Výroba benzinů EURO-3 a EURO-4

Všechny legislativní iniciativy, které přísně regulují ekologické ukazatele kvality paliva, jsou v konečném důsledku zaměřeny na snížení toxicity výfukových plynů z vozidel.

Přestože toxicitu výfukových plynů vozidel ovlivňují i ​​další faktory, jako je řízení dopravy, technický stav vozidla, kvalita maziv apod., v celorepublikovém měřítku jsou rozhodující samozřejmě konstrukce motoru a kvalita používaných paliv.

Evropská unie, USA a další vyspělé země proto přijaly přísné normy pro toxicitu výfukových plynů z automobilů se zážehovými a naftovými motory, upravující obsah oxidu uhelnatého, oxidu siřičitého, oxidů dusíku a uhlovodíků. Od roku 2005 zavádí EU normy toxicity Euro 4. To znamená, že vozy prodávané v zemích EU musí tyto normy splňovat, samozřejmě při použití vhodného paliva, jehož ekologické chování je rovněž upraveno příslušnou samostatnou normou.

Rusko také postupuje stejnou cestou, jak je již zřejmé, s určitým zpožděním. Od roku 2005 tak musí Ruská federace přejít na výrobu automobilů splňujících normy Euro-2 a benzinu splňující normy Euro-2 (GOST R 51105-97 a GOST R 51866-2002). Podle návrhu vyhlášky „O požadavcích na benziny, motorovou naftu a jiné hořlavé a mazací látky“ vypracovaného Ministerstvem průmyslu a energetiky se navrhuje od 1. ledna 2009 zakázat výrobu benzinu pod normu Euro-3. Podle technického předpisu „O požadavcích na emise škodlivých (znečišťujících) látek z automobilového zařízení uváděného do oběhu na území Ruské federace“, schváleného vládou v říjnu 2005, je od 1. ledna 2008 zakázána výroba a dovoz automobilů s motory pod normu Euro-3 do Ruska. Přechod na Euro-1 proběhne 2010. ledna 4 a na Euro-1 2014. ledna 5. U automobilových benzinů jsou standardizovány požadavky na ukazatele ovlivňující životní prostředí (odpovídají současným i budoucím evropským normám, viz tabulka 1): obsah olova, síry, benzenu, aromatických a olefinových uhlovodíků, detonační odolnost. Rozsah a kvalita vyráběných paliv přitom musí zajistit spolehlivý provoz všech vozidel dostupných v zemi. Vozový park ruských osobních automobilů v současnosti čítá asi 25 milionů kusů a jejich počet se každoročně zvyšuje o téměř 1 milion, přičemž neustále roste podíl moderních dovážených vozů splňujících požadavky Euro-3 a Euro-4, vybavených systémy neutralizace výfukových plynů, elektronickým řízením motoru a palubním systémem technické diagnostiky.

Kromě plnění ekologických požadavků se stalo nutností neustále zvyšovat výrobu benzinů s RON 92, 95 a vyššími, jejichž poptávka neustále roste. Výroba ekologicky nezávadného vysokooktanového benzínu je pro řadu tuzemských rafinérií složitým problémem, protože kromě rozšířeného procesu katalytického reformování vyžaduje procesy katalytického krakování, alkylace a izomerace lehkých parafinů a přísnější hydrorafinační procesy. V těch rafinériích, které je nemají, však realizace těchto procesů vyžaduje značné kapitálové investice; Je nutné dodatečně extrahovat benzen z reformátů a snížit náročnost reformování, což snižuje oktanový potenciál. V tomto případě je oprávněné zvýšit oktanové číslo aditivy: obsahující kyslík – MTBE, nejúčinnější ze stávajících bezpopelových přísad – MMA nebo, což je nejšetrnější a ekonomicky nejvýhodnější, jejich směsi.

Soubor procesů, které jsou v současnosti k dispozici ve většině rafinérií, objektivně určuje vysoký obsah aromatických látek v komerčních vysokooktanových benzínech. A pokud zvýšený obsah benzenu v nich ovlivňuje především ekologickou bezpečnost (jako potenciální zdroj karcinogenního benz-a-pyrenu), pak je vysoký obsah aromatických uhlovodíků s vyšší teplotou varu zatížen zvýšenou tvorbou uhlíku ve spalovacích komorách a na ventilech motoru, což zhoršuje jejich výkonnostní ukazatele, jako je účinnost, výkon, ekonomické a ekologické vlastnosti. při provozu motoru, jak dochází k usazování karbonových usazenin ve spalovací komoře, jsou vytvářeny příznivější podmínky pro vznik detonace a dříve zvolený benzín (při návrhu) s určitou odolností proti klepání pro takový motor (obr. 1) Studie ukázaly, že u nového motoru a u motoru, který je v provozu delší dobu, může dosáhnout rozdílu vlastností -10 kno. a další.

Při provozu motoru automobilu se v průběhu času tvoří karbonové usazeniny nerovnoměrně. Hlavní množství karbonových usazenin se ukládá na začátku provozu vozidla. Experimentálně bylo zjištěno, že po ujetí 10–16 tisíc km nastává určitý rovnovážný stav a při dalším chodu motoru se množství karbonových usazenin nevýznamně mění. Rovnováhy je dosaženo, protože chemické reakce a tepelné působení spolu s prouděním plynů způsobí vyhoření spalovací komory a odstranění usazenin uhlíku přibližně stejnou rychlostí, jakou se v současnosti tvoří (tento jev je známý jako samočištění spalovací komory). Hodnota této rovnováhy závisí na složení benzinu.

Uhlovodíkové složení benzínu je jedním z hlavních faktorů určujících jeho sklon k tvorbě karbonových usazenin v motoru. Analýza dostupných dat ukazuje, že tendence automobilových benzinů k tvorbě uhlíkových usazenin závisí především na obsahu nenasycených a aromatických uhlovodíků.

Struktura nenasycených uhlovodíků, jejich chemická aktivita a tendence k přeměně vlivem vysokých teplot do značné míry určují tendenci automobilových benzinů tvořit uhlíkové usazeniny. Moderní vysokooktanové benziny však nenasycené uhlovodíky buď neobsahují vůbec, nebo obsahují malé množství relativně neaktivních uhlovodíků této třídy. Tendence těchto benzinů tvořit uhlíkové usazeniny je dána množstvím a strukturou aromatických uhlovodíků. Studium vlivu aromatických uhlovodíků na tvorbu uhlíku bylo provedeno zrychlenou metodou „PL“ a během dlouhodobých zkoušek. Byly studovány směsi primárního benzínu s jednotlivými aromatickými uhlovodíky různé struktury a s benzínem pro katalytické reformování obsahující 66-69 % aromatických uhlovodíků; Výsledky těchto experimentů jsou uvedeny v tabulce. 2.

Struktura aromatických uhlovodíků má významný vliv na tvorbu uhlíku. S rostoucí molekulovou hmotností uhlovodíku a jeho teplotou varu se obecně zvyšuje účinek na tvorbu uhlíku. Vysokovroucí aromatické uhlovodíky podléhají oxidační přeměně vlivem vysokých teplot a samozřejmě slouží jako hlavní zdroj tvorby uhlíkových usazenin.

Typické jsou výsledky testů (v různých režimech) dvou benzínů, které se výrazně liší obsahem aromatických uhlovodíků, ale mají stejná oktanová čísla. Motor pracoval ve třech stupních po 30 hodin každý se zatížením 25, 50 a 100 % – maximálně při konstantních otáčkách (2500 ot./min.). Po první fázi testování byla odstraněna hlava válců a karbonové usazeniny z dílů (dno pístu a spalovací komora) prvního válce byly vyčištěny a zváženy.

Bylo zjištěno, že hlavní množství uhlíkových usazenin ve spalovací komoře se hromadí, když motor pracuje při nízkém zatížení; S rostoucí zátěží a stoupající teplotou motoru začíná opačný proces – spalování karbonových usazenin. Tento proces je zvláště zesílen v režimech blízkých otevření plného plynu. Provedené testy ukázaly, že obsah významného množství aromatických uhlovodíků v benzinu nejen zvyšuje jeho tendenci k usazování karbonových usazenin v motoru, ale také zvyšuje schopnost karbonových usazenin pevně přilnout k povrchu částí spalovacího prostoru. Například, když motor běží na benzín, který neobsahuje aromatické uhlovodíky, při plném zatížení shoří přibližně 70 % uhlíkových usazenin nahromaděných v režimu 1 a při provozu na benzín obsahující 69 % aromatických uhlovodíků shoří pouze asi 20 % uhlíkových usazenin (během 30 hodin).

Aromatické uhlovodíky jsou cennými složkami automobilových benzinů, protože mají vysokou detonační odolnost. Jejich obsah v komerčních benzínech by však měl být omezen kvůli zvýšené tvorbě karbonu v motoru. Přímé srovnání detonační odolnosti benzinů a jejich sklonu k tvorbě uhlíkových usazenin a jejich závislosti na obsahu aromatických uhlovodíků umožnilo navrhnout normu pro obsah aromatických uhlovodíků v komerčních automobilových benzínech. Bylo zjištěno, že specifické zvýšení množství uhlíkových usazenin ve spalovací komoře, tj. zvýšení množství uhlíkových usazenin v důsledku přidání aromatických uhlovodíků v množství odpovídajícím zvýšení detonační odolnosti paliva o 1 oktanovou jednotku, zůstává prakticky nezměněno pro různé aromatické uhlovodíky, když se jejich obsah v benzínu pohybuje v rozmezí od 0 % do 40–45 %. S vyšším obsahem aromatických uhlovodíků se výrazně zvyšuje specifický nárůst množství uhlíkových usazenin. Obsah aromatických uhlovodíků v komerčních motorových benzínech by tedy neměl překročit 40 %.

Specifikace Euro-3 a Euro-4 rovněž vyžadují přítomnost detergentních přísad v automobilovém benzínu, které snižují účinky tvorby uhlíku.

Níže jsou uvedeny materiály o použití bezpopelových komplexních přísad na bázi MTBE a MMA pro výrobu vysokooktanových benzínů.

K provedení výzkumu získání benzinů A-92, A-95 a A-98 s celkovým obsahem aromatických látek nejvýše 42 % (podle norem Euro-3) byly použity vzorky následujících složek: isopentan, reformovací katalyzátor, izomerát, rafinát, MTBE a monomethylanilin (MMA). Studie byly provedeny na instalaci UIT-85 pomocí výzkumné metody – OCHI. V tabulkách č. 1-29 jsou uvedeny údaje o obsahu celkových aromátů (ve výchozích frakcích a ve výsledných benzinech), hustotě, oktanovém čísle – skutečném a vypočteném, opravných faktorech (poměr skutečného a vypočteného RON). Stanovení oktanových čísel benzínů motorovou metodou nebylo provedeno, protože V benzínech nebyly prakticky žádné nenasycené uhlovodíky, a proto citlivost na provozní režim motoru takových benzínů nemůže překročit 8-10 oktanových jednotek.

V předběžné fázi, na základě získaných frakcí, byl proveden srovnávací experiment pro získání A-92 bez přísad. Tabulka 1, sloupcový experiment č. 1 a tabulka 4 experiment č. 14 uvádí údaje o benzinu A-92 získané podle skutečných továrních receptur, které ukazují, že celkový obsah aromatických látek v nich je 47,63 % obj. a 53,78 % obj. což výrazně převyšuje údaje pro Euro-3.

V dalších experimentech byly použity přísady zvyšující oktanové číslo (aditiva) MMA a MTBE. V tabulkách 1–4 jsou uvedena experimentální data, kdy byl MMA přidáván do benzinových frakcí v množství do 1 % objemu. (povolené koncentrace MMA v benzinu – 1,3 %, viz příloha č. 2).

V experimentu č. 19 (tabulka 15) byla použita směs MMA a MTBE, která vykazovala dobrou účinnost při zvyšování oktanového čísla benzinu podobného složení složek. Vezmeme-li v úvahu ukazatele v tabulkách, můžeme dojít k závěru, že přidání MMA a MTBE do kompozic zvyšuje RON benzínů, v dobré shodě s pravidlem aditivity, což ukazuje na dobrou funkční kompatibilitu těchto aditiv. RON monomethylanilinu v koncentracích 0,5-1,0 % je ~350 bodů. Byly získány vzorky benzinu AI-92 s celkovým obsahem aromatických látek do 42 % obj.

Na základě ekonomické efektivity a ekologických úvah byla vybrána aditivní směs zvyšující oktanové číslo sestávající z 80 % obj. MTBE a 20% MMA, který byl následně použit k získání benzinů AI 95 a AI 98. Tabulky 6-10 uvádějí očekávané složení benzinu AI 95 a AI 98 Za použití této přísady byly získány vzorky benzinu AI 95 s celkovým obsahem aromatických látek až 42 %. Vzorky benzinu AI 98 s celkovým obsahem aromatických látek do 42 % byly získány za použití kombinace přísad MTBE a MMA v přijatelných koncentracích (pokusy č. 25, 27).

Za účelem technologického a ekonomického posouzení proveditelnosti použití aditiv na bázi MMA spolu s MTBE jsme zkoumali různé možnosti výroby benzinů s využitím celé škály benzinotvorných komponentů vyráběných v rafinériích (tabulky č. 11-14).

V tabulce. č. 12 představuje variantu výroby pouze benzinů AI95 a AI98 s celkovým obsahem aromatických látek do 42 %. Celkové množství těchto benzinů se zvýšilo o ~20 % ve srovnání se základními údaji (viz tabulka 11). Benzín AI95 se získává smícháním složek tvořících benzín vyrobených v ropných rafinériích se směsným aditivem ~10% roztoku monomethylanilinu v MTBE. Důležitým faktorem je zde vyloučení tak cenných komerčních produktů, jako je toluen a xylen, ze složení benzinů AI 95 a 98.

V tabulce. č. 13 představuje variantu výroby vysokooktanových benzinů AI 92, AI 95 a AI 98 s celkovým obsahem aromatických látek do 42 % (celkové množství těchto benzinů je navýšeno o ~ 20 % oproti základním údajům, viz tabulka 11). Tato možnost vyžaduje relativně velké množství monomethylanilinu.

V tabulce. č. 14 představuje variantu (perspektivu) výroby všech benzinů vyráběných rafinériemi s celkovým obsahem aromatických látek do 42 %. Obsah nízkooktanového benzinu A76 (AI80) přitom bude činit pouze 24–25 % z celkového objemu výroby benzinu. Tato možnost vyžaduje značné množství monomethylanilinu. V tomto případě se jeví jako vhodné zvážit otázku organizace vlastní výroby anilinu a MMA v rafinérii na bázi vlastního benzenu a vodíku.

Závislost obsahu aromatických uhlovodíků v reformátech na teplotě reformování je známá. S klesající teplotou výrazně klesá obsah aromatických uhlovodíků a zejména benzenu, zvyšuje se výtěžnost reformátu a meziregenerační životnost katalyzátoru. Oktanové hodnoty reformátu však neklesají tak prudce, jak by se dalo očekávat na základě obsahu aromatických uhlovodíků, v důsledku zvýšení obsahu isoparafinů a rozvětvených naftenů. Například při snížení reformovací teploty v průměru o 10 C se výtěžek stabilního katalyzátoru obvykle zvýší o 5-6 % se snížením oktanového čísla o 3-4 body. Zároveň se sníží obsah benzenu v katalyzátoru z 2,1–2.6 % na 1,3–1.5 % a prakticky bez nutnosti dalších procesů odstraňování benzenu bude možné získat benziny splňující specifikace Euro-3. Snížení oktanového čísla těchto reformátů lze kompenzovat použitím účinných antidetonačních přísad v malých koncentracích.

Použití moderních antidetonačních přísad na bázi MMA a MTBE umožňuje rafineriím rychle organizovat výrobu vysokooktanových benzínů, které splňují normy Euro-3 pro celkový obsah aromatických látek na stávajících zařízeních.

S cílem bojovat za zlepšení ekologické situace ve světě byly zavedeny speciální ekologické normy, které charakterizují všechna vozidla podle množství škodlivých látek, které vypouštějí do ovzduší. Dnes je v Rusku od roku 2010 v platnosti norma Euro-4.

Ekologická třída automobilu je speciální klasifikační kód, který charakterizuje automobilové vybavení podle úrovně emisí znečišťujících látek. Mezi znečišťující látky patří výfukové plyny motoru a vypařování paliva obsahující oxid uhelnatý – CO, deriváty uhlovodíků – CmHn, oxidy dusíku – NOx a také rozptýlené částice.

Všechna auta dovážená do Ruska musí splňovat určité ekologické normy. Dnes je v Rusku v platnosti ekologická norma Euro-4, která platí pro všechna vozidla nacházející se v zemi bez ohledu na jejich typ. To znamená, že nejen osobní automobily, ale i nákladní automobily a také speciální technika musí splňovat současné normy.

Charakteristika environmentálních norem

Ekologická norma “Euro-1”

Tato norma byla zavedena v roce 1992 v evropských zemích, USA a Japonsku a stala se prvním krokem ke zlepšení situace životního prostředí ve světě. Provozován do roku 1995.

Ekologická norma “Euro-2”

Ta v roce 1 nahradila normu Euro-1995 a výrazně zpřísnila požadavky jak na samotné palivo, tak na hladinu škodlivých látek vypouštěných naftovými a benzinovými motory. Právě z této normy se Rusko v roce 2 zapojilo do boje za životní prostředí přijetím Euro-2006. Od roku 2006 je do Ruska zakázán dovoz automobilů, které nemají osvědčení o splnění normy Euro-2.

Ekologická norma “Euro-3”

V roce 2000 byla v Evropě přijata nová norma Euro-3, která snížila přípustné emise o 30–40 %. Rusko přijalo tento standard v roce 2008 a byl v platnosti až do roku 2010.

Ekologická norma “Euro-4”

EU je každopádně v boji o životní prostředí před Ruskem, takže norma Euro-4, která v Rusku vstoupila v platnost teprve v roce 2010 a vyvolala řadu kontroverzí, byla v Evropě zavedena již v roce 2005. Tato norma zpřísnila předchozí normy o 65–70 %.

Ekologická norma “Euro-5”

Podobná norma platí v Evropě od roku 2009. V Rusku je možné zavést normu Euro-5 v roce 2014. Dnes je vystavení certifikátu shody Euro-5 možné i v Rusku, ale tento postup zatím není povinný.

Ekologická norma “Euro-6”

EU plánuje v roce 6 zavést novou ekologickou normu Euro 2014.

Níže je uvedena srovnávací tabulka s požadavky každé z ekologických norem ve vztahu k osobním automobilům s benzínovými a naftovými motory.

Evropské normy pro osobní automobily (g/km)

Legenda: CO – oxid uhličitý, THC – uhlovodík, NMHC – těkavé organické látky, NOx – oxid dusíku, PM – suspendované částice.

Implementace ekologických norem v Rusku

Ekologická norma Euro-4 je v současné době v platnosti v Rusku. Vozy, které tuto normu nesplňují, nelze do země dovézt.

Pokud mluvíme o společnosti AvtoVAZ, hlavním ruském výrobci automobilů, pak již v prosinci 2011 začala výroba automobilů Lada, které plně splňují normy Euro-4. Stojí za zmínku, že Ladas vyrobené pro export byly převedeny na Euro-4 již v roce 2005.

Dnes se AvtoVAZ aktivně připravuje na implementaci nového standardu Euro-5 v zemi. Proto řeči o tom, že Rusko nemůže plně přejít na přísné ekologické normy jen proto, že domácí automobilka není schopna převybavit své továrny na nové požadavky, nemá oporu v realitě.

Hlavním problémem dnes nejsou ani samotná auta, ale palivo, jehož kvalita ponechává mnoho přání. Ale teoreticky jsou na palivo také kladeny určité požadavky. Již v roce 2014 se však očekává, že Rusko přejde na ekologický standard Euro-5.

Další články

#Promývací kapaliny
29.09.2023 | Články o náhradních dílech

Zima a léto, dva póly, mezi kterými se mění celý náš svět. A v tomto světě existují kapaliny do ostřikovačů – asistenti, kteří zajišťují naši bezpečnost na silnici. V tomto článku se vrhneme do světa kapalin do ostřikovačů a zjistíme, co to je, na čem závisí jejich bod tuhnutí a jak je správně vybrat.

#Vysoušedlo ventilů
21.06.2023 | Články o náhradních dílech

Výměna ventilů spalovacího motoru je ztížena nutností odstranit crackery – pro tuto operaci se používají speciální ventilové crackery. Vše o tomto nástroji, jeho stávajících typech, konstrukci a principu fungování, jakož i jeho výběru a použití, si přečtěte v tomto článku.

# Světelný spínač s nastavením stupnice
14.06.2023 | Články o náhradních dílech

V mnoha raných domácích automobilech byly široce používány centrální spínače světel s reostatem, které umožňovaly nastavení jasu osvětlení přístrojů. Vše o těchto zařízeních, jejich stávajících typech, konstrukci, provozu, ale i jejich správném výběru a výměně si přečtěte v článku.

# Rozdělovací deska zapalování
07.06.2023 | Články o náhradních dílech

Jednou z hlavních částí rozdělovače zapalování je základní deska, která je zodpovědná za činnost zhášedla. Vše o deskách jističe, jejich stávajících typech a konstrukčních prvcích, jakož i o výběru, výměně a seřízení těchto součástí je podrobně popsáno v tomto článku.