Раздел навигации по сайту vbakalee.ru
Vbakalee.ru – весь рынок бакалеи в России.
В мире все большую притягательность обретают экологичные виды топлива, прежде всего, из биомассы растений, аккумулирующей энергию солнца. Будущее видится за «зелеными» продуктами и технологиями, которые способны кардинально улучшить экологию и качество жизни за счет снижения загрязненности природной среды и сокращения выбросов парниковых газов, обуславливающих драматические изменения климата.Немецким инженером Рудольфом Дизелем в 1897 году был создан дизельный двигатель, первый образец которого работал на растительном (арахисовом) масле. Впоследствии выяснилось, что более легкие, не столь вязкие метиловые (МЭ) и этиловые (ЭЭ) эфиры жирных кислот, под которыми обычно понимают «биодизель», предпочтительнее по ряду технических характеристик. О них как потенциально доступном горючем для дизельных двигателей вспомнили в период нефтяного кризиса 70-х гг., затем вернулись в 90-х гг., когда ведущие экономики мира столкнулись с проблемами загрязнения природной среды, парникового эффекта и истощения нефтяных месторождений.К настоящему времени разные страны, с учетом климатических зон и аграрных традиций, в производстве биодизеля сделали ставку на различные источники масложирового сырья. Так, США преимущественно ориентируются на сою и животный жир, Европа — на рапс, Малайзия и Индонезия — на масличную пальму, а Филиппины — на кокосовую пальму. Помимо этого многие страны стараются задействовать технические и отходные масла и жиры.Перед обычным дизтопливом биодизель имеет ряд неоспоримых преимуществ, главные из которых следующие:· более низкий уровень вредных выбросов, особенно твердых частиц (дыма);· практически нейтральный эффект в плане выброса парниковых газов;· существенно лучшие показатели в плане токсичности и биоразлагаемости;· меньший износ (из-за оказываемого биодизелем смазывающего эффекта) и, соответственно, увеличения срока службы двигателя;· лучшие характеристики при хранении и транспортировке;· хороший стимул для развития агросектора масличных и кормовых культур, а также олеохимии и связанных с ней отраслей;· меньшая зависимость от цен на нефтепродукты.Среди возможных недостатков биодизеля называют следующие. В неразведенном виде он способен повреждать резиновые шланги, прокладки и потребовать их замены на детали из более стойких материалов. Вследствие высокой растворяющей способности, биодизель способен вымывать из двигателей отложения, образовавшиеся там ранее, а это может вызывать сбои в работе. Отсюда возможны проблемы и с гарантийным обслуживанием техники. Биодизель может быть не вполне устойчив к окислению при хранении, и может возникнуть необходимость в антиоксиданте. Дизтопливо с высоким содержанием биодизеля, особенно марки В100, изготовленного из сырья с низким йодным числом, может создавать проблемы вследствие загущения и забивания топливного фильтра в холодное время года.Для обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик биодизеля важен набор определенных свойств масел и жиров, используемых в его производстве. Из химических свойств важны: число омыления (ч.о.), иодное число, жирнокислотный состав, наличие свободных жирных кислот (к.ч.), серы, азота, зольность, присутствие неомыляемых компонентов, фосфатидов и содержание влаги.
Характеристики некоторых масел и получаемых из них сложных эфиров
Масло или жир | Температура плавления, ºС | Иодное число | Цетановое число | ||
масло/жир | метиловый эфир | этиловый эфир | |||
Масло рапсовое | 5 | 0 | –2 | 97–105 | 55 |
Масло канолы | –5 | –10 | –12 | 110–115 | 58 |
Масло подсолнечное | –18 | –12 | –14 | 125–135 | 52 |
Масло оливковое | –12 | –6 | –8 | 77–94 | 60 |
Масло соевое | –12 | –10 | –12 | 125–140 | 53 |
Масло хлопковое | 0 | –5 | –8 | 100–115 | 55 |
Масло кукурузное | –5 | –10 | –12 | 115–124 | 53 |
Масло кокосовое | 20–24 | –9 | –6 | 8–10 | 70 |
Масло пальмоядровое | 20–26 | –8 | –8 | 12–18 | 70 |
Масло пальмовое | 30–38 | 14 | 10 | 44–58 | 65 |
Пальмовый олеин | 20–25 | 5 | 3 | 85–95 | 65 |
Пальмовый стеарин | 35–40 | 21 | 18 | 20–45 | 85 |
Жир животный | 35–40 | 16 | 12 | 50–60 | 75 |
Жир свиной | 32–36 | 14 | 10 | 60–70 | 65 |
Масла и эфиры с низким иодным числом (из кокосового и пальмового масел, животного жира) имеют более высокие цетановые числа и, следовательно, больший энергетический потенциал. Большинство масел и эфиров, как следует из приведенной таблицы, вписывается в оптимальный диапазон цетановых чисел для дизтоплив (45÷75). Существенно и то, что масла и жиры с низким иодным числом имеют высокие температуры плавления и нередко затвердевают уже температурах выше комнатной. Это свойство отражается на температурах помутнения, забивания фильтра и плавления получаемых из них МЭ и ЭЭ жирных кислот, что налагает ограничения на их использование в качестве горючего на все сезоны, кроме летнего.
