Реферат: Фальсификация бензинов

2) Высокооктановые добавки на основе кислородсодержащих соединений;

Данный вид добавок - на основе изобутилена и одноатомных спиртов нормального и изостроения . Их синтез осуществлялся на цеолитсодержащих алюмосиликатах. Определены оптимальные условия, позволяющие повысить октановое число по исследовательскому методу до 125 и по моторному ме­тоду до 116. Составлена топливная композиция на базе бензина каталитичес­кого крекинга и полученной добавки в количестве 10%.

Антидетонационные присадки, содержащие спирты изостроения , не­давно начали использоваться на НПЗ в Литвинове. Авторы предлагают ис­пользовать для получения автомобильного бензина два основных компонен­та: продукты риформинга и спиртов изостроения, дополненные обработан­ным после риформинга бензином из процесса гидрокрекинга вакуумного дистиллята нефти.

Наиболее широко в производстве чистого бензина применяются эфи­ры . В связи с ужесточением в ряде штатов США требований к экологической чистоте бензина рассматривается возможность использования алкиловых эфиров (МТБЭ, ЭТБЭ и др.) для производства неэтилированного бензина с низкой упругостью паров по Рейду и низким содержанием вредных веществ в выхлопных газах. Осуществляющаяся в настоящее время программа разра­ботки экологически чистого бензина включает использование МТБЭ как основного компонента в производстве такого рода бензина с высоким окта­новым числом. В процессе обсуждаются результаты исследований по сниже­нию выбросов NO_x , CO и сажи, и влияние кислородсодержащих соединений на характеристики горения топлив на основе алкиловых эфиров, поведение летучих соединений, входящих в состав топливных композиций. Компания Shell предложила использовать экологически чистый бензин на основе МТБЭ состава: 5.5% эфира, углеводородная основа, моющая присадка. Фирма Chevron предложила использовать экологически чистое автомобильное топ­ливо следующего состава: 85-96%_об. базового бензина и 4-15%_об. алкилата (смесь 40-60% МТБЭ, 20-30% изопропилового спирта, 20-30% МеОН). В этом случае удалось повысить октановое число до 129 пунктов по исследо­вательскому методу и до 117 – по моторному методу.

Рассмотрен способ получения метил-трет-С₄ -С₅ -алкиловых эфиров как компонента высокооктанового бензина. Синтез ведётся реакцией МеОН с соответствующим изоолефином при молекулярном соотношении (0.3-0.5):1 в прямоточном реакторе при 40-80⁰ С и давлении 5-7 атм. Рассмотрены усло­вия, повышающие конверсию изоалкана до 100%.

Ещё одной кислородсодержащей высокооктановой присадкой является метиловый спирт. Последний обладает хорошей стабильностью, топливо на его основе содержит 85-95%_об. МеОН; 3-15%_об. Н₂ О; 0.0005-0.001% солей щелочных металлов; 0.01-0.05% фтористого ПАВ и красителя. Разработаны различные варианты использования метанола в качестве моторного топлива, перспективы его применения и способы синтеза синтетического жидкого топлива на основе МеОН.

Таким образом, на основании годичного опыта использования новых высокооктановых кислородсодержащих добавок в бензинах Optane 95 и 98 , разработанных ведущей французской фирмой ELF, делается вывод, что их применение для 12 стран ЕЭС позволит обеспечить выполнение жёстких стандартов по лимитированию выбросов CO и NO_x в атмосферу.

3) Высокооктановые добавки, не вошедшие в первую и вторую группы;

В качестве альтернативы ТЭС и МТБЭ применяют:

- Железосодержащие органические соединения. Это присадки типа ФК-4; ДАФ; ДАФ-2; Фероз. Разработаны на Ачинском НПЗ.

- Присадки на основе Mn-органики. Это присадки ЦТМ; МЦТМ. Разрабо­таны компанией ЛукОйл.

- добавки на основе N-метил-анилина. Это присадки АДА, Экстралин. Разработаны на Комсомольском и Ачинском НПЗ.

- Депарафинизированный рафинат. После извлечения ароматики из бензина риформинга остаётся рафинатная фаза, включающая алканы С₄ – С₈ и имеющая октановое число 67.8 с содержанием ароматики не более 0.1%. Этот продукт было предложено использовать как компонент автомобиль­ного бензина. В этом случае его предложено подвергнуть изомеризации, ректификации, извлекать из него н-Alk с помощью молекулярных сит. Депарафинизированный рафинат в этом случае трансформируется в высо­кооктановый компонент бензина. Показано, что компаундирование изоал­канов в состав бензина позволяет получать этилированный А-98 и неэти­лированный А-96 бензины.

- Предложено применять в качестве антидетонационной добавки толуоль­ный концентрат (90% толуола).

- Вода в топливной системе в больших количествах вредно сказывается на работу двигателя. Вода накапливается в топливном баке, в поплавковой камере карбюратора и других элементах системы питания, попросту выпа­дая в осадок, поскольку тяжелее бензина. Своим появлением здесь она обязана присутствием влаги в воздухе, которая может конденсироваться на поверхности бензина при его хранении или транспортировке. А вот удалить ее из бензина или системы питания ав­томобиля весьма сложно. Представлена возмож­ность использования присадки, способной свя­зывать воду. Она позволяют образовать относи­тельно устойчивое соединение воды с бензином и как следствие повышают октановое число.

Химические процессы, протекающие в двигателе при сгорании топлива

С момента запуска двигателя в камере сгорания топлива происходят множество химических прессов. Причём получаемые продукты прямо зави­сят от состава бензина и от природы антидетонационной добавки. В случае использования кислородсодержащих присадок в процессе горения будет об­разовываться преимущественно вода, и вред экологии будет минимальный. Но, если в бензине содержится ароматика, то продуктами горения такого бен­зина будут полициклические ароматические соединения, которые являются канцерогенами.

Особенно большой вред экологии и двигателю автомобиля наносят этилированные топлива. При сгорании топлива ТЭС разлагается, при этом образуются активные радикалы:

Pb(C₂ H₅ )₄ ® Pb(C₂ H₅ )₃ ^· + C₂ H₅ ^·

Эти радикалы имитируют окисление углеводородов, обычно стабиль­ных в отсутствии ТЭС. Образующиеся гидроперекиси способствуют более мягкому горению. Но побочными продуктами при использовании ТЭС зачас­тую являются продукты его окисления. Например, (C₂ H₅ )₂ Pb(OH)₂ ; (C₂ H₅ )₂ Pb(OR)₂ ; (C₂ H₅ )₂ PbOROH; PbO. Эти вещества накапливаются в двига­теле и приводят к его поломке. Кроме того, они наносят большой вред эколо­гии, так как свинец является канцерогеном.

Вредные химические вещества,

образующиеся при сгорании топлива в двигателе

Классификация вредных веществ выхлопного газа.

Оксид углерода СО (угарный газ). Образуется в результате неполного сгорания углерода в моторном топливе. Ядовитый газ без цвета и запаха. При вдыхании связывается с гемоглобином крови, вытесняя из нее кислород, в результате чего наступает кислородное голодание, сказывающееся, прежде всего, на центральной нервной системе.

Диоксид углерода СО₂ (углекислый газ) обладает наркотическим дей­ствием, раздражающе действует на кожу и слизистые оболочки. Выброс СО₂ автомобилями вносит свой вклад в усиление парникового эффекта и кислот­ные осадки , вызывающие разрушение строительных материалов и другие нежелательные последствия.

Сернистый газ SО₂ с парами воды в атмосфере образует аэрозоли сер­нистой кислоты или в результате фотохимического окисления превращается в серный ангидрид SO₃ . В обоих случаях в конечном итоге образуются аэро­золи серной кислоты – один из главных компонентов кислотных осадков.

Альдегиды относятся к отравляющим веществам, раздражающе дейст­вующим на глаза, дыхательные пути, поражающим центральную нервную систему, почки и печень.

Канцерогенные вещества ( в частности, бензпирен) чрезвычайно опасны для человека даже при их малой концентрации, поскольку обладают свойством аккумулироваться в организме до критических концентраций.

Сажа . Окрашенность дыма отработанных газов двигателя автомобиля зависит от содержания частиц сажи, – чем больше сажи, тем чернее дым. Как любая мелкая пыль, сажа действует на органы дыхания, но главная опасность заключается в том, что на поверхности частиц сажи адсорбируются канцеро­генные вещества.

Свинцовые соединения – яды, поражающие органы и ткани организма, нервную систему, желудочно-кишечный тракт, а также нарушающие обмен­ные процессы. По данным Госкомэкологии, в десятках городов России кон­центрация свинца в воздухе превышает принятые в стране нормы (ПДК по свинцу 0,3 мкг/м³ ). Опасность отравления соединениями свинца усугубляется тем, что они, как и канцерогенные вещества, не удаляются из организма, а задерживаются в нем до опасных концентраций. Вблизи автомагистралей свинец накапливается в почве и растениях.

Оксиды азота NO_x образуются при сгорании любых видов топлива – природного газа, угля, бензина или мазута. Приблизительно 90% годового выброса в атмосферу оксидов азота – результат сжигания ископаемого топлива, половина этого количества выбросов приходится на автотранспорт.

Углеводороды С_х Н_y – несгоревшие химические составляющие топлива, они токсичны. Выбросы этих веществ на перекрестках и у светофоров в несколько раз больше, чем при движении по магистрали. Вместе с диоксидом азота под действием солнечного света углеводороды образуют вторичные загрязняющие вещества .

Экологический аспект. Мировое и Российское законодательство.