Метан сгорает с низким уровнем выброса токсичных. Пути экологизации автомобильного топлива

Газета «Уральский рабочий» г. Екатеринбург.

Метан - это основной компонент природного газа. Его используют в качестве моторного топлива в сжатом виде. Заправляться природным газом начали еще в Советском Союзе. В это же время было построено большинство существующих сегодня газовых заправочных станций. Однако в период Перестройки развивать применение перспективного топлива прекратили. Сегодня о метане, как о лучшей альтернативе бензину и дизельному топливу заговорили вновь. За последние 10 лет численность метановых автомобилей увеличилась в 7,5 раз. Сегодня в мире природным газом заправляются 18 миллионов машин! Метан и в России все увереннее вступает в конкуренцию с бензином и дизельным топливом. И на это есть как минимум пять причин, о которых и пойдет речь в статье.

Причина №1. Выгодно

Главное преимущество метана перед традиционными нефтепродуктами, бензином и дизельным топливом, - это выгодная цена. Как известно, Россия является мировым лидером по запасам природного газа, а для того, чтобы превратить его в топливо требуются минимальные затраты. Метану не нужны ни перерабатывающие заводы, ни дорогостоящее оборудование. Добытый газ нужно сжать в компрессоре, закачать в автомобильный баллон и все - можно ехать. Кроме того, стоимость метана регулируется законодательно и не может превышать 50% от цены бензина А-80. Традиционные виды топлива стоят в 2-3 раза дороже природного газа и стабильно растут в цене. Эксперты топливного рынка утверждают, что и в долгосрочной перспективе метан не потеряет своей экономической привлекательности. Сегодня 1м 3 этого топлива стоит всего 9-12 рублей.

Причина №2. Экологично

Выхлопные газы - бич современных городов. До 90% загрязняющих веществ в воздухе мегаполисов - вредные выбросы транспорта, работающего на нефтяном топливе, при сгорании которого образуется большое количество сажи, дыма, токсичных соединений тяжелых металлов.

Доказано, что метан - наиболее экологичное топливо из существующих. Оно сгорает практически полностью, поэтому объем вредных выбросов по сравнению с тем же бензином сокращается многократно. В отработавших газах двигателя на метане содержится в 2-3 раза меньше оксида углерода и в 2 раза меньше окиси азота. При этом задымленность снижается в 9 раз, а вредные соединения серы и свинца отсутствуют вовсе. Конкурентом в данном случае могут служить только электромобили, но если учесть экологические проблемы производства и утилизации аккумуляторов, то по показателям экологичности снова побеждает метан.

Все эти факторы подтверждение тому, что сделать воздух городов чище, не отказываясь при этом от транспорта, вполне реально.

Причина №3. Практично

По своим эксплуатационным характеристикам метан не уступает бензину и дизельному топливу. Автолюбители, которые уже успели оценить преимущества природного газа, как моторного топлива, подтвердят: времена, когда двигатель при переходе на газ терял мощность, давно прошли. Метан - идеальное топливо для современных машин. В камере сгорания газ образует оптимальную смесь топлива и воздуха. Двигатель на метане работает ровнее, тише, а главное - дольше, чем на обычном топливе. Природный газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, что снижает трение и уменьшает износ деталей. Метан сгорает без образования золы, которая обычно оседает на цилиндрах. Практика показывает, что при работе на природном газе двигатель служит в 1,5-2 раза дольше.

Мировые лидеры автопрома прекрасно понимают все преимущества применения метана. Volkswagen, Opel, Ford, Audi, Mercedes-Benz уже налаживают серийный выпуск автомобилей с двигателями на природном газе. Отечественные автопроизводители стараются не отставать: АвтоВАЗ выпустил газовый легковой автомобиль Lada Priora и уже представил проект двухтопливной Lada Granta. Всего в мире на сегодняшний день выпущено более 180 моделей автомобилей, работающих на природном газе. Результаты многочисленных тест-драйвов показывают: заводской автомобиль на метане не уступает в мощности своим бензиновым конкурентам.

Причина №4. Безопасно

Классификатор горючих веществ, которым пользуется МЧС России, относит метан к самому безопасному, четвертому классу. Бензин в данном классификаторе относится к третьему классу (среднечувствительные вещества), а пропан-бутан и вовсе ко второму (чувствительные). Это означает, что в чрезвычайных ситуациях можно не опасаться возгорания природного газа - его порог воспламенения гораздо выше по сравнению с нефтяными видами топлива.

Высокая безопасность метана также обусловлена и его физическими свойствами. Природный газ легче воздуха, при разгерметизации он улетучивается. Метан не может скопиться, к примеру, в полостях автомобиля и образовать взрывоопасную концентрацию. Что касается баллонов для газа, то современные емкости изготавливают из легких и прочных композитных материалов. Поэтому баллоны имеют высокий запас прочности, рассчитанный на рабочее давление 200 атмосфер и способный выдержать любое внешнее воздействие. Резервуары для метана оснащаются системой безопасности. Например, в случае повреждения газопровода, отводящего газ к двигателю, автоматический мультиклапан моментально прекращает подачу газа.

Причина №5. Современно

В странах, где уже давно используется транспорт на природном газе, существует широкий ряд стимулирующих мер. Например, в Италии и Германии при переводе автомобиля на природный газ выплачивается единовременная премия. Во многих странах для машин на метане действует пониженная ставка транспортного налога. В России тоже задумались о создании системы мотивации повсеместного перехода на метан. Всерьез обсуждаются возможности предоставления преференций для владельцев транспорта, использующего природный газ. Министерство энергетики выступило с инициативой ввода пониженной ставки транспортного налога для обладателей техники на метане. Уже готовится соответствующий законопроект.

Первые лица страны курируют вопрос по расширению применения метана в качестве топлива; эксперты обсуждают развитие региональных программ в данном направлении - все говорит о грядущих переменах на топливном рынке. В России уже развернулось масштабное строительство газозаправочной инфраструктуры. Уже через год заправиться природным газом можно будет также легко, как и бензином. Самое время подсчитать выгоду и подумать о переходе на метан.

Контрольная работа №1 11 кл
Вариант 1.
1. Из курса химии Вам известны следующие способы разделения смесей:
выпаривание, кристаллизация.

способов.
Рис.1 Рис.2 Рис.3

1) муки от попавших в неё железных опилок;
2) воды от растворённых в ней неорганических солей?

Номер рисунка
Способ разделения смеси
Смесь
Мука и попавшие в неё
железные опилки
Вода с растворёнными в ней
неорганическими солями

элемента.

этот химический элемент.

Символ
химического
элемента
№ периода
№ группы
Металл/неметалл

о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового
номера
химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах
увеличиваются.
Учитывая эти закономерности, расположите в порядке увеличения радиусов атомов
следующие элементы: C, Si, Al, N. Запишите обозначения элементов в нужной
последовательности.

Характерные свойства веществ
Молекулярного строения

состояние;
кипения и плавления;
неэлектропроводные;
Ионного строения
хрупкие;
тугоплавкие;
нелетучие;
электрический ток
Используя данную информацию, определите, какое строение имеют вещества азот N2
и поваренная соль NaCl. (дайте развернутый ответ).

производстве:

изделий и сладостей.

углекислого газа в воздухе.

упоминалась в тексте.

углекислым

диссоциации 25 моль ортофосфата натрия.
10. Дайте объяснение: Иногда в сельской местности женщины совмещают окраску волос хной с
мытьем в русской бане. Почему при этом окраска получается более интенсивной?

H2S + Fe2O3 ? FeS + S + H2O.

Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при полном сгорании 4, 4 г пропана?

13. Физиологическим раствором в медицине называют 0,9%ный раствор хлорида натрия в
воде. Рассчитайте массу хлорида натрия и массу воды, которые необходимы для
приготовления 500 г физиологического раствора.
Запишите подробное решение задачи.

Контрольная работа №1 11 кл
Вариант 2.
1.Из курса химии Вам известны следующие способы разделения смесей:
отстаивание, фильтрование, дистилляция (перегонка), действие магнитом,
выпаривание, кристаллизация.
На рисунках 1–3 представлены примеры использования некоторых из перечисленных
способов.
Рис.1 Рис.2 Рис.3

Какие из названных способов разделения смесей можно применить для очищения:
1) серы от попавших в неё железных опилок;
2) воды от частичек глины и песка?
Запишите в таблицу номер рисунка и название соответствующего способа разделения
смеси. (таблицу перечертите в тетрадь)
Номер рисунка
Способ разделения смеси
Смесь
Порошок серы и попавшие в
неё железные опилки
Вода с частичками глины и
песка.
2.На рисунке изображена модель электронного строения атома некоторого химического
элемента.
На основании анализа предложенной модели выполните следующие задания:
1) определите химический элемент, атом которого имеет такое электронное строение;
2) укажите номер периода и номер группы в Периодической системе химических
элементов Д.И. Менделеева, в которых расположен этот элемент;
3) определите, к металлам или неметаллам относится простое вещество, которое образует
этот химический элемент.

Ответы запишите в таблицу (таблицу перечертите в тетрадь)
Символ
химического
элемента
№ периода
№ группы
Металл/неметалл
3. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева – богатое хранилище
информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений,
о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также
о нахождении их в природе. Так, например, известно, что у химического элемента в
периодах электроотрицательность увеличивается, а в группах уменьшается.
Учитывая эти закономерности, расположите в порядке увеличения электроотрицательности
следующие элементы: F, Na, N, Mg. Запишите обозначения элементов в нужной
последовательности.
4. В приведённой ниже таблице перечислены характерные свойства веществ, которые имеют
молекулярное и ионное строение.
Характерные свойства веществ
Молекулярного строения
при обычных условиях имеют жидкое,
газообразное и твёрдое агрегатное
состояние;
имеют низкие значения температур
кипения и плавления;
неэлектропроводные;
имеют низкую теплопроводность
Ионного строения
 твёрдые при обычных условиях;
хрупкие;
тугоплавкие;
нелетучие;
в расплавах и растворах проводят
электрический ток
Используя данную информацию, определите, какое строение имеют вещества кислород
О2
и сода Na2CО3. (дайте развернутый ответ).

Прочитайте следующий текст и выполните задания 5–8.
В пищевой промышленности используется пищевая добавка Е526, которая
представляет собой гидроксид кальция Ca(OH)2. Она находит применение при
производстве:
фруктовых соков, детского питания, маринованных огурцов, пищевой соли, кондитерских
изделий и сладостей.
Получение гидроксида кальция в промышленном масштабе возможно путём
смешивания оксида кальция с водой, этот процесс называется гашение.
Широкое применение гидроксид кальция получил в производстве таких строительных
материалов, как белила, штукатурка и гипсовые растворы. Это связано с его способностью
взаимодействовать с углекислым газом CO2, содержащимся в воздухе. Это же свойство
раствора гидроксида кальция применяется для измерения количественного содержания
углекислого газа в воздухе.
Полезным свойством гидроксида кальция является его способность выступать в роли
флокулянта, очищающего сточные воды от взвешенных и коллоидных частиц (в том числе
солей железа). Он также используется для повышения рН воды, так как природная вода
содержит вещества (например, кислоты), вызывающие коррозию в сантехнических трубах.
5. Составьте молекулярное уравнение реакции получения гидроксида кальция, которая
упоминалась в тексте.

6. Объясните, почему этот процесс называют гашением.
7. Составьте молекулярное уравнение реакции между гидроксидом кальция и
углекислым
газом, которая упоминалась в тексте. Объясните, какие особенности этой реакции
позволяют использовать её для обнаружения углекислого газа в воздухе.
8. Составьте сокращённое ионное уравнение упомянутой в тексте реакции между
гидроксидом кальция и соляной кислотой.
9. Хотя растения и животные нуждаются в соединениях фосфора как элемента, входящего
в состав жизненно важных веществ, загрязнение природных вод фосфатами крайне
негативно сказывается на состоянии водоемов. Сброс фосфатов со сточными водами
вызывает бурное развитие синезеленых водорослей, а жизнедеятельность всех прочих
организмов угнетается. Определите количество катионов и анионов, образующихся при
диссоциации 15 моль ортофосфата калия.
10. Дайте объяснение: Почему все виды укладки волос обычно выполняют с помощью
нагревания?
11. Дана схема окислительновосстановительной реакции

Расставьте коэффициенты. Запишите электронный баланс.
Укажите окислитель и восстановитель.
12. Пропан сгорает с низким уровнем выброса токсичных веществ в атмосферу, поэтому его
используют в качестве источника энергии во многих областях, например, в газовых
зажигалках и при отоплении загородных домов.
Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при полном сгорании 5г пропана?
Запишите подробное решение задачи.
13. Фармацевту необходимо приготовить 5%ный раствор иода, который используют для
обработки ран.
Какой объем раствора может приготовить фармацевт из 10 г кристаллического иода, если
плотность раствора должна быть 0,950г/мл?

Контрольная работа №1 11 кл

Вариант 1.

Из курса химии Вам известны следующие способы разделения смесей:

способов.

Рис.1 Рис.2 Рис.3

1) муки от попавших в неё железных опилок;

2) воды от растворённых в ней неорганических солей?

смеси. (

Мука и попавшие в неё

железные опилки

Вода с растворёнными в ней неорганическими солями

элемента .

этот химический элемент.

Ответы запишите в таблицу

Символ

химического

элемента

№ периода

№ группы

Металл/неметалл

3. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева – богатое хранилище

о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера

химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.

Учитывая эти закономерности, расположите в порядке увеличения радиусов атомов

следующие элементы: C, Si, Al, N.

последовательности.

состояние;



кипения и плавления;

 неэлектропроводные;



 хрупкие;

 тугоплавкие;

 нелетучие;



электрический ток

Используя данную информацию, определите, какое строение имеют вещества азот N 2

и поваренная соль NaCl. (дайте развернутый ответ).

изделий и сладостей.

путём

CO 2

углекислого газа в воздухе.

содержит вещества (например, кислоты

упоминалась в тексте .

9. Хотя растения и животные нуждаются в соединениях фосфора как элемента, входящего в состав жизненно важных веществ, загрязнение природных вод фосфатами крайне негативно сказывается на состоянии водоемов. Сброс фосфатов со сточными водами вызывает бурное развитие сине-зеленых водорослей, а жизнедеятельность всех прочих организмов угнетается. Определите количество катионов и анионов, образующихся при диссоциации 25 моль ортофосфата натрия.

10. Дайте объяснение: Иногда в сельской местности женщины совмещают окраску волос хной с мытьем в русской бане. Почему при этом окраска получается более интенсивной?

11.

H 2 S + Fe 2 O 3 → FeS + S + H 2 O .

12. Пропан сгорает с низким уровнем выброса токсичных веществ в атмосферу, поэтому его используют в качестве источника энергии во многих областях, например, в газовых

Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при полном сгорании 4, 4 г пропана?

13. Физиологическим раствором в медицине называют 0,9%-ный раствор хлорида натрия в воде. Рассчитайте массу хлорида натрия и массу воды, которые необходимы для приготовления 500 г физиологического раствора.

Запишите подробное решение задачи .

Контрольная работа №1 11 кл

Вариант 2.

1.Из курса химии Вам известны следующие способы разделения смесей:

отстаивание, фильтрование, дистилляция (перегонка), действие магнитом, выпаривание, кристаллизация .

На рисунках 1–3 представлены примеры использования некоторых из перечисленных

способов.

Рис.1 Рис.2 Рис.3

Какие из названных способов разделения смесей можно применить для очищения:

1) серы от попавших в неё железных опилок;

2) воды от частичек глины и песка?

Запишите в таблицу номер рисунка и название соответствующего способа разделения

смеси. ( таблицу перечертите в тетрадь)

2.На рисунке изображена модель электронного строения атома некоторого химического

элемента .

На основании анализа предложенной модели выполните следующие задания:

1) определите химический элемент, атом которого имеет такое электронное строение;

2) укажите номер периода и номер группы в Периодической системе химических

элементов Д.И. Менделеева, в которых расположен этот элемент;

3) определите, к металлам или неметаллам относится простое вещество, которое образует

этот химический элемент.

Ответы запишите в таблицу (таблицу перечертите в тетрадь)

Символ

химического

элемента

№ периода

№ группы

Металл/неметалл

3. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева – богатое хранилище

информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений,

о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также

о нахождении их в природе. Так, например, известно, что у химического элемента в периодах электроотрицательность увеличивается, а в группах уменьшается.

Учитывая эти закономерности, расположите в порядке увеличения электроотрицательности

следующие элементы: F, Na, N, Mg. Запишите обозначения элементов в нужной

последовательности.

4. В приведённой ниже таблице перечислены характерные свойства веществ, которые имеют молекулярное и ионное строение.

при обычных условиях имеют жидкое,

газообразное и твёрдое агрегатное

состояние;

 имеют низкие значения температур

кипения и плавления;

 неэлектропроводные;

 имеют низкую теплопроводность

 твёрдые при обычных условиях;

 хрупкие;

 тугоплавкие;

 нелетучие;

 в расплавах и растворах проводят

электрический ток

Используя данную информацию, определите, какое строение имеют вещества кислород О 2

и сода Na 2 CО 3 . (дайте развернутый ответ).

В пищевой промышленности используется пищевая добавка Е526, которая

представляет собой гидроксид кальция Ca(OH) 2 . Она находит применение при производстве:

фруктовых соков, детского питания, маринованных огурцов, пищевой соли, кондитерских

изделий и сладостей.

Получение гидроксида кальция в промышленном масштабе возможно путём

смешивания оксида кальция с водой , этот процесс называется гашение.

Широкое применение гидроксид кальция получил в производстве таких строительных

материалов, как белила, штукатурка и гипсовые растворы. Это связано с его способностью

взаимодействовать с углекислым газом CO 2 , содержащимся в воздухе. Это же свойство

раствора гидроксида кальция применяется для измерения количественного содержания

углекислого газа в воздухе.

Полезным свойством гидроксида кальция является его способность выступать в роли

флокулянта, очищающего сточные воды от взвешенных и коллоидных частиц (в том числе

солей железа). Он также используется для повышения рН воды, так как природная вода

содержит вещества (например, кислоты ), вызывающие коррозию в сантехнических трубах.

5. Составьте молекулярное уравнение реакции получения гидроксида кальция, которая

упоминалась в тексте .

6. Объясните, почему этот процесс называют гашением.

7. Составьте молекулярное уравнение реакции между гидроксидом кальция и углекислым

газом, которая упоминалась в тексте. Объясните, какие особенности этой реакции позволяют использовать её для обнаружения углекислого газа в воздухе.

8. Составьте сокращённое ионное уравнение упомянутой в тексте реакции между

гидроксидом кальция и соляной кислотой .

10. Дайте объяснение: Почему все виды укладки волос обычно выполняют с помощью нагревания?

11. Дана схема окислительно-восстановительной реакции

Расставьте коэффициенты. Запишите электронный баланс.

Укажите окислитель и восстановитель.

зажигалках и при отоплении загородных домов.

Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при полном сгорании 5г пропана?

Запишите подробное решение задачи.

13. Фармацевту необходимо приготовить 5%-ный раствор иода, который используют для обработки ран.

Какой объем раствора может приготовить фармацевт из 10 г кристаллического иода, если плотность раствора должна быть 0,950г/мл?

Научный анализ утечки природного газа недалеко от Лос-Анджелеса говорит о том, что она стала крупнейшей в истории США. Утечка в каньоне Алисо привела к выбросу в атмосферу почти 100 000 тонн метана, прежде чем её удалось остановить. Воздействие на климат считается эквивалентным ежегодным выбросам полумиллиона автомобилей. Исследователи говорят, что она оказала гораздо большее влияние на глобальное потепление, чем разлив нефти BP в Мексиканском заливе в 2010 году. Утечка, впервые обнаруженная 23 октября, произошла на одной из 115 скважин, подключенных к массивному подземному хранилищу природного газа, пятого по величине в США. Владелец скважины, компания Southern California Gas Company (SoCalGas), предприняла семь неудачных попыток остановить вздымающиеся шлейфы метана и этана.

Опасения по поводу воздействия выброшенного газа привели в конечном счете к эвакуации более 11000 жителей близлежащих районов, после того как губернатор Калифорнии Джерри Браун объявил чрезвычайное положение в этой области. В результате выброса в воздух ежедневно попадало достаточно газа, чтобы заполнить воздушный шар размером с футбольный стадион. На своем пике поток в два раза превысил темпы выбросов метана со всего бассейна Лос-Анджелеса. Утечка была окончательно перекрыта 18 февраля. К тому времени почти 100 000 тонн метана попало в атмосферу.

Зашкаливающие пробы

Ученые завершили анализ, основанный на 13 исследовательских полетах с захватом проб воздуха внутри и вокруг факела метана, а также с уровня земли. Начальные показания с самолетов были настолько высоки, что исследователи перепроверили своё оборудование для мониторинга на наличие ошибок. Количество метана, выброшенного в атмосферу из утечки в скважине, делает её крупнейшей в своем роде, зарегистрированной в США. Больший выброс газа произошел в Техасе в 2004 году, но так как большая часть этого метана сгорела в результате пожара, который последовал за взрывом, воздействие на климат было сглажено. Исследователи утверждают, что выброс окажет значительное влияние на способность Калифорнии выполнить свои цели по сокращению выбросов парниковых газов в этом году. Метан является химическим веществом с коротким временем жизни в атмосфере, но при этом остаётся очень мощным парниковым газом с эффектом в 25 раз выше, чем у СО 2 за 100-летний период. "С точки зрения выделения метана, утечка в каньоне Алисо является самой крупной", - заявил ведущий автор, доктор Стивен Конли из Университета Калифорнии, Дэвис. - "Она оказала самое большое влияние на климат, превысив разлив нефти BP."

Фото: Скважина с утечкой, отмеченная на этой фотографии как SS25, находится очень близко к микрорайону Porter Ranch

Анализ установил превышение нормального уровня нескольких потенциально вредных химических веществ, которые появляются при утечке природного газа. К ним относятся бензол, толуол и ксилолы, которые, как было установлено, влияют на здоровье при длительном воздействии.

Роль случая

Авторы полагают, что есть важные уроки, которые можно извлечь из утечки - в частности, необходимость более тщательного мониторинга нефтяных и газовых объектов. Они утверждают, в последние годы нескоординированный надзор привёл к возникновению крупных утечек нефти и газа. Они указывают на каньон Алисо, разлив BP и утечку на буровой установке Total Elgin в Северном море в качестве примеров тех случаев, когда в контроле воздействия на окружающую среду случай играл большую роль, чем намерения. В случае каньона Алисо, самолет геодезической разведки работал над другим проектом в поисках проблем трубопровода, когда ученых попросили провести облёт скважины с утечкой. "Реакцией государства на инцидент в каньоне Алисо было недовольство первым измерением, которое мы провели, в этот момент никто даже не представлял, что в час выбрасывалось 50000 кг газа,"- сказал доктор Конли. "С моей точки зрения, это огромное упущение, особенно в связи с Парижским Соглашением о климате. Как мы можем отслеживать и сокращать выбросы парниковых газов без измерения наших самых больших его источников? Утечки такого рода будут продолжать происходить. Давайте попробуем искать их непрерывно, чтобы мы могли серьезно говорить о сокращении наших выбросов."

Изобретение относится к дизельному топливу на основе этанола. Топливо содержит от 60 до 80% (об./об.) абсолютного этанола, от 2,5 до 20% (об./об.) линейного диалкилового эфира с длиной цепи от 10 до 40, а также их смесей и от 15 до 30% (об./об.) ускорителя горения. Ускоритель горения представляет собой FAME согласно DIN EN 14214 (2004) и является метиловым эфиром рапсового масла, метиловым эфиром соевого масла или метиловым эфиром пальмового масла. Полученное топливо сгорает без выбросов аэрозолей и пригодно для использования в обычных дизельных двигателях. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к дизельному топливу на основе этанола.

Этанол все более широко применяется как топливо для двигателей с искровым зажиганием. Топливо для двигателей с искровым зажиганием, использующееся в настоящее время в Бразилии, является смесью этанола и бензина в различных соотношениях. E85, который состоит из 85% абсолютного этанола и 15% бензина, уже много лет доступен в Швеции.

Однако топливо на основе этанола до настоящего времени не годилось для дизельных двигателей, в частности, по двум причинам. Во-первых, самовоспламенение связано со значительным запаздыванием зажигания, что является следствием того, что цетановое число этанола составляет всего лишь около 8, тогда как для дизельного топлива требуются цетановые числа более 30. Кроме того, скорость горения после зажигания существенно ниже, чем у традиционного дизельного топлива, что ведет к потерям кпд.

Известно, что степень сжатия дизельного двигателя повышают от примерно 17-18 до примерно 28, чтобы улучшить параметр самовоспламенения. Это решение для двигателя, в котором проводится повышение конечной температуры, было выбрано компанией Scania в Швеции. Однако это приводит к повышенным механическим нагрузкам на двигатель, чего в конечном счете можно избежать только снижением мощности. Кроме того, в E85 нужно добавлять ускоритель воспламенения на основе высокомолекулярных нелетучих производных полиэтиленгликоля в количестве примерно 3-7% (об./об.). Это дизельное топливо имеет также торговое название Etamax D. Однако применение Etamax D ведет к нежелательному выбросу аэрозолей из-за добавления производных полиэтиленгликоля (SAE 2004-01-1987).

Оказалось, что использование глицеринэтоксилата в качестве ускорителя воспламенения, согласно US 5628805, также имеет недостатки наличия выбросов аэрозолей.

Дизельное топливо на основе этанола, содержащее полиалкиленгликолевые соединения в качестве улучшителя зажигания, описано в EP 0403516. Однако это топливо не очень эффективно и также приводит к нежелательным выбросам аэрозолей.

Целью изобретения является устранение указанных выше недостатков, в частности выброса аэрозолей, и получение дизельного топлива на основе этанола, которое пригодно для использования в обычных дизельных двигателях.

Эта цель достигается получением дизельного топлива на основе этанола, которое содержит от примерно 60 до примерно 90% (об./об.) этанола, до примерно 20% (об./об.) линейного простого диалкилового эфира с длиной цепи от примерно 10 до примерно 40 или их смесей и от 0 до примерно 30 вес.% ускорителя горения.

Таким образом, в этанол добавляют один или более линейных диалкиловых эфиров, которые сгорают без/по существу без выбросов аэрозолей. Могут образовываться только частицы негорючих органических соединений, которые можно удалить при помощи катализатора окисления. В испытательных циклах выбросы аэрозолей в дизельном топливе согласно изобретению ниже примерно 5 мг/кВт·ч, предпочтительно ниже примерно 2 мг/кВт·ч в испытательных циклах ESC, ETC, WHDC (dieselnet.com). Дизельное топливо согласно изобретению автоматически возгорается даже при степенях сжатия ниже 21. Дизельное топливо согласно изобретению может применяться в обычных дизельных двигателях и отличается низким значением запаздывания зажигания, высокой скоростью горения и высокой теплотворной способностью. Запаздывание зажигания предпочтительно составляет не более 9 мс, особенно предпочтительно не более 8,5 мс и в высшей степени предпочтительно не более 8,0 мс. Кроме того, использование одного или более диалкиловых эфиров ведет к тому, что можно обойтись без денатурирующих агентов. Дизельное топливо согласно изобретению является высокоценным дизельным топливом на биогенной основе.

Линейный диалкиловый эфир предпочтительно присутствует в количестве до примерно 10% (об./об.), особенно предпочтительно в количестве до примерно 5% (об./об.). Так как диалкиловый эфир является наиболее дорогим из компонентов, содержащихся в дизельном топливе согласно изобретению, предпочтительно использовать его в минимальном возможном количестве.

Линейные диалкиловые эфиры, использующиеся в дизельном топливе согласно изобретению, имеют длину цепи от примерно 10 до примерно 40. При подсчете длины цепи учитывается атом кислорода. Длина цепи предпочтительно составляет от примерно 10 до примерно 30, особенно предпочтительно от примерно 17 до примерно 25. Особенно хорошо подходят дигексиловый эфир, дигептиловый эфир, диоктиловый эфир, динониловый эфир, дидециловый эфир, диундециловый эфир, дилауриловый эфир и димиристиловый эфир. Особенно подходящими являются диоктиловый эфир, дидециловый эфир и дилауриловый эфир, так как их производство наиболее дешево.

Линейный диалкиловый эфир предпочтительно содержит только одну связь простого эфира.

Кроме того, предпочтительно, чтобы линейный диалкиловый эфир не содержал спиртовых групп.

Линейные диалкиловые эфиры предпочтительно являются в основном линейными, что значит, что они могут быть лишь чуть разветвленными, т.е. содержать всего до трех, предпочтительно до двух C 1 -C 4 алкильных групп.

Применяемые диалкиловые эфиры предпочтительно используются как растворители для этанола и ускорителя горения, если последний используется. Предпочтительно, смешение все еще возможно при -20°C.

Этанол (абсолютный) используется в количестве от примерно 60 до примерно 95% (об./об.), в частности в количестве от примерно 65 до 85% (об./об.), особенно предпочтительно в количестве от примерно 70 до примерно 80% (об./об.).

Ускоритель горения присутствует в количестве от примерно 0 до примерно 30% (об./об.), предпочтительно в количестве от примерно 2 до примерно 25% (об./об.). В частности, ускоритель горения присутствует в количестве от примерно 5 до примерно 20% (об./об.), в высшей степени предпочтительно в количестве от примерно 5 до примерно 50% (об./об.). Это выгодно тем, что при сохранении желаемых свойств можно снизить количество дорогого диалкилового эфира.

Ролью ускорителя горения является повышение скорости горения после зажигания. Кроме того, ускоритель горения повышает теплотворную способность топлива.

Ускоритель горения предпочтительно выбран из группы, состоящей из компонентов дизельного топлива или компонентов топлива для двигателей с искровым зажиганием.

Дизельным топливом особенно предпочтительно является гидрогенизованное растительное масло, FAME, FAEE и их смеси, так как они могут особенно хорошо смешиваться с этанолом, а также с линейным диалкиловым эфиром. В высшей степени предпочтительно использование FAME согласно DIN EN 14214 (2004), в частности метилового эфира рапсового масла (RME), метилового эфира пальмового масла (PME) и метилового эфира соевого масла (SME), так как они особенно хорошо смешиваются с этанолом и линейным диалкиловым эфиром и дополнительно повышают теплотворную способность дизельного топлива по изобретению.

Годятся также компоненты топлива для двигателей с искровым зажиганием, в частности гексан и петролейный эфир, в частности, в качестве ускорителей горения.

В предпочтительном варианте реализации дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола содержит от примерно 60 до примерно 80% (об./об.) этанола, от примерно 2,5 до примерно 15% (об./об.) линейного диалкилового эфира, а также их смесей и от примерно 15% до примерно 25% (об./об.) ускорителя горения.

В частности, дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола содержит от примерно 65 до примерно 75% (об./об.) этанола, от примерно 2,5 до примерно 12,5% (об./об.) линейного диалкилового эфира и от примерно 17,5 до примерно 22,5% (об./об.) ускорителя горения.

В высшей степени предпочтительном варианте реализации дизельное топливо по изобретению на основе этанола содержит примерно 75% (об./об.) этанола, примерно 5% (об./об.) линейного диалкилового эфира и примерно 20% (об./об.) ускорителя горения.

Если ускоритель горения не используется, дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола предпочтительно содержит примерно 70% (об./об.) этанола и примерно 30% (об./об.) линейного диалкилового эфира.

Пример 1 (сравнительный пример)

Запаздывание зажигания и скорость горения традиционного коммерческого топлива Etamax D измеряли усовершенствованным анализатором запаздывания зажигания топлива (AFIDA) фирмы ASG, Neusäß (US 2007/0083319) (см. фиг.1). Давление впрыска составляло 800 бар, температура в камере - 600°C, давление в камере - 50 бар, длительность впрыска - 600 мс и количество впрыска - 22 мг.

Запаздывание зажигания составляло около 25 мс, другими словами, никакого зажигания не происходило.

Пример 2

Дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола, приведенное ниже, было испытано аналогично примеру 1 (фиг.2)

Запаздывание зажигания уменьшилось по сравнению с уровнем техники (Etamax D) (у Etamax D >25 мс). Кроме того, значительно повысилась скорость горения.

Пример 3

Дизельное топливо согласно изобретению на основе этанола, указанное ниже, испытывалось аналогично примеру 1 (фиг. 3).

В сравнении с предшествующим уровнем техники (Etamax D) запаздывание зажигания снизилось (у Etamax D >25 мс). Кроме того, значительно повысилась скорость горения. Давление повышается, и следовательно, скорость горения выше, когда используется дидециловый эфир (2) и дилауриловый эфир (3), в сравнении с диоктиловым эфиром (1).

Аналогично примеру 1, проводили измерения на этанольных аддитивных смесях, с 70% (об./об.) этанола и 30% (об./об.) эфира. Таким образом, были определены следующие запаздывания зажигания:

Этот пример показывает, что (факультативно) без ускорителя горения можно полностью обойтись.

1. Дизельное топливо на основе этанола, включающее от 60 до 80% (об./об.) этанола (абсолютного), от 2,5 до 20% (об./об.) линейного диалкилового эфира с длиной цепи от 10 до 40, а также их смесей, и от 15 до 30% (об./об.) ускорителя горения, где ускоритель горения представляет собой FAME.

2. Дизельное топливо по п.1, отличающееся тем, что линейный диалкиловый эфир присутствует в количестве от 2,5 до 10% (об./об.), предпочтительно в количестве от 2,5 до 5% (об./об.).

3. Дизельное топливо по п.1, отличающееся тем, что ускоритель горения присутствует в количестве от 15 до 25% (об./об.).

4. Дизельное топливо по п.1, отличающееся тем, что FAME является FAME согласно DIN EN 14214 (2004).

5. Дизельное топливо по п.4, отличающееся тем, что FAME согласно DIN EN 14214 (2004) является метиловым эфиром рапсового масла, метиловым эфиром соевого масла или метиловым эфиром пальмового масла.

6. Дизельное топливо по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что этанол присутствует в количестве от 65 до 80% (об./об.), предпочтительно в количестве от 70% до 80% (об./об.).

Похожие патенты:

Изобретение относится к применению флоккулирующего и хелатирующего агента в качестве агента, облегчающего очистку органического раствора, включающего алкильные эфиры жирных кислот, в котором содержание воды в органическом растворе равно или меньше 5% по массе, и где рН органического раствора составляет от 9 до 12, и где флоккулирующий и хелатирующий агент выбирают из группы, состоящей из полиалюминиевых коагулянтов.

Изобретение относится к способу получения высокооктановых смесей, содержащих алкил-трет-алкиловые эфиры, с использованием как минимум взаимодействия трет-пентенов во фракции, содержащей преимущественно углеводороды С5 и возможно углеводороды С6, со спиртом(ами) С1-С4 в присутствии кислого(ых) твердого(ых) катализатора(ов) при 20-100°С и ректификации, характеризующемуся тем, что переработку осуществляют в две стадии, на первой из которых проводят синтез преимущественно алкил-трет-пентилового эфира при контактировании фракции углеводородов C5 и частично С6 со спиртом(ами) C 1-C4 и отгонку дистиллята, содержащего преимущественно углеводороды C5 и спирт(ы), а на второй стадии проводят рекуперацию спирта из указанного дистиллята, для чего дистиллят подвергают дополнительному(ым) контактированию(ям) как минимум с указанным(и) катализатором(ами), а также с углеводородной смесью, включающей изобутен и/или трет-пентены в количестве достаточном для превращения бóльшей части спирта в алкил-трет-алкиловый(е) эфир(ы), и из реакционной смеси удаляют как минимум С4 -углеводороды, при их использовании, и примесь спирта, в случае превышения предела его концентрации, допускаемого для ингредиентов бензина.

Изобретение относится к способу получения углеводородного топлива, который включает контактирование глицеридов жирных кислот со C1-C5 спиртом в присутствии твердого двойного цианида металлов в качестве катализатора при температуре в пределах 150-200°С в течение 2-6 ч, охлаждение указанной реакционной смеси до температуры в пределах 20-35°С, фильтрование реакционной смеси для отделения катализатора с последующим удалением непрореагировавшего спирта из полученного фильтрата путем вакуумной перегонки с получением углеводородного топлива, при этом один металл катализатора представляет собой Zn2+, a второй представляет собой ион Fе.

Изобретение относится к способу получения высокооктанового компонента автомобильных бензинов путем алкилирования изобутановой фракции бутиленсодержащим сырьем в присутствии концентрированной серной кислоты последовательно в двух реакционных устройствах с активным перемешиванием, последующее разделение кислоты и углеводородов, очистку продуктов реакции от кислых примесей, характеризующемуся тем, что алкилирование проводят в двух реакционных устройствах, снабженных общим контуром циркуляции серной кислоты и раздельными контурами по углеводородной фазе, при этом смесь продуктов реакции и кислоты из первого реакционного устройства охлаждают в отстойной зоне до 4-6°С и разделяют с последующим возвратом балансовой части серной кислоты в первое реакционное устройство, а продукты реакции и другую часть серной кислоты параллельными потоками направляют во второе реакционное устройство, куда также подают бутиленсодержащее сырье, в количестве 1-3 м3/ч (в пересчете на 100% бутилен) на 1 м3 серной кислоты в объеме реактора, при этом температуру на выходе из второго реакционного устройства поддерживают не выше 15°С без дополнительной подачи изобутана, далее смесь продуктов реакции, избытка изобутана и кислоты из второго реакционного устройства разделяют в гидроциклоне на углеводородную фазу и серную кислоту, которую возвращают в отстойную зону первого реакционного устройства, а углеводородную фазу направляют в отстойник второго реакционного устройства для более тщательного отделения кислоты, а затем на блок очистки, при этом оптимальную концентрацию серной кислоты (90-93%) в объединенном контуре циркуляции кислоты поддерживают за счет постоянной подачи свежей 98-99% серной кислоты.

Изобретение относится к дизельному топливу на основе этанола