Масла с высоким иодным числом и низкой температурой плавления более всего подходят для производства биодизеля, используемого в холодном климате. Исследования, направленные на разработку зимнего биодизельного топлива, особенно актуальны для северных стран, таких как Россия, Канада и страны Скандинавии. Однако стоит отметить, что при этом увеличивается риск автоокисления и полимеризации горючего в плотную каучукоподобную массу. Следовательно, биодизель с высоким иодным числом не подлежит длительному хранению, а для увеличения срока хранения желательно вводить антиоксидант. Биодизель из полувысыхающих масел (соевое, подсолнечное) не столь подвержен окислению и полимеризации, как биодизель из высыхающих масел.
В настоящее время реальным ограничителем наращивания доли биодизеля в дизтопливе выступает недостаточно низкая температура застывания (утраты текучести). Возможность использования антижелирующих агентов, антифризов существует, однако достигаемый эффект (дополнительно минус 3–5 ºС) не столь значителен. К тому же их введение не должно дискредитировать саму идею экологичного топлива, выращенного в поле или извлеченного из стоков. Добавление же биооктанола или «органического» метилизоамилкетона (добавок, потенциально пригодных для снижения температуры замерзания и по пожароопасным характеристикам) способно значительно увеличить себестоимость топлива.
Другой путь заключается в использовании для производства биодизеля масел с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот (высоким иодным числом). Получаемые из них МЭ и ЭЭ имеют температуры застывания порядка –10 ºС или ниже. При добавлении их в количестве 5 % температура застывания топлива В5 будет порядка –25 ºС. Этого может быть достаточно для эксплуатации автотранспорта зимой в странах континентальной Европы, но не достаточно для эксплуатации в России. С другой стороны, с ростом ненасыщенности снижается теплотворная способность биодизеля, а МЭ полиненасыщенных кислот более подвержены автоокислению и полимеризации.
Теплосодержание биодизельного топлива на единицу массы, как правило, на
9–13 % ниже, чем у обычного дизтоплива. При использовании биодизеля мощность дизельного двигателя снижается на 5–8 %. Снижение вращающего момента с переходом на биодизель заметнее при низкой скорости движения транспортного средства. Так, при 1700 об./мин он ниже на 5 %, а при 1300 об./мин — только на 3 %. Дымность выхлопа для биодизеля В100 в среднем на 75 % ниже, чем для обычного дизтоплива.
Плотность биодизеля (ок. 0,88) может быть выше, чем плотность дизтоплива из нефти: 0,83–0,90 — для марок, предназначенных для быстроходных двигателей, и до 0,93 — для тихоходных двигателей. Плотность биодизеля разного происхождения практически одинакова, за исключением биодизеля из касторового масла, для которого d20/4 = 0,92.
Зольность — показатель наличия в топливе металлов и кремнистых соединений. Высокая зольность может быть причиной повышенного износа и засорения инжекционной системы двигателя, а также нагарообразования. Особой разницы в эксплуатационных характеристиках между МЭ и ЭЭ не выявлено, поэтому при выборе агента этерификации, в основном, руководствуются экономическими соображениями.
Отходные масла и жиры могут быть частично омылены и содержать высокий процент свободных жирных кислот. Как и для кондиционных масел, для них применяется кислая, а не щелочная промывка. Из-за высоких значений к.ч., отходные масла сразу направлять на переэтерификацию нельзя: их сушат и переводят в эфиры жирных кислот метилирующим агентом, например, диметилсульфатом (побочные продукты — сульфат натрия или калия и мыло).
В последнее время в ряде стран ЕС дизтопливо для грузовиков, используемых в дальних перевозках, стали разбавлять 2–3 % рафинированного рапсового масла как такового. При этом уход от пошлины, которой облагается топливо из нефтяного сырья, компенсирует некоторую потерю в мощности и пути пробега. С другой стороны, в двигателе усиливается нагарообразование, что вообще характерно для высокомолекулярных и вязких видов дизтоплива.
Еще недавно в производстве биодизеля широко использовали промывку сырых МЭ теплой водой, что приводило к необходимости последующей сушки. Последнее новшество — отказ от мокрой очистки МЭ и переход к очистке специальными сорбентами. При этом качество топлива существенно улучшается, в частности, снижаются его коррозионная активность, вызванная присутствием влаги, и образование отложений в головке цилиндра, обусловленное присутствием мыла.
Вопрос качества масложирового сырья (а заодно морозостойкости топлива и NOX) снимает «синтетический» биодизель, к производству которого с июня 2007 г. приступила компания Neste Oil по технологии NExBTL. Важно, что для его производства могут применяться самые разные виды сырья — от кондиционных жиров и масел до всевозможных отходов.
OilWorld
