Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: XV Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 24 декабря 2013 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Технологии

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Камзина М.А. ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ КАК СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ АВТОТРАНСПОРТОМ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 15. URL: http://sibac.info/archive/technic/9(12).pdf (дата обращения: 25.08.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ПОВЫШЕНИЯ  КАЧЕСТВА  АВТОМОБИЛЬНЫХ  БЕНЗИНОВ  КАК  СПОСОБ  СНИЖЕНИЯ  ВРЕДНЫХ  ВЫБРОСОВ  АВТОТРАНСПОРТОМ

Камзина  Меруерт  Амангельдиновна

магистрант  2  курса,  кафедры  ТНГ  УГНТУ,  РФ,  Республика  Башкортостан,  г.  Уфа

Е-mail: 

Сидоров  Георгий  Маркелович

научный  руководитель,  д-р  техн.  наук,  профессор  кафедры  ТНГ  УГНТУ,  РФ,  Республика  Башкортостан,  г.  Уфа

 

Постоянный  рост  автомобильного  парка  страны  привел  к  тому,  что  основная  доля  вредных  выбросов  в  окружающую  среду  крупных  городов  приходиться  на  автотранспорт.

Конструкция  двигателя,  его  техническое  состояние,  качество  применяемого  топлива,  организация  движения,  качество  дорог  и  другие  моменты  определяют  уровень  вредных  выбросов  с  отработавшими  газами  автомобиля.

Повышение  качества  автомобильных  бензинов  способствует  снижению  вредных  выбросов  с  отработавшими  газами  автомобилей  и  защите  окружающей  среды.

В  соответствии  с  принятой  правительством  РФ  Энергетической  стратегией  России  на  период  до  2020  г.  приоритетной  задачей  нефтеперерабатывающей  отрасли  является  значительное  повышение  качества  нефтепродуктов  и  доведение  его  до  экологически  обоснованных  стандартов  [5].

Оптимизация  показателей  испаряемости  автомобильных  бензинов  позволяют  также  внести  существенный  вклад  в  снижении  вредных  выбросов  в  атмосферу.

Производители  автомобильных  бензинов,  занимающие  смешением  различных  компонентов  топлива,  сталкиваются  с  ситуацией,  при  которой  желательно  максимально  использовать  имеющиеся  низкокипящие  компоненты  в  состав  автомобильных  бензинов,  а  системы  хранения,  транспортировки  и  обращения  с  бензином  заинтересованы  в  минимальной  летучести  с  целью  снижения  потерь  от  испарения.

Поэтому  стандартами  на  автомобильные  бензины  в  зависимости  от  климатических  условий  в  регионах  предусмотрены  производство  и  применение  бензинов  с  различными  классами  испаряемости:  ГОСТ  2084  —  2  класса  испаряемости,  ГОСТ  Р  51105  —  5  классов  испаряемости,  ГОСТ  51866  —  10  классов  испаряемости.

Это  позволяет  исключить  образование  паровых  пробок  при  высокой  температуре  окружающей  среды  и  снизить  потери  от  испарения  при  хранении  и  транспортировке.

Совершенствование  конструкций  автомобиля  с  целью  снижения  вредных  выбросов,  а  именно  установления  на  них  систем  нейтрализации  отработавших  газов,  определяющим  в  решении  экологических  проблем  на  транспорте.

Применение  нейтрализаторов  отработавших  газов  на  автомобилях  позволило  резко  сократить  вредные  выбросы  автотранспортом,  но  при  этом  значительно  повысить  следующие  требования  к  качеству  автомобильных  бензинов:

·     отказ  от  использования  свинцовых  антидетонаторов;

·     снижение  содержание  серы;

·     введение  нормирования  углеводородного  состава.

Жесткие  требования  на  автомобильные  бензины  ограничивают  содержание  серы,  испаряемость  и  углеводородный  состав  бензина:  ароматических  (в  первую  очередь  бензола)  и  олефиновых  углеводородов.

С  31  декабря  2012  года  в  силу  вступил  Технический  регламент  Таможенного  союза  «О  требованиях  к  автомобильному  и  авиационному  бензину,  дизельному  и  судовому  топливу,  топливу  для  реактивных  двигателей  и  мазуту».  Этим  регламентом  были  утверждены  обязательные  требования  к  экологической  безопасности  различных  типов  топлива  выпускаемым  в  обращение  на  единой  таможенной  территории  Таможенного  союза.  Техническим  регламентом  вводились  экологические  классы  бензина  —  класс  2,3,4,5  (соответствующие  «Евро-2,3,4,5»)  и  устанавливалось  предельно  допустимое  содержание  вредных  для  окружающей  среды  и  человека  химических  веществ  [4].  Ограничения  по  химическому  составу  для  автомобильных  бензинов  в  соответствии  с  классами  2,3,4,5  приведены  в  таблице  1.

Таблица  1. 

Требования  к  характеристикам  автомобильного  бензина

Характеристики  автомобильного  бензина

Единица  измерения

Нормы  в  отношении  экологического  класса

К2

К3

К4

К5

Массовая  доля  серы,  не  более

мг/кг

500

150

50

10

Объемная  доля  бензола,  не  более

%

5

1

1

1

Массовая  доля  кислорода,  не  более

%

не  опред.

2,7

2,7

2,7

Объемная  доля  углеводородов  не  более:

%

 

 

 

 

Ароматических

 

не  опред.

42

35

35

непредельных

 

не  опред.

18

18

18

Октановое  число

 

 

 

 

по  исследовательскому  методу

 

80

80

80

80

по  моторному  методу

 

76

76

76

76

Давление  насыщенных  паров

кПа

 

 

 

 

в  летний  период

 

35—80

35—80

35—80

35—80

в  зимний  период

 

35—100

35—100

35—100

35—100

 

 

Жесткие  требования  к  содержанию  серы  в  автомобильных  бензинах  обусловлены  тем,  что  концентрации  оксида  углерода,  окислов  азота  и  углеводородов  в  отработавших  газах  уменьшаются  при  снижении  серы  в  топливе.

Одним  из  главных  факторов,  определяющий  склонность  бензина  к  нагарообразованию  в  двигателе  является  углеводородный  состав.  Анализ  имеющихся  данных  показывает,  что  склонность  автомобильных  бензинов  к  нагарообразованию  зависит,  главным  образом,  от  содержания  в  них  непредельных  и  ароматических  углеводородов.

Непредельные  углеводороды  имеют  высокую  химическую  активность  и  склонность  к  превращениям  под  действием  высоких  температур,  что  в  значительной  мере  обусловливают  склонность  автомобильных  бензинов  к  нагарообразованию.  Современные  высокооктановые  бензины  не  содержат  непредельных  углеводородов,  или  же  содержат  небольшое  количество  относительно  неактивных  углеводородов  этого  класса.  Склонность  к  нагарообразованию  таких  бензинов  обусловливается  количеством  и  строением  ароматических  углеводородов. 

Строение  ароматических  углеводородов  оказывает  существенное  влияние  на  нагарообразование  в  камерах  сгорания  и  на  клапанах  двигателей,  что  ухудшает  такие  их  эксплуатационные  показатели  как  кпд,  мощность,  экономические  и  экологические  характеристики.  Под  воздействием  высоких  температур  ароматические  углеводороды  претерпевают  окислительные  превращения  и  являются  основным  источником  образования  нагара.

Ароматические  углеводороды  обладают  высокой  детонационной  стойкостью,  поэтому  являются  ценными  составляющими  автомобильных  бензинов.  Однако  содержание  их  в  товарных  бензинах  должно  быть  ограничено  вследствие  повышения  нагарообразования  в  двигателе.  Также  ароматические  углеводороды  способствуют  образованию  в  отработавших  газах  канцерогенного  бензола.  Снижение  доли  ароматических  углеводородов  в  бензине  приводит  к  уменьшению  содержания  токсичных  продуктов  в  отработавших  газах.

Среди  ароматических  соединений  самым  легкокипящим  является  бензол,  он  вреден  для  людей,  непосредственно  работающих  с  ним:  вызывает  заболевание  лейкемией  и  ограничение  его  в  бензине  является  единственным  ограничением  по  компонентному  составу  автомобильных  бензинов.  Бензол  является  природным  компонентом  сырой  нефти  и  продуктом  процесса  каталитического  риформинга,  являющегося  основным  источником  высокооктановых  компонентов  бензинов.  Ограничение  содержание  бензола  в  бензине  –  это  прямой  способ  ограничить  его  поступление  в  атмосферу  в  результате  испарения  и  с  отработавшими  газами.

Помимо  выполнения  экологических  требований  стало  необходимо  постоянно  наращивать  выпуск  бензинов  с  ОЧИ  92,  95  и  выше,  спрос  на  которые  непрерывно  растет.  Производство  экологически  чистых  высокооктановых  бензинов  это  сложная  проблема  для  ряда  отечественных  НПЗ,  в  силу  того,  что  помимо  повсеместно  распространенного  процесса  каталитического  риформинга,  для  этого  необходимы  процессы  каталитического  крекинга,  алкилирования  и  изомеризации  легких  парафинов,  более  жесткие  процессы  гидроочистки.  Однако,  на  тех  НПЗ,  которые,  не  располагают  ими,  внедрение  этих  процессов  требует  значительных  капиталовложений;  необходимо  дополнительно  извлекать  из  риформатов  бензол  и  снижать  жесткость  риформинга,  что  снижает  октановый  потенциал.  Октановое  число,  в  этом  случае,  оправданно  поднимать  присадками:  кислородсодержащей  —  МТБЭ,  наиболее  эффективной  из  существующих  беззольных  присадок  —  NМА  или,  что  наиболее  экологически  безопасно  и  экономически  выгодно,  их  смесями.

В  последние  годы  в  России  наблюдаются  рост  общего  объема  производства  и  доли  в  нем  высокооктановых  бензинов  (ОЧИМ  —  92  ед.  и  выше),  что  позволит  полностью  обеспечить  потребность  страны  автомобильным  бензином  [2]. 

Для  улучшения  эксплуатационных  и  экологических  свойств  особое  внимание  уделяется  повышению  качества  автомобильных  бензинов  и  технологиям  их  получения.  В  перспективе  развития  НПЗ  России  стоит  задача  получения  товарных  бензинов,  удовлетворяющих  требованиям  ЕЭС  по  следующим  показателям  качества:

·     содержания  бензола  не  более  1  %  об.;

·     содержание  ароматических  углеводородов  не  более  35  %  об.

Одним  ведущих  процессов  производства  высокооктанового  компонента  автомобильного  бензина  является  каталитический  риформинг.  Основные  реакции  углеводородов  на  катализаторе  —  дегидрирование  нафтеновых  и  дегидроциклизация  парафиновых  углеводородов  —  приводит  к  накоплению  в  продукте  риформинга  ароматических  соединений,  которые  имеют  высокое  октановое  число.  Однако,  эти  соединения  являются  самыми  токсичными  из  всех  групп  углеводородов,  при  сгорании  которых  образуются  ядовитые  вещества  с  низким  значение  предельно  допустимой  концентрации  (ПДК).  Особенно  опасен  —  бензол.  Он  наиболее  химически  стабилен  в  природных  условиях.  При  сгорании  бензола  образуется  бензопиррен,  который  по  степени  токсичности  относится  к  первому  классу  опасности  с  ПДК  —  0,00001  мг/м3  [3]  .

Как  известно,  технологии,  обеспечивающие  снижение  содержания  бензола  в  продуктах  риформинга,  обычно  подразделяются  на  три  группы.  К  первой  группе  относят:  технологии  удаления  из  сырья  риформинга  бензолобразующих  компонентов.  Это  достигается  за  счет  повышения  температуры  начала  кипения  целевой  фракции. 

Ко  вторым  и  третьим  группам  относят:  технологии  физического  и  химического  снижения  содержания  бензола  в  продуктах  реакции  риформинга,  например  экстрактивное  выделение  бензола  в  составе  бензол-толуол-ксилольной  фракции,  гидрирование  бензола  с  образованием  циклогексана,  алкилирование  бензола  низкомолекулярными  олефинами  и  т.  п.  Все  названные  направления  имеют  как  преимущества,  так  и  недостатки.  Поэтому  решающими  при  выборе  технологии  производства  катализата  становиться  оценка  затрат  на  внедрение,  ожидаемые  эксплуатационные  затраты  и  возможность  решения  поставленной  задачи  при  имеющемся  на  предприятии  наборе  компонентов  для  смешения. 

Современные  автомобильные  бензины  готовят  смешением  компонентов,  получаемых  путем  прямой  перегонки,  каталитического  риформинга  и  каталитического  крекинга,  изомеризации,  алкилирование,  полимеризации  и  других  процессов  переработки  нефти  и  газа.

Качество  компонентов,  используемых  для  приготовления  тех  или  иных  марок  товарных  автомобильных  бензинов,  существенно  различается  и  зависит  от  технологических  возможностей  предприятия  [1]  .

Таким  образом,  для  каждого  предприятия  необходимо  разработать  схему  бензинового  производства,  сочетающую  в  себе  реконструкцию  существующих  установок  каталитического  риформинга,  исходя  из  обеспечения  в  товарной  массе  бензинов  не  более  30  %  суммарной  ароматики  и  строительство  новых  установок  изомеризации,  алкилирования,  каталитического  крекинга,  этерификации,  удостоверяющих  современным  экологическим  требованиям.

 

Список  литература:

1.Анисимов  В.И.  Анализ  работы  установок  риформинга  на  различных  видах  сырья  /  В.И.  Анисимов,  А.В.  Комарова,  Ю.Г.  Морошкин,  Ю.В.  Шумовский  //  Нефтепереработка  и  нефтехимия.  —  2007.  —  №  7.  —  С.  11—20.

2.Бакалейник  А.М.  Влияние  качества  бензинов  на  величину  загрязняющих  выбросов  автомобилей  /  А.М.  Бакалейник,  В.Е.  Емельянов  //  ЭКиП:  Экология  и  промышленность  России.  —  2006.  —  №  7.  —  С.  29—31.

3.Белоусова  О.Ю.  Динамика  изменения  качества  автомобильного  бензина  /  О.Ю.  Белоусова,  А.Е.  Белоусов  М.Ф.  Минхайров,  Ю.П.  Ясьян  //  Технология  нефти  и  газа.  —  2010.  —  №  3.  —  С.  9—12.

4.Технический  регламент  Таможенного  союза  ТР  ТС  013/2011  «О  требованиях  к  автомобильному  и  авиационному  бензину,  дизельному  и  судовому  топливу,  топливу  для  реактивных  двигателей  и  мазуту»  Утвержден  Решением  Комиссии  Таможенного  союза  от  18  октября  2011  года  №  826 

5.Энергетическая  стратегия  России  на  период  до  2020  года.  Утверждена  распоряжением  Правительства  Российской  Федерации  №  1234-р  от  28  августа  2003  года.  

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий