к почве, солюбилизации липофильных веществ в ядре мицелл и увеличению их подвижности в очень узких промежутках между скелетом почвы. Структура почвы также важна, то есть размер частиц.

Испытания были повторены 7 раз для каждой системы грунт / раствор, и среднее стандартное отклонение составило 4,85%. Коэффициент корреляции Пирсона ( r = 0,886) показал, что удаление масла из почвы значимо положительно коррелировало с типом промывочного раствора.Значение статистической значимости ( p ) было равно 0,046. Результаты удаления дизельного топлива из исследуемых грунтов представлены на рис. 1.

Рисунок 1

Эффективность выщелачивания дизельного топлива из почв исследуемыми растворами.

Биодеградация

Респирометрические испытания на биоразложение были проведены на образцах торфяных, рендзиновых и песчаных почв, загрязненных дизельным топливом. Сравнивалась потребность в кислороде в сырых образцах и в системах, содержащих пенные растворы.Наибольшая скорость потребления кислорода наблюдалась в образцах с добавлением растворов Wet 1% и Det 2%. Наименее эффективный процесс был обнаружен в образце с 3% -ным раствором AFFF, содержащим фторированные ПАВ, которые труднее поддаются биологическому разложению и долго сохраняются в окружающей среде.

Полученные результаты подтвердили, что в присутствии огнегасящей среды, менее подверженной биоразложению, процесс ремедиации был менее эффективным, чем в случае использования противопожарного состава, содержащего вещества, не токсичные для микроорганизмов и легко биоразлагаемые.Токсичность поверхностно-активного вещества - важный фактор, который может отрицательно повлиять на биоразложение нефти и нефтяных углеводородов. Высокая концентрация поверхностно-активных веществ может подавлять рост микробов в почве, богатой органическими веществами 3,24 . Процесс ремедиации почвенного субстрата с добавлением агентов Det 2% и Wet 1% был явно лучше, чем с AFFF 3% (рис. 2). В 3% растворе AFFF содержатся фторированные ПАВ и растворители, которые могут быть токсичными для микроорганизмов и подавлять их биологическую активность.Процесс биодеградации анализируемых поллютантов протекал быстрее в почве с меньшим количеством органического вещества (тип R), чем в торфяной почве (тип P). Это можно объяснить высоким содержанием органических веществ в субстрате P, который является более предпочтительным источником энергии для микроорганизмов, чем соединения нефти и поверхностно-активные вещества. Кроме того, следует помнить, что углеводородные вещества со структурой, аналогичной нефтяным соединениям, могут естественным образом встречаться в почве, а также разлагаться, трансформироваться и биоаккумулироваться. 31 .Различие в биодеградации нефти в почве также связано с процессом сорбции загрязняющих веществ и их иммобилизации. Биоразложение углеводородов, сорбированных на частицах почвы, менее эффективно, чем разложение углеводородов в жидкой фазе и фазе NAPL 32 . Следовательно, большее удержание жидкости приводит к более высокому потреблению кислорода для биоразложения дизельного топлива в почве (типы P и R). Все тесты были повторены 5 раз. Биоразложение дизельного топлива сильно коррелирует с типом огнетушащего или диспергирующего агента, используемого для восстановления почвы ( r = 0.947, п. = 0,035). Результаты испытаний представлены на рис. 2.

Рис. 2

Биоразложение дизельного топлива раствором пожаротушения или диспергатором.

Содержание нефтепродуктов

Чтобы оценить ход процесса восстановления почвы, концентрации загрязняющих веществ были проанализированы через 30 и 60 дней после загрязнения. Качественные и количественные исследования углеводородов в почвах проводились по стандартным методикам.Уровень обнаружения углеводородов в почве этими методами был ниже 0,010 мг / кг. Для результатов каждого из анализируемых веществ была рассчитана расширенная неопределенность для уровня достоверности, равного 95% 26,27,28 .

Сравнение содержания углеводородов в почве сразу после загрязнения (10 мл / кг), а затем через 30 и 60 дней позволяет сделать вывод, что в результате процесса ремедиации количество нефтепродуктов значительно сократилось. Основным механизмом очистки почвы было испарение углеводородов.Как через 30, так и через 60 дней после заражения в почве с более высоким содержанием органических веществ (почва P) наблюдалась примерно в 3 раза более высокая концентрация минерального масла. Такие результаты также могут быть связаны с физическими параметрами грунта, например пористостью, а также с наличием других источников углерода (содержания органического вещества), предпочитаемых микроорганизмами. Нефтяные углеводороды в почве не являются единственным источником углерода и энергии, и процесс их биоразложения не всегда приводит к полной деградации (минерализации) органических загрязнителей.Фактически, микроорганизмы трансформируют вещества посредством метаболических или ферментативных реакций, которые основаны на двух процессах: росте и обмене веществ. При росте органический загрязнитель используется как единственный источник углерода и энергии. Другой процесс разложения - кометаболизм - определяется как метаболизм органического соединения в присутствии субстрата для роста, который используется в качестве основного источника углерода и энергии. Помимо вышеупомянутых процессов биоразложения, когда загрязняющее соединение используется в качестве источника углерода или соединение подвергается ферментативной атаке, но не используется в качестве источника углерода (кометаболизм), исследователи биоремедиации выделяют еще один путь удаления из почвенной матрицы - загрязнение принимается. и концентрируется внутри организмов (биоаккумуляция) 33 .

Наличие в загрязненных почвах веществ, содержащих поверхностно-активные вещества, привело к несколько меньшему (около 5%) остатку дизельного топлива в исследуемых образцах. Наименьшее содержание углеводородов наблюдалось в образцах с влажностью 1%. Это средство пожаротушения содержит поверхностно-активные вещества, полученные из возобновляемого сырья. Исследование Картика 34 также показало, что алкилполиглюкозид (биосурфактант) позволяет удалять от 10% до 50% масла. Уровни содержания минерального масла через 30 дней после загрязнения в различных типах почв показаны на рис.3.

Рисунок 3

Содержание минерального масла в почве через 30 дней после заражения (B - штаммы бактерий).

На основании исследования содержания углеводородов в почве P и R, загрязненной дизельным топливом, через 30 дней наблюдалась значительная потеря загрязнения за счет испарения. Пористые материалы с более крупными частицами блокировали большее испарение дизельного топлива по сравнению с частицами более мелкого размера. Это доказывает, что улетучивание дизельного топлива зависит от среднего размера зерен пористой среды 35 .Влияние структуры почвы и ее состава на эффективность выщелачивания дизельным топливом также наблюдали другие исследователи 34 .

В почве P было обнаружено более высокое содержание минеральных масел, чем в почве R. Вероятно, это связано с различной структурой этих почв и их способностью удерживать жидкости в пористой структуре. Внесение штаммов бактерий в загрязненные почвы способствует разложению минерального масла. Средние результаты концентрации минерального масла в исследуемых образцах показаны на рис.3. Коэффициент корреляции ( r ) показал сильную взаимосвязь между содержанием минерального масла и присутствием микроорганизмов и средств пожаротушения в семи почвенных системах ( r = 0,952, p = 0,001).

Чтобы оценить прогресс процесса восстановления почвы, концентрации загрязняющих веществ были проанализированы через 30 и 60 дней после загрязнения. Количественные определения углеводородов в почве проводились в соответствии со стандартными процедурами.Уровень обнаружения углеводородов в почве с использованием этих методов составил 0,010 мг / кг 26,27,28 .

Результаты определения концентраций углеводородов в исследуемой почве показывают, что количество загрязнения в образце R ниже, чем в образцах S и P. Сравнивая содержание углеводородов в почве через 30 или 60 дней после загрязнения, было обнаружено, что более быстрое восстановление почвы было обнаружено в присутствии огнегасящих веществ или растворов диспергаторов. Более того, наблюдалась разная скорость разложения отдельных ПАУ в разных почвах.Другие исследователи также наблюдали аналогичную взаимосвязь 10,36 . Возможно, соотношение количеств анализируемых углеводородов в исследуемых почвах было различным из-за наличия разных типов и количеств самородного органического вещества и питательных веществ.

Все 16 ПАУ были обнаружены в образцах почвы, но структура их состава в 30-дневных и 60-дневных образцах различалась (рис. 4 и 5). ПАУ с 2–4 кольцами составляли большинство ПАУ в образцах почвы, исследованных через 30 дней после загрязнения, тогда как в образцах, испытанных через 60 дней после загрязнения, преобладали ПАУ с 4–6 кольцами.Это может быть связано с более высокой скоростью биоразложения ПАУ с меньшей массой почвенными бактериями. Как отмечал Ма 34 , тяжелые компоненты дизельного топлива, вероятно, могут быть закрыты в капиллярах почвы и адсорбированы на поверхности скелета. Однако содержание аналогичных количеств нафталина в 30- и 60-дневных образцах может быть вызвано сильной ассоциацией с органическим веществом почвы, что снижает его потери из-за улетучивания 37 .

Рисунок 4

Содержание углеводородов в загрязненных почвах после 30 дней реабилитации: ( a ) без противопожарного агента, ( b ) с противопожарным агентом Synt 3% ( r = 0.987, p = <0,001).

Рисунок 5

Содержание углеводородов в загрязненных почвах после 60 дней рекультивации: ( a ) без противопожарного агента, ( b ) с противопожарным агентом Synt 3% ( r = 0,984, p = < 0,001).

Наличие некоторых соединений, например самый канцерогенный из всех ПАУ, был обнаружен только в образцах после 60 дней разложения. Это означает, что углеводороды претерпевают различные превращения, которые могут привести к образованию более опасных веществ, чем первичные загрязнители.Результаты тестирования содержания обнаруженных углеводородов, встречающихся в почвах, представлены на рис. 4 и 5. Значения коэффициентов корреляции Пирсона ( r ) и статистической значимости ( p ) приведены под диаграммами.

Во всем мире применяются разные допустимые уровни загрязнения почвы полициклическими ароматическими углеводородами. В этой статье голландское целевое значение качества почвы для ПАУ в почве 38 использовалось для сравнения с концентрацией отдельных ПАУ, присутствующих в исследуемой почве.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *