Йодное число дизельного топлива: ГОСТ 2070-82 Нефтепродукты светлые. Методы определения йодных чисел и содержания непредельных углеводородов
|
Показатели |
Норма для марок |
||
|
Л |
З |
А |
|
|
Цетановое число, не менее |
45 |
45 |
45 |
| Фракционный состав: | |||
|
50 % перегоняется при температуре, °С, не выше |
280 |
280 |
255 |
|
90 % перегоняется при температуре (конец перегонки), °С, не выше |
360 |
340 |
330 |
|
Кинематическая вязкость при 20 ° С, мм2/с |
3,0-6,0 |
1,8-5,0 |
1,5-4,0 |
|
Температура застывания, ° С, не выше, для климатической зоны: |
|||
|
умеренной |
-10 |
-35 |
— |
|
холодной |
— |
-45 |
-55 |
|
Температура помутнения, ° С, не выше, для климатической зоны: |
|||
|
умеренной |
-5 |
-25 |
— |
|
холодной |
— |
-35 |
— |
|
Температура вспышки в закрытом тигле, ° С, не ниже: |
|||
|
для тепловозных и судовых дизелей и газовых турбин |
62 |
40 |
35 |
|
для дизелей общего назначения |
40 |
35 |
30 |
|
Массовая доля серы, %, не более, в топливе: |
|||
|
вида I |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
|
вида II |
0,5 |
0,5 |
0,4 |
|
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
Содержание фактических смол, мг/100 см3 топлива, не более |
40 |
30 |
30 |
|
Кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более |
5 |
5 |
5 |
|
Йодное число, г I2/100 г топлива, не более |
6 |
6 |
6 |
|
Зольность, %, не более |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более |
0,20 |
0,30 |
0,30 |
|
Коэффициент фильтруемости, не более |
3 |
3 |
3 |
|
Плотность при 20 ° С, кг/м3, не более |
860 |
840 |
830 |
|
Примечание. |
|||
Свойства дизельного топлива — Миксент
Свойства дизельного топлива
Дизельное топливо это жидкий продукт, получающийся из керосиново-газойлевых фракций прямой перегонки нефти, который обладает целым набором характеристик.
- Цетановое число, определяющее высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя;
- Фракционный состав, определяющий полноту сгорания, дымность и токсичность отработанных газов двигателя;
- Вязкость и плотность, обеспечивающие нормальную подачу топлива, распыливания в камере сгорания и работоспособность системы фильтрования;
- Низкотемпературные свойства, определяющие функционирование системы питания при отрицательных температурах окружающей среды;
- Степень чистоты, характеризующая надёжность и долговечность работы системы фильтрования топливной аппаратуры и цилиндр-поршневой группы двигателя;
- Температура вспышки, определяющая условия безопасности применения топлива на дизелях;
- Наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов и металлов, характеризующее нагарообразование, коррозию и износы.
Цетановое число дизельного топлива
Цетановое число — основной показатель воспламеняемости дизельного топлива. Оно определяет запуск двигателя, жёсткость рабочего процесса (скорость нарастания давления), расход топлива и дымность отработанных газов. Чем выше цетановое число топливо, тем ниже скорость нарастания давления и тем менее жёстко работает двигатель.
Однако с повышением цетанового числа топлива сверх оптимального, обеспечивающего работу двигателя с допустимой жёсткостью, ухудшается его экономичность в среднем на 0,2-0,3% и дымность отработанных газов на единицу цетанового числа повышается на 1-1,5 единицу Хартриджа.
Цетановое число топлив зависит от их углеводородного состава.
Наиболее высокими цетановыми числами обладают нормальные парафиновые углеводороды, причём с повышением их молекулярной массы оно повышается, а по мере разветвления — снижается.
Чем выше температура кипения топлива, тем выше цетановое число, и эта зависимость носит почти линейный характер; лишь для отдельных фракций цетановое число может понижаться, что объясняется их углеводородным составом.
Цетановые числа дизельных топлив различных марок, вырабатываемых отечественной промышленностью, характеризуются следующими значениями: цетановое число, ед. 47-51; 45-49; 40-42; 38-40.
Известны присадки для повышения цетанового числа дизельных топлив -изопропил — или циклогексилнитраты. Они допущены к применению, например, «Миксент 2000».
Установление оптимальных цетановых чисел имеет большое практическое значение, поскольку с углублением переработки нефти в состав дизельного топлива будут вовлекаться лёгкие газойли каталитического крекинга, коксования и фракции, обладающие относительно низкими цетановым числами.
Бензиновые фракции также имеют низкие цетановые числа, и добавление их в дизельное топливо всегда заметно снижает цетановое число последнего.
Цетановое число определяют по ГОСТ 3122-67, сравнивая воспламеняемость испытуемого топлива с эталонным (смеси цетана с а-метилнафталином в разных соотношениях). За рубежом для характеристики воспламеняемости топлива наряду с цетановым числом используют дизельный индекс.
Этот показатель нормируется и в отечественной технической документации на дизельное топливо, поставляемое на экспорт, — ТУ 38001162-85.
Между дизельным индексом и цетановым числом топлива существует такая зависимость:
Дизельный индекс 20 30 40 50 62 70 80
Цетановое число 30 35 40 45 55 60 80
Фракционный состав
Характер процесса горения в двигателе определяется двумя основными показателями — фракционным составом и цетановым числом. На сгорание топлива более лёгкого фракционного состава расходуется меньше воздуха, при этом за счёт уменьшения времени, необходимого для образования топливовоздушной смеси, более полно протекают процессы смесеобразования.
Влияние фракционного состава топлива для различных типов двигателей неодинаково. Двигатели с предкамерным и вихрекамерным смесеобразованием вследствие наличия разогретых до высокой температуры стенок предварительной камеры и более благоприятных условий сгорания менее чувствительны к фракционному составу топлива, чем двигателя с непосредственным впрыском.
Вязкость и плотность
Вязкость и плотность определяют процессы испарения и смесеобразования в дизеле. Более низкая плотность и вязкость обеспечивают лучшее распыливание топлива; с повышением указанных показателей качества увеличивается диаметр капель и уменьшается полное их сгорание, в результате увеличивается удельный расход топлива, растёт дымность отработанных газов.
С увеличением вязкости топлива возрастает сопротивление топливной системы, уменьшается наполнение насоса, что может привести к перебоям в его работе. При уменьшении вязкости дизельного топлива количество его, просачивающееся между плунжером и втулкой, возрастает по сравнению с работой на более вязком топливе, в результате снижается производительность насоса.
От вязкости зависит износ плунжерных пар. Вязкость топлива в пределах 1,8-7,0 мм/с практически не влияет на износ плунжеров топливной аппаратуры современных быстроходных дизелей.
Степень чистоты дизельного топлива
Этот показатель определяет эффективность и надёжность работы двигателя, особенно его топливной аппаратуры.
Чистоту топлива оценивают коэффициентом фильтруемости, который представляет собой отношение времени фильтрования через фильтр из бумаги БФДТ при атмосферном давлении десятой порции фильтруемого топлива к первой.
На фильтруемость топлив влияет наличие воды, механических примесей, смолистых веществ, мыл нафтеновых кислот.
В товарных дизельных топливах содержится в основном растворённая вода от 0,002 до 0,008%, которая не влияет на коэффициент фильтруемости. Не растворённая в топливе вода -0,01% и более — приводит к повышению коэффициента.
Присутствие в топливе поверхностно-активных веществ — мыл нафтеновых кислот, смолистых и серо-органических соединений — усугубляет отрицательное влияние эмульсионной воды на фильтруемость топлива. Содержание механических примесей в товарных дизельных топливах, выпускаемых НПЗ, составляет 0,002-0,004%. Это количество не отражается на коэффициенте фильтруемости при исключении других отрицательных факторов. Коэффициент фильтруемости дизельных топлив, отправляемых с предприятий, находится в пределах 1,5-2,5.
Температура вспышки
Сернистые соединения, непредельные углеводороды и металлы влияют на нагарообразование в дизелях и являются причиной повышенной коррозии и износов. При сгорании топлив, содержащих непредельные углеводороды, вследствие окисления в цилиндре двигателя образуются смолистые вещества, а затем нагар. В результате этого падает мощность и повышается износ деталей двигателя.
Содержание непредельных углеводородов определяют по йодному числу и нормируют стандартом — 6212/100 Г. Соединения серы при сгорании образуют 8С>2 и БОз (последний сильнее влияет на нагарообразование, износ и коррозию в двигателе, на изменение качества масла), что повышает точку росы водяного пара, усиливая этим процесс образования серной кислоты.
Продукты взаимодействия кислоты с маслом — смолистые вещества, нагар, — способствуют износу деталей двигателя. Причиной повышенной коррозии и износа является присутствие в топливе металлов. Считают, что при содержании У>5«10>о и №>20*10^% срок службы лопаток газовых турбин снижается в 2-3 раза.
Низкотемпературные свойства
Сократить потери при производстве зимнего дизельного топлива можно введением в топливо депрессорных присадок (в сотых долях процента от 0,3 до 1,0 кг/т). Депрессорные присадки, достаточно эффективно понижая температуру застывания, практически не влияют на температуру помутнения топлива, что в значительной мере ограничивает температуру его применения (товарный вид).
Нередки случаи, когда для снижения температуры застывания на местах применения используют смеси летних сортов дизельных топлив с реактивным топливом (ТС) и бензином.
Неквалифицированное разбавление летнего, топлива керосином, а в ряде случаев бензином приводит к резкому увеличению износа двигателей и повышению пожаровзрывоопасности транспортных средств. В этих условиях практически единственным технически и экономически правильным решением, позволяющим эффективно и надёжно эксплуатировать автотракторную технику в осенне-зимний период, является увеличение выпуска топлив с депрессорными присадками.
Правильность выбора данного направления подтверждается и мировой практикой (в странах Западной Европы низкозастывающие топлива с депрессорными присадками широко используются на транспорте с середины 60-х годов). Применение депрессорных присадок с целью улучшения низкотемпературных свойств дизельных топлив намного экономичнее получения зимних топлив по классической схеме на основе керосино-газойлевых дистиллятов, так как в последнем случае снижается общий выход дизельных топлив на нефть в среднем с 30% до 16%, а в состав таких топлив приходится вовлекать до 70% дефицитных керосиновых фракций.
В настоящее время испытаны и допущены к применению дизельные топлива с отечественными и зарубежными депрессорными присадками, например: «Миксент 2010», «Keroflux», «Dodiflow». Указанные топлива должны маркироваться как ДЗп (топливо дизельное зимнее с депрессорной присадкой).
Большой опыт, накопленный при проведении испытаний топлив с депрессорными присадками, позволил выявить при их применении ряд особенностей, учёт которых необходим для обеспечения безотказной, высокопроизводительной и долговечной работы автотракторной техники.
Нижний температурный предел применения топлив ДЗп во многом определяется тонкостью фильтрации топливных фильтров тонкой очистки (ФТО) дизельных двигателей различных марок. При этом основным фактором является то обстоятельство, что депрессорные присадки, значительно понижая температуру фильтруемости и застывания топлива, практически не оказывают влияния на температуру его помутнения (т.е. температуру начала образования в топливе кристаллов парафиновых углеводородов).
В результате исследований установлено, что введение в летнее топливо депрессорной присадки обеспечивает более качественный пуск дизелей без средств подогрева при более низкой температуре воздуха. Применение депрессорной присадки позволяет значительно (до 15%) сократить эксплуатационный расход топлива, так как отпадает необходимость прогрева двигателей.
В процессе испытаний топлив с депрессорными присадками доказано, что после 12-15 дней эксплуатации техники на таком топливе заметно (на 10-15%) снижается часовой расход топлива и уменьшается дымность отработавших газов двигателей вследствие раскоксовывания распылителей форсунок и как результат — улучшается тонкость распыла топлива.
Происходит это вследствие того, что, обладая высокими поверхностно-активными свойствами, депрессорная присадка значительно улучшает моющие свойства топлива, а это обеспечивает удаление высокотемпературных отложений с деталей узлов и агрегатов топливной аппаратуры двигателя.
Специальными испытаниями доказана возможность приготовления топлива с депрессорными присадками не только в промышленных условиях, но и непосредственно на местах применения с использованием технических средств (автоцистерн, автотоплиромаслозаправщиков), что значительно расширяет возможность и повышает эффективность применения депрессорных присадок в случае отсутствия на местах эксплуатации техники необходимого количества зимнего дизельного топлива.
Дизтопливо: ГОСТ 305-82. Характеристики дизтоплива по ГОСТу » ГСМ оптом | ООО Эко-Ойл
Созданный еще в Советском Союзе, этот стандарт, который регламентирует изготовление ДТ, является межгосударственным. Он определяет как технические условия производства, так и характеристики топлива, которое предназначалось для автомобилей, промышленных агрегатов и судов с быстроходными дизельными двигателями.
Современное топливо, изготовленное по международным европейским стандартам, практически вытеснило с рынка солярку, для производства которой использовался старый ГОСТ. Дизтопливо ЕВРО, кроме того что имеет значительно более высокие эксплуатационные характеристики, еще и намного экологичнее. Впрочем, и сегодня считается (по крайней мере на постсоветском пространстве), что горючее, в котором можно применять различные разрешенные присадки, имеет некоторые преимущества из-за своей универсальности и широкого диапазона рабочих температур.
Область применения!
Дизтопливо (ГОСТ 305-82) использовалось до недавнего времени для военной, сельскохозяйственной техники, дизельных судов и грузовых автомобилей старого образца.
Этим топливом пользовались для отопления малоэтажных зданий, расположенных далеко от центрального теплоснабжения. Сочетание низкой цены и достаточно высокой энергоэффективности позволяло экономить затраты на содержание домов.
Основные преимущества!
Итак, главные достоинства – это универсальность и рабочие температуры.
Кроме того, преимуществами старой доброй солярки считают ее эксплуатационную надежность, проверенную десятилетиями; возможность длительного хранения без ухудшения технических характеристик; повышение мощности двигателя.Дизтопливо ГОСТ 305-82 легко фильтруется, содержит незначительное количество сернистых соединений и не разрушает детали двигателя.
Бесспорным преимуществом солярки является ее низкая цена по сравнению с другими видами жидкого топлива.
Главный недостаток
Главным недостатком горючего, из-за которого, собственно, и ограничено его использование, является низкий класс экологичности. Дизтопливо ГОСТ 305-82 (2013) принадлежит к классу К2. А на сегодняшний день на территории РФ запрещены к обращению даже виды топлива с классом экологичности К3 и К4.
Марки дизтоплива Старый ГОСТ устанавливал три марки топлива, новый же — четыре. Также несколько отличаются температурные диапазоны их использования и характеристики.Параметры (ГОСТ) дизтоплива летнего (Л): эксплуатационная температура — от минус 5 °С, температура вспышки для дизельных двигателей общего назначения – 40°С, для газотурбинных, судовых и тепловозных — 62°С.
Такая же температура вспышки у межсезонного топлива (Е), рабочие температуры которого начинаются с минус 15°С. Зимнее топливо (З) используется при температурах до минус 35°С и до минус 25°С. И если в технических условиях 1982 года диапазон рабочих температур определялся температурой застывания топлива, то в новом документе речь идет о температуре фильтрации – минус 35°С и минус 25°С соответственно.Арктическое (А) дизтопливо ГОСТ 305-82 можно было использовать, начиная с температуры минус 50°С. В новом документе этот предел подняли на пять градусов, называется уже рекомендованная температура от 45°С и выше.
Основные характеристики дизтопливаСамыми важными эксплуатационными показателями, которыми характеризуется дизтопливо ГОСТ 305-82 (2013), являются: цетановое число, фракционный состав, плотность и вязкость, температурные характеристики, массовые доли различных примесей.Цетановое число характеризует воспламеняемость топлива. Чем выше этот показатель, тем меньше времени проходит от впрыска топлива в рабочий цилиндр до начала его горения, а следовательно, меньше длительность прогрева двигателя.
От фракционного состава зависит полнота сгорания топлива, а также токсичность отработанных газов. При перегонке дизельного топлива фиксируется момент полного выкипания определенного количества горючего (50% ли 95%). Чем тяжелее фрикционный состав, тем уже диапазон температур и выше нижний порог кипения, а значит, позднее происходит самовоспламенение горючего в камере сгорания.Плотность и вязкость влияют на процессы подачи и впрыска топлива, его фильтрование и эффективность.Примеси влияют на износ двигателя, коррозионную стойкость топливной системы, появление в ней налета гари.Предельная температура фильтруемости – это такая низкая температура, при которой загустевшее топливо перестает проходить через фильтр с ячейками определенного размера. Еще один температурный показатель – это температура помутнения, при которой начинает кристаллизоваться парафин, то есть мутнеет дизтопливо.Характеристики ГОСТ 305-2013 устанавливает для всех марок одинаковые: цетановое число, массовую долю серы, кислотность, йодное число, зольность, коксуемость, загрязнение, содержание воды.
Отличия касаются температурных показателей, вязкости и плотности топлива. В ГОСТ 305-82 были отличия еще и по коксуемости.Технические требования к дизтопливу.
Итак, цетановое число для всех марок топлива равно 45, содержание серы — либо 2,0 г, либо 500 мг на один кг. Это самые важные показатели, характеризующие горючее. Плотность дизтоплива по ГОСТ меняется от 863,4 кг/куб. м для горючего марок Л и Е до 833,5 кг/куб. м для марки А, кинематическая вязкость – от 3,0-6,0 кв. мм/с до 1,5-4,0 кв. мм/с соответственно.Фракционный состав характеризуется диапазоном температур от 280°С до 360°С для топлива всех марок, за исключением арктического, для которого температуры выкипания находятся в пределах от 255°С до 360°С.
Характеристики (новый ГОСТ) дизтоплива летнего ничем не отличаются от характеристик межсезонного горючего, за исключением предельной
температуры фильтруемости. Температура вспышки зимнего топлива для дизельных двигателей общего назначения – 30°С, для газотурбинных, судовых и тепловозных — 40°С, арктического – 30°С и 35°С соответственно.
Отличия дизтоплива ГОСТ 305-82 (2013) и ЕВРО. Еще в 1993 году европейские стандарты качества устанавливали цетановое число не ниже 49. Спустя семь лет стандарт, который определял технические характеристики топлива ЕВРО 3, установил более жесткие показатели. Цетановое число должно быть более 51, массовая доля серы – меньше 0,035%, а плотность – меньше 845 кг/куб. м. Стандарты ужесточились в 2005 году, а сегодня действуют международные, установленные в 2009 году.
Mse-Online.Ru : Определение пригодности дизельного топлива
Дизельное топливо, более тяжелое по фракционному составу, чем бензин, во время транспортировки и хранения значительно меньше испаряется и окисляется. Казалось бы, что для оценки его пригодности к использованию достаточно иметь паспорт качества и сверить его с требованиями ГОСТ. И действительно, для подавляющего большинства показателей (цетановое число, фракционный состав, кислотность, содержание серы, температура застывания, йодное число, вязкость) такого сопоставления будет достаточно.
Однако дизельное топливо более подвержено загрязнению и обводнению, что, обычно, происходит при приемо-раздаточных и транспортных операциях. Кроме того, при хранении в неочищенных резервуарах в нем накапливаются смолистые соединения. Чтобы определить по этим показателям пригодность топлива к использованию в дизельном двигателе, не требуется сложного и дорогостоящего оборудования. Эти простые анализы вполне можно выполнить с помощью оборудования ручной лаборатории, и нет надобности отправлять пробу на специальные исследования.
Рассмотрим эксплуатационные свойства и пригодность к использованию в двигателе дизельного топлива, которое хранили в емкости хозяйства в летний период.
Данные, приведенные в паспорте, свидетельствуют о том, что с нефтебазы отпущено топливо, качество которого полностью соответствует требованиям стандарта. Если бы оно таким же поступало и в бак машины, то была бы обеспечена длительная надежная работа топливной аппаратуры и всего двигателя в целом.
Однако по пути следования от нефтебазы до нефтесклада хозяйства и во время хранения свойства топлива ухудшились: произошло его незначительное обводнение, осмоление и существенное загрязнение механическими примесями. По-видимому, топливо хранили в неочищенном и плохо закрытом резервуаре, куда попадала атмосферная влага и пыль из окружающего воздуха. Содержание фактических смол увеличилось примерно на 25%, что несомненно приведет к закоксовыванию отверстий распылителей, зависанию иглы; а это, в свою очередь, вызовет ухудшение качества распыла, смесеобразования и повышение расхода топлива. Как видно, изменение, даже не очень большое, только одного параметра оказывает значительное влияние на работу двигателя.
Небольшое содержание воды не может заметно повысить коррозию деталей двигателя. Тем не менее, наличие воды обязательно приведет к затруднению фильтрации через фильтры тонкой очистки топлива, а в случае неблагоприятного химического состава (наличие нафтеновых кислот) забьются фильтры топливозаправочных колонок, будут накапливаться осадки в топливопроводах высокого давления, фильтрах тонкой и грубой очистки ит.
д.
Больше всего неполадок в работе двигателя возникнет из-за того, что топливо сильно загрязнено абразивными механическими примесями. Действительно, их 0,065%, т. е. с каждой сотней килограммов сжигаемого топлива в двигатель поступит 65 г абразива. Естественно, значительная его часть задержится фильтрами. Но и того количества, которое все-таки пройдет через плунжерные пары насоса высокого давления и попадет в камеру сгорания, будет достаточно для быстрого износа топливоподающей аппаратуры и деталей цилиндропоршневой группы. Всего этого можно избежать, если соблюдать элементарные правила приема, отпуска и хранения нефтепродуктов.
В тех случаях, когда в топливе обнаружены механические примеси, использовать его можно только после тщательной фильтрации, иначе неизбежны частые ремонты топливоподающей аппаратуры и преждевременный выход двигателей из строя.
1. Плотность | ГОСТ 3900-85 | 830 |
2. Кинематическая вязкость | ГОСТ 33-82 | 1060 |
3. Динамическая вязкость | ГОСТ 1929-87 | 1725 |
4. Индекс вязкости | ГОСТ 25371-97 | 2070 |
5. Содержание серы (рентгенофлуоресцентный метод) | ГОСТ Р 51947-2002 | 1120 |
6. Температура вспышки в открытом тигле | ГОСТ 4333-87 | 1060 |
7. Температура вспышки в закрытом тигле | ГОСТ 6356-75 | 1060 |
8. Температура помутнения | ГОСТ 5066-91 | 1060 |
9. Предельная температура фильтруемости | ГОСТ 22254-92 | 1265 |
10. Температура каплепадения | ГОСТ 6793-74 | 1060 |
11. Температура застывания | ГОСТ 20287-91 | 1610 |
12. Кислотное число | ГОСТ 5985-79 | 1265 |
13. Щелочное число | ГОСТ 11362-76 | 2070 |
14. Йодное число | ГОСТ 2070-82 | 1265 |
15. рН | ГОСТ 6243-75 | 1060 |
16. Коррозионное воздействие на металлическую пластинку | ГОСТ 2917-76 | 1265 |
17. Содержание водорастворимых кислот и щелочей | ГОСТ 6307-75 | 1060 |
18. Зольность | ГОСТ 1461-75 | 1265 |
19. Зольность сульфатная | ГОСТ 12417-74 | 1265 |
20. Коксуемость | ГОСТ 19932-99 | 1265 |
21. Содержание механических примесей | ГОСТ 6370-83 | 1265 |
22. Определение размера частиц загрязнения в масле | ISO 4406 | 1265 |
23. Содержание воды | ГОСТ 2477-65 | 1060 |
24. Цетановый индекс | ГОСТ 27768-88 | 1060 |
25. Содержание активных элементов (цинк, кальций) | ГОСТ 13538-68 | 2300 |
26. Содержание металлов и присадок в маслах (на масс-спектрометре OSA MetalLab) | ASTM D7414-10 | 1955 |
27. Показатель преломления | ГОСТ 28869-90 | 1060 |
28. Фракционный состав | ГОСТ 2177-99 | 1725 |
29. CCAI | — | 1840 |
30. Содержание метиловых эфиров жирных кислот | EN 14078 | 1100 |
31. Массовая доля полициклических ароматических углеводородов | ГОСТ Р ЕН 12916-2008 | 1495 |
32. Наличие продуктов износа | Экспресс-метод | 460 |
33. Коррозионное воздействие на медь | Экспресс-метод | 345 |
34. Содержание воды (по диэлектрической проницаемости) | Экспресс-метод | 575 |
35. Окстановое число (экспресс-метод) | Экспресс-метод | 690 |
36. Цетановое число (экспресс-метод) | Экспресс-метод | 690 |
37. Определение внешнего вида | ГОСТ ИСО 12156 | 690 |
38. Смазывающая способность: скорректированный диаметр пятна износа при 60, мкм | ГОСТ EN 15751 | 1610 |
39. Окислительная стабильность, г/м | ГОСТ 6258 | 1265 |
40. Условная вязкость | ГОСТ 6247 | 1060 |
41. Склонность к пенообразованию | ГОСТ 28084 | 1200 |
42. Щелочность | ГОСТ 28084 | 830 |
43. Определение трибологических характеристик на четырехшариковой машине:— нагрузка сваривания, H— критическая нагрузка, H— диаметр пятна износа, мм— индекс задира | ГОСТ 9490 | 830 |
| Наименование | Значение |
|---|---|
| Цетановое число, не менее | 45 |
| Фракционный состав дизельного топлива: | |
| — 50% перегоняется при температуре, °С, не выше | 280 |
| — 96% перегоняется при температуре, конец перегонки, °С, не выше | 340 |
| Температура помутнения топлива, °С, не выше, для климатической зоны: | |
| — умеренной | минус 25 |
| — холодной | минус 35 |
| Температура застывания дизтоплива, °С, не выше, для климатической зоны: | |
| — умеренной | минус 35 |
| — холодной | минус 45 |
| Массовая доля серы в дизельном топливе, %, не более | |
| — вида 1 | 0,20 |
| — вида 2 | 0,50 |
| Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже | |
| — для тепловозных, газотурбин и судовых дизелей | 40 |
| — для дизельных двигателей общего назначения | 35 |
| Массовая доля меркаптановой серы, %, не более | 0,01 |
| Содержание сероводорода в топливе | отсутствие |
| Содержание водорастворимых кислот и щелочей в дизтопливе | отсутствие |
| Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 топлива, не более | 30 |
| Испытание на медной пластинке | выдерживает |
| Кинематическая вязкость при 20 °С, мм/с (сСт) | 1,8 – 5,0 |
| Кислотность, мг КОН на 100 см3 топлива, не более | 5 |
| Зольность топлива, %, не более | 0,01 |
| Коксуемость, 10%-ного остатка, %, не более | 0,30 |
| Йодное число, г йода на 100 г топлива, не более | 6 |
| Коэффициент фильтруемости , не более | 3 |
| Плотность при 20 °С, кг/м3, не более | 840 |
| Содержание механических примесей в дизельном топливе | отсутствие |
| Содержание воды в топливе | отсутствие |
| Предельная температура фильтруемости, °С, не выше | — |
| Цетановое число, не менее | ГОСТ 3122 | 51 | 51 | 53,1 |
| Цетановый индекс, не менее | EN ISO 4264 | 46 | 55,3 | |
| Плотность при 15 °С, кг/м3 | ГОСТ Р 51069-97 | 820-845 | 834,5 | |
| Массовая для полициклических ароматических углеводородов %, не более | ГОСТ EN 12916 | 8 | 8 | 4,1 |
| Массовая доля серы, мг/кг, не более | ГОСТ ISO 20846 | 10 | 10 | 9 |
| Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С | ГОСТ 6356 | не ниже 55 | выше 55 | 69 |
| Коксуемость 10%-ного остатка, не более | ГОСТ 32392 | 0,30 | 0,02 | |
| Зольность, %, не более | ГОСТ 1461 | -0,01 | отсутствие* | |
| Содержание воды, мг/кг, не более | EN ISO 12937 | 200 | 12 | |
| Общее загрязнение, мг/кг, не более | EN 12662 | 24 | 8 | |
Коррозия медной пластинки (3ч. при 50 °С) единицы по шкале |
ГОСТ 32329 | Класс 1 | Класс 1 | |
| Окислительная стабильность: общее количество осадка, г/м3, не более | ГОСТ Р EN ISO 12205 | 25 | 5 | |
| Смазывающая способность: скорректированный диаметр пятна износа при 60 °С, мкм, не более | ГОСТ ISO 12156-1-2012 | 460 | 460 | 354 |
| Кинематическая вязкость при 40 °С, мм2/с | ГОСТ 33 | 2,000-4,500 | 3,06 | |
| Фракционный состав: | ГОСТ ISO 3405 ASTM D 86 | |||
отгоняется до температуры 250° С об. ,не более |
65 | 27 | ||
| отгоняется до температуры 350 °С об., не менее | 85 | 98 | ||
| 95% объема отгоняется при температуре, °С, не выше | 360 | 360 | 338 | |
| Предельная температура фильтруемости, °С, не выше | ГОСТ 22254-92 | – | минус 20 | минус 20 |
Йодное число – обзор
14.3.2 Выбор между йодным числом
<120 и цетановым числом 51 в качестве стандарта окислительной стабильности CN определяет качество воспламенения и сгорания биодизельного топлива [46].
Увеличение степени ненасыщенности биодизеля приводит к увеличению IV и снижению CN [47,48]. EN 14214 установил CN, равный 51, измеренный при проверке качества воспламенения в соответствии с ASTM D689, в качестве предела спецификации для биодизеля и предел IV<120 (измеренный в соответствии с EN 14111) в качестве стандарта устойчивости к окислению [49–51].Обсуждается первый IV<120 как предел. уравнение (14.1) используется для оценки ХВ ненасыщенного МЭЖК в биодизеле следующим образом:
(14.1) ХВ=254×D×NM
, где D — количество двойных связей, N — процент ненасыщенного МЭЖК, и M означает молекулярную массу ненасыщенного МЭЖК. ∑IV оценивается по уравнению (14.2) для всех ненасыщенных МЭЖК, присутствующих в биодизеле. Процентное содержание ненасыщенных МЭЖК ( N ) в композиции обычно определяют с помощью газовой хроматографии из источника липидов.
(14.2)∑IV=∑254×D×NiMi
Предел IV<120, установленный в качестве стандарта устойчивости к окислению, имеет ограничения.
Например, ненасыщенные МЭЖК с ХВ<120 без добавок имеют КЧ 52,4 и 54,4 для средних цепей между 17 и 19 атомами углерода [46]. Предлагаются два варианта [46]. Первый вариант состоит в том, чтобы иметь IV<120 в качестве стандарта и игнорировать требования CN. Второй вариант заключается в том, чтобы сделать предел CN равным 51 применимым в качестве стандарта устойчивости к окислению, поскольку CN косвенно контролирует ненасыщенность и, следовательно, устойчивость к окислению.Это привело бы к меньшей зависимости от IV<120 в качестве предела. CN 51 в качестве стандарта кажется лучшим вариантом, поскольку эта спецификация заботится о ненасыщенности, а также о качестве воспламенения.
Несколько исследований, оценивающих состав FAME из большого количества источников липидов, сообщают о цетановом индексе (CI), рассчитанном по уравнению. (14.3) как CN [7,52–55]. Это связано с оценкой омыления и IV, требуемых в уравнении. (14.3), по уравнениям (14.4) и (14.2), так как N i процентов МЭЖК, M i молекулярная масса МЭЖК, а D количество двойных связей может быть получено из FAME%), измеренное с помощью газовой хроматографии.
(14,3) CI=46,3+5458∑SV−0,225×∑IV
(14,4)∑SV=∑560×NiMi
(14.3) представлено в литературе [56]. Есть несколько опубликованных отчетов, в которых IV оценивается по уравнению. (14.2) для ненасыщенных МЭЖК из различных источников липидов и образцов с ХВ<120, одобренных как биодизель. Сообщаемая работа по автоокислению метилолеата с добавлением небольших количеств метиллинолеата представлена в качестве примера, показывающего IV<120, поскольку предел для выбора биодизеля неоднозначен, поскольку большинство композиций биодизеля содержат метилолеат и метиллинолеат в больших количествах. суммы [57].
Результаты автоокисления метилолеата с добавлением небольших количеств метиллинолеата интерпретированы в терминах снижения процента IV и увеличения процента перекисного числа (PV) по отношению к продолжительности автоокисления [57]. Процентное снижение IV при 20°C составляет от 0,96 до 6,30 при трех уровнях добавления метиллинолеата (0, 1, 2, 5 мас.%), тогда как процентное увеличение PV составляет от 6790 до 22 726 (таблица 14.
1). Повышение температуры до 50°C показывает падение ХВ на 13,2% без добавления метиллинолеата, что приводит к значительному увеличению PV с 0 до 1053, что не указывается в процентах, поскольку исходное PV указано как 0.Добавление метиллинолеата в количестве 0,2, 0,5 и 1 мас. % при 50 °C с меньшим временем реакции (таблица 14.2) увеличивает PV до 9127, 10 856 и 21 117, в то время как снижение IV было с 4,2 до 5,9 при реакции время, указанное в таблице 14.2. Актуальность этих результатов распространяется на биодизельные композиции. Многие образцы МЭЖК с IV<120 могут быть отобраны для отбора биодизеля. Реакция самоокисления/окисления, показанная в таблицах 14.1 и 14.2, показывает более низкое процентное снижение ХВ, что приводит к ошибочной интерпретации того, что снижение ХВ для устойчивости к окислению не является проблемой для выбора биодизельного топлива, когда наблюдается значительное увеличение PV.
Таблица 14.1. Зарегистрированный массовый процент метиллинолеата, добавленного к метилолеату для времени реакции (ч) с процентным увеличением перекисного числа (PV) и снижением йодного числа (IV) при 20°C [57]
Метиллинолеат, добавленный к метилолеату (мас. %) | Время реакции (ч) | PV (мэквO 2 /кг FAME) Исходное→Конечное PV Время после реакции (ч) | В/в мг I 2 /100 г FAMEИсходное→Конечное IV после времени реакции (ч) | Процент увеличения PV | Процент снижения IV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1106 | 0→122 | 0→122 | 5 → 82,7 | κ | 0,96 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 | 784 | 4.4 → 301 | 84,9 → 82,6 | 6740 | 2,70 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | 485 | 4.6 → 396 | 85.4 → 82.3 | 8508 | 3.63 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5 | 372 → 525 | 2,3 → 525 | 22 726 | 6.30 | 6.30 | : 9009 Note : κ не сообщается как PV в начале сообщается как ноль [57]. Таблица 14.
Химическая структура обычных жирных кислот
Распределение жирных кислот в некоторых видах биодизельного сырья
Распределение жирных кислот в некоторых видах биодизельного сырья
Что такое биодизель? Его производство и преимущества перед дизельным топливомБиодизель определяется как алкиловые моноэфиры жирных кислот, полученные из возобновляемого сырья, такого как растительные масла, животные жиры и т. д.Для решения проблемы высокой вязкости триглицеридов используются четыре химических процесса: разбавление, микроэмульгирование, пиролиз (термический крекинг) и переэтерификация [67]. Среди этих четырех способов наиболее предпочтительным процессом является переэтерификация. Переэтерификация — это процесс превращения сложного эфира, который расщепляет триглицериды; то есть берет глицерин триглицерида и заменяет его алкильным радикалом используемого спирта. За счет переэтерификации высокая вязкость снижается до значения, близкого к дизельному топливу, при этом сохраняются цетановое число и теплота сгорания.Как видно на рис. 3, для стехиометрической реакции переэтерификации на один моль триглицерида используется три моля спирта. В результате этой реакции образуются три моля алкилового моноэфира жирной кислоты (биодизель) и один моль глицерина, который является побочным продуктом этой реакции. Хотя теоретическое молярное соотношение составляет 3:1, молярное соотношение 6:1 обычно используется для точного завершения реакции [25, 53, 71].Рис. 3 Стехиометрическая реакция переэтерификации Рис. 3 Стехиометрическая реакция переэтерификации В реакции переэтерификации катализатор используется для увеличения скорости реакции и улучшения характеристик получаемого топлива.Среди катализаторов, используемых для переэтерификации, щелочные катализаторы (NaOH, KOH, NaOCH 3 и т. д.) наиболее предпочтительны по сравнению с кислотными (H 2 SO 4 , HCl и т. Биодизель – биоразлагаемое, нетоксичное, практически не содержащее серы и неароматическое экологически чистое альтернативное дизельное топливо. Когда дизельный двигатель работает на биодизеле, выбросы выхлопных газов уменьшаются; примерно 20% CO, 30% HC, 40% твердых частиц (ТЧ) и 50% выбросов сажи по сравнению с дизельным топливом. В отличие от этих снижений его эмиссия NO x увеличивается примерно на 10–15% [13, 29, 41, 57, 60]. Производство биодизеля в промышленных масштабах в Европе и США В Европе коммерческое использование биодизеля началось после 1980 года [83].Его использование значительно возросло, особенно за последние несколько лет. Производство биодизеля в Европейском союзе (ЕС) увеличилось примерно более чем в 2,5 раза за последние 3 года, увеличившись с 1,9 млн тонн в 2004 году до 4,9 млн тонн в 2006 году [21]. В этом увеличении очень важен эффект директивы, поощряющей использование биотоплива на транспорте, изданной Европейской комиссией в 2003 году. Эта директива (2003/30) установила две ориентировочные цели для стран-членов ЕС: 2% проникновения биотоплива к декабрю 2005 года и 5. Годовой объем производства биодизеля в ЕС и США
Годовой объем производства биодизеля в ЕС и США
Экономическая оценка биодизеля на сырьеВ настоящее время биодизель производят из высококачественных пищевых растительных масел (в США — соевого масла, в Европе — рапсового масла) с использованием метанола и щелочного катализатора. Чтобы стать экономически выгодным альтернативным топливом и выжить на рынке, биодизель должен экономически конкурировать с дизельным топливом. Чтобы биодизельное топливо стало экономически выгодным топливом и повысило его товарность, необходимо снизить его высокую стоимость. Недорогое и прибыльное биодизельное топливо можно производить из недорогого сырья, такого как отработанные масла для жарки, животные жиры, соапсток и жиры [10, 61, 82].Снижение затрат на сырье, безусловно, положительно скажется на цене безубыточности биодизеля. Таким образом, большую разницу между ценами на биодизель и дизтопливо можно снизить до приемлемого уровня. В литературе имеется ряд исследований по учету себестоимости биодизеля из различного сырья. Некоторые из них представлены в Таблице 4. Некоторые исследования экономической оценки биодизеля на основе сырья
Некоторые исследования экономической оценки биодизеля на основе сырья
American Standard биодизель (ASTM D-6751)
Европейские стандартные спецификации биодизель (EN 14214)
Спецификации европейского стандарта для биодизеля (EN 14214)
Некоторые свойства растительных масел, обычно используемых в производстве биодизеля
Некоторые свойства дизельного топлива и биодизеля, произведенные из разных сырья
Некоторые свойства дизельного топлива и биодизеля топливо, произведенное из различного сырья
Вискование Вязкость моторного топлива является одной из наиболее важных характеристик топлива.Он играет доминирующую роль в процессах распыления топлива, смесеобразования и сгорания. Высокая вязкость мешает процессу впрыска и приводит к недостаточному распылению топлива. При этом средний диаметр капель топлива из форсунки и их проникновение увеличиваются с увеличением вязкости топлива [15]. Вязкость любого топлива зависит от его химической структуры. Вязкость увеличивается с увеличением длины цепи и уменьшается с увеличением числа двойных связей (уровень ненасыщенности) [28, 29, 38]. Кроме того, вязкость и теплосодержание сырья и биодизельного топлива имеют тенденцию к увеличению вместе [18, 28]. Как видно из таблицы 8, вязкость биодизелей из жиров и смазок выше, чем из растительных масел, поскольку степень их насыщения выше [4, 10, 29].Однако эти различия в значениях вязкости биодизельного топлива из нефти и недорогого сырья в основном находятся в пределах спецификации, указанной в стандартах, и с точки зрения этого свойства топлива проблем не возникает. Плотность Плотность топлива оказывает определенное влияние на распределение топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Кроме того, по мере увеличения плотности топлива впрыскивается больше топлива. Все биодизельные топлива независимо от того, изготавливаются ли они из растительных масел или из жиров, более плотные и менее сжимаемые, чем дизельное топливо [11, 29, 38, 74].Как и вязкость, плотность и сжимаемость оказывают очень важное влияние на систему впрыска топлива двигателя. Эти параметры напрямую влияют на количество впрыскиваемого топлива, время впрыска и форму распыла впрыска [45]. С увеличением плотности увеличивается диаметр топливных капель. Поскольку инерция больших капель велика, их проникновение в камеру сгорания также будет выше [15]. Когда впрыскивается топливо с меньшей плотностью и вязкостью, можно добиться улучшенного распыления и лучшего смесеобразования.Как и вязкость, теплосодержание топлива зависит от его плотности [18]. Длина цепи и уровень насыщения топлива повышают плотность [29, 38, 43]. Таким образом, биодизельное топливо, полученное из сырья, такого как жиры или смазки, содержит больше насыщенных жирных кислот, чем биодизельное топливо, полученное из растительных масел [4, 9, 29].Но это увеличение плотности не является проблемой с точки зрения требуемого стандартного значения. Цетановое число Цетановое число является основным показателем качества воспламенения топлива и противоположно октановому числу бензинового топлива. Его можно определить как меру склонности дизельного топлива к детонации. Цетановое число связано со временем задержки воспламенения, которое представляет собой время между началом впрыска и началом сгорания. Как низкое цетановое число, так и слишком высокое цетановое число неудобно. Если цетановое число дизельного топлива слишком велико, это топливо воспламеняется на небольшом расстоянии от форсунки и вызывает чрезмерный нагрев форсунки. В результате сильного нагрева приготовившиеся частицы топлива внутри форсунки могут закупорить форсунку форсунки.В связи с этим цетановое число дизельного топлива не должно быть выше 65 [33]. Для изучения влияния цетанового числа на характеристики дизельного двигателя с непосредственным впрыском Icingur и Altiparmak [35] провели испытания двигателя. С этой целью топлива с цетановым числом 46, 51, 54,5 и 61,5 были испытаны при давлении впрыска 150 бар и условиях полной нагрузки. С увеличением длины цепи, уменьшением разветвленности и ненасыщенности цетановое число увеличивается [18, 28, 29, 38]. Эти химические структуры также увеличивают теплотворную способность, поэтому существует тенденция к увеличению цетанового числа с увеличением вязкости и теплотворной способности [18]. Биодизель имеет более высокое цетановое число и, следовательно, его время задержки воспламенения меньше, чем у дизельного топлива.Биодизельное топливо из сырья с длинной углеродной цепью и более насыщенными жирными кислотами, такими как жиры или отработанные смазки, имеет более высокие цетановые числа, чем биодизельное топливо, полученное из растительных масел, как видно из Таблицы 8. Однако это различие может не оказывать существенного влияния на процесс сгорания. Температура вспышкиТемпература вспышки – это температура, при которой топливо начинает гореть при контакте с огнем [4]. Это важная температура с точки зрения безопасности при хранении и транспортировке.Эта температура коррелирует с его летучестью, которая является важной характеристикой топлива для запуска и прогрева двигателя. Сочетание высокой вязкости и низкой летучести топлива приводит к плохому запуску холодного двигателя, пропускам зажигания и задержке зажигания [72]. Топливо с высокой температурой воспламенения может привести к образованию нагара в камере сгорания. Как показано в Таблице 8, температура воспламенения всех видов биодизельного сырья намного выше, чем у дизельного топлива, что отражает нелетучий характер топлива. Несмотря на то, что температуры вспышки сырья снижаются за счет переэтерификации, они все же выше, чем у дизельного топлива, независимо от того, изготавливается ли биодизель из высококачественных растительных масел или из дешевого сырья. Холодотекучесть Качество хладнотекучести топлива определяется температурой помутнения и температурой застывания. Температура помутнения – это температура, при которой облако кристаллов парафина впервые появляется в жидкости при ее охлаждении [4]. Эти сформировавшиеся кристаллы могут вызвать проблемы в работе, поскольку они могут закупорить топливопроводы и фильтры. Температура застывания – это самая низкая температура, при которой топливо еще будет течь и его можно будет перекачивать [44]. Проблема текучести биодизеля на холоде может быть решена путем использования в переэтерификации спиртов с разветвленной цепью, таких как изопропанол, 2-бутанол. Ли и др. [44] изучали улучшение свойств хладотекучести биодизельного топлива как из масел, так и из животных жиров. Они пришли к выводу, что температура помутнения изопропилового и 2-бутилового эфиров соевого масла составляет -9 и -12°C, что на 7 и 10°C ниже, соответственно, чем у соответствующих метиловых эфиров.Кроме того, температуры начала кристаллизации изопропиловых эфиров лярда и жира аналогичны температурам начала кристаллизации метилового эфира соевого масла. Но их температура помутнения и температура застывания все еще слишком высоки, чтобы их можно было использовать в качестве заменителя дизельного топлива. Кроме того, спирты с разветвленной цепью могут улучшить качество текучести при низких температурах, но их реакции приводят к значительному количеству примесей, таких как моноглицериды, диглицериды и триглицериды, что свидетельствует о неполноте переэтерификации. По низкотемпературным свойствам биодизельное топливо из жиров лучше, чем из эфиров таллового масла [4, 20, 23].Это связано с тем, что жиры представляют собой смеси жиров и масел. Однако, как упоминалось выше, все биодизеля, независимо от исходного сырья, имеют более высокие температуры замерзания, чем дизельное топливо, что ограничивает его использование. Это большая проблема, которую необходимо решить, особенно в условиях холодного климата. Устойчивость к окислению Еще одним важным параметром биодизеля является его устойчивость к окислению. Это свойство показывает устойчивость топлива к окислению при длительном хранении.Стойкость к окислению определяется полосой меди, так как она оказывает наиболее сильное катализирующее действие на окисление. При окислении при обычных температурах исходными продуктами являются гидропероксиды. По мере продолжения окисления пероксиды могут расщепляться и образовывать альдегиды, кетоны и кислоты с короткой цепью, которые вызывают неприятные запахи. Окисление в конечном итоге ухудшает свойства топлива из-за образования смолы. Образовавшаяся смола не сгорает полностью, что приводит к отложению нагара в камере сгорания и загустению смазочного масла [53].Кроме того, по мере окисления биодизель становится более вязким и повышается его цетановое число [12, 58]. Поэтому окисленный биодизель начинает гореть раньше, чем неокисленный, и выброс NO x увеличивается [59]. Рис. 8 Влияние сырья на пероксидное число [12] Рис. Влияние сырья на пероксидное число [12] Выводы Цель этого исследования состояла в том, чтобы представить как производство биодизельного топлива из различного сырья, так и его влияние на свойства топлива. Несмотря на то, что у биодизеля есть некоторые преимущества, самым большим препятствием для его использования является его стоимость по сравнению с обычным дизельным топливом. Поэтому необходимо экономить производство биодизеля для повышения его товарности.По сравнению с высококачественными растительными маслами для снижения стоимости биодизеля можно использовать менее дорогое сырье, такое как отработанные масла для жарки, соапстоки, жиры и смазки. Однако для этого сырья переэтерификация не может быть применена напрямую из-за высокого уровня свободных жирных кислот. Хладотекучесть биодизеля, особенно полученного из жиров, недопустимо хуже, так как они имеют высокую степень насыщения. Однако при использовании спиртов с разветвленной цепью могут быть получены положительные результаты в отношении свойств текучести на холоде. Каталожные номера1.ACAROGLU M ,M ,A Отношения между вязкостью и плотностью измерения биодизеля топлива Источники энергии 2007 29 705 70004 705 712 2.Aksoy HA ,Kahraman ,Kahraman I ,Karaosmanoglu F ,F ,Civelekoglu H Оценка оливкового масла турецкого серы в качестве альтернативного дизельного топлива J AM MOL CHEM SOC 1988 65 936 938 3.ALCANTARA R ,R ,AMORES J ,J ,CANORIA L ,Fidalgo E ,Franco MJ ,Navarro A Catalytic производство биодизеля из сои Масло, используемое сковороду и салфетки биомасса 2000 18 517 517 527 40005527 40005527 y ,Hanna MA ,CAPPETT SL Топливо свойства эфиров таллового и соевого масел J Am Oil Chem Soc 1995 72 1557 1564 5. BENDER M M M М ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИМОГО ИМОЧНОГО МЕЖДУАЛЬНОГО ФЕРМЕРА СОДЕРЖАНИЯ ДЛЯ BIODIESEL Bioresour Technol 1999 70 81 87 6.Bozbas K Биодизель как альтернативное моторное топливо: производство и политика в Европейском союзе CANAKCI M M М Потенциал ресторанных отходов Lipids Beiodys BioResour Technol 2007 9000 183 190 80190 8.Canakci M , Gerpen JV производство биодизеля через кислотный катализ транс ASAE 1999 1999 1203 1203 1210 1210 1210 Canakci M ,GERPEN JV Pilot завод для производства биодизеля из сырье с высоким содержанием свободных жирных кислот Trans ASAE 2001 46 945 954 10. Canakci M ,M ,Gerpen JV ДВЗ биодизельное производство из масел и жиров с высокими свободными жирными кислотами Trans ASAE 2001 44 1429 1429 1436 11.Canakci м ,герпень СП Сравнение производительности двигателя и выбросов для нефтяного дизельного топлива, желтого жира Биодизеля и соевое масло биодизеля Trans ASAE 2003 46 46 937 944 12.Canakci м ,м ,, A ,Gerpen JV Ускоренного процесса окисления в биодизеле Trans ASAE 1999 42 1565 1572 13.Canakci M ,M ,Sanli H Оценка по причинам NO x Подъем выбросов выхлопных выбросов биодизеля J Naval SCI ENG 2005 3 81 92 14. CAO W ,HAN H ,H ,H ,Zhang J Подготовка биодизеля из соевого масла с использованием сверхкритического метанола и совместного растворителя Топливо 2005 84 347 351 15.CHOI CY ,Reitz RD RD Цифрический анализ характеристик выбросов биодизеля смешанные топлива J ENG газовые турбины мощности 1999 121 31 37 16.CLARK SJ ,VAGNER L ,L ,SCHROCK MD ,Piennaar PG Сложные эфиры метила и этила сои в качестве возобновляемых топлив для дизельных двигателей J AM AM AM CHEM SOC 1984 61 1632 1638 1638 17.1638 17.Demirbas Биодизель из растительных масел через транзистерирование в сверхкритическом метаноле Энергия Энергии Управляются 2002 43 2349 2356 18 . Demirbas A A A HIMIC и топливные свойства семнадцать растительных масел Источники энергии 2003 25 721 728 921 728 19.Demirbas A Важность биодизеля в качестве транспортировки Топливо энергетическая политика 2007 35 35 4661 4670 20.4670 20.Dunn RO ,Shockley MW ,Bagby MO Улучшение низкотемпературных свойств альтернативных дизельное топливо: метиловые эфиры растительного масла J Am Oil Chem Soc 1999 73 1719 1728 22.Feuge RO ,Kraemer EA ,Bailey AE Модификация растительных масел: IV. Ристерификация жирных кислот с глицерином масла мыла 1945 22 22 202 207 23. Foglia TA , Nelson La ,Dunn RO ,Marmer WM Низкотемпературные свойства алкиловых эфиров жира и жира J Am Oil Chem Soc 1997 74 951 0 9 0 9 0 0 4 FreedMan B ,B ,RO ,RO ,Pryde EH EH EH Траншификация Кинетика соевого масла J AM AM CHEM SOC 1986 63 1375 1380 25.Freedman B ,B ,Pryde EH ,EH ,TL TL Переменные, влияющие на выход жирных сложных эфирных эфиров из переэтерифицированных растительных растительных масел J AM OIL CHEM SOC 1984 61 1638 1643 26.Geller DP ,Goodrum jw jw эффекты удельных жирных кислот метиловые эфиры на дизельном топливе смазки топлива 2004 83 2351 2356 27. Gerpen JV Beiodiesel Обработка и производство Топливный процесс Technol 2005 86 86 1097 1107 28.Горность CE ,Schwab AW ,Daugherty MJ ,Pryde EH ,HEAKIN AJ AJ Топливные свойства одиннадцати растительных масел Trans ASAE 1982 25 1472 1477 29.GRABOSKI MS ,MCCORMICK RL Сжигание жира и растительного масла производное топливо в дизельных двигателях PROG Energy Horgust SCI 1998 24 20005 125 164 30.HAAS MJ MJ Улучшение экономики производства биодизеля через использование низкоцензионные липиды в качестве сырья: растительное масло Soapstock Топливный процесс Technol 2005 86 1087 1096 31. HAAS MJ ,Mcaloon AJ ,AJ ,Yee WC ,WC ,TA Процесс модели для оценки производства биодизеля 100005 BioResour Technol 2005 97 97 671 678 678 32.He H ,H ,Wang T ,ZHU S Непрерывное производство биодизеля Топливо из растительного масла с использованием сверхкритического метанола Топливо 2007 86 442 447 33.Heywood JB JB Двигатели внутреннего сгорания Основы 1988 New York MCGRAW-HILL INC 34.HU J ,DU Z ,LI C ,мин E E E Исследование на смазку свойств биодизеля в качестве усилителей смазки топлива Топливо 2005 84 1601 1606 35. ICINGUR Y ,Y ,ALTIPARMAK D Влияние топлива Cetane Numbers и нагнетательный давление на дизельный двигатель Производительность и выбросы Энергетика Управляются 2003 44 389 397 397 36.Jeromin L, Peukart E, Wollman G (1987) Процесс предварительной этерификации свободных жирных кислот в жирах и маслах. Патент США No: 4698186 37.knothe G G Исторические перспективы на овоще, на основе овощей дизельное топливо индус масла 2001 12 1103 1107 38.Knothe G G G Г Гиодизельные свойства топлива на структуре жирных кислот алкиловых эфиров Топливный технологический Technol 2005 86 1059 1070 39.Knothe G Анализ биодизеля: Стандарты и другие методы J AM MOL CHEM SOC 2006 83 83 83 80005 833 40. Krawczyk T Biodiesel-Альтернативное топливо Сделайте входящие в систему, но препятствия остаются Сообщить 1996 7 801 829 41.Kumarjha S, Fernando S, To SDF (2007) Анализ температуры пламени биодизельных смесей и компонентов. Топливо. doi: 10.1016 / j.fuel.2007.10.026 42.Kusdiana D ,D ,Saka S Эффекты воды на биодизельное производство топлива по сверхкритическому лечению метанола Bioresour Technol 2004 91 289 289 295 43.Lang x ,Dalai AK ,Bakshi NN ,Reaney MJ ,Hertz PB Подготовка и характеристика биодизелей из различных биомасел Биоресурс Технол 2001 80 53 62 44.Lee I ,Johnson ,Johnson La ,La ,Hammond , например, Использование эфирных эфиров разветвленной цепи для снижения температуры кристаллизации биодизеля J AM AM CHEM SOC 1995 72 1155 1155 1160 45. Lee S ,S ,Tanaka D ,Kusaka J ,Daisho Y Влияние дизельных топливных характеристик на распылите и сгорание в дизельном двигатель JSAE 2002 23 407 414 46.Lepper H, Friesenhagen L (1986) Способ производства эфиров жирных кислот и короткоцепочечных алифатических спиртов из жиров и/или масел, содержащих свободные жирные кислоты. Патент США No: 4608202 47.Leung 9000. DYC ,GUO ,GUO Y Транзистеризация аккуратного и использованного сковорода Масло: оптимизация для биодизеля Production Топливный процесс Technol 2006 87 883 890 48.Linstromberg WW ,Baumgarten ,He He Органическая химия: Краткий курс 1978 Lexington DC Heath и Company 49.LIU K Подготовка жирной кислоты метиловые эфиры для газохроматографического анализа липидов в биологических материалах J Am Oil Chem Soc 1994 71 1179 1187 50. Ma F ,Clements LD ,Hanna MA Биодизельное топливо из животного жира. Вспомогательные исследования по переэтерификации говядины TALLOW eng eng Chem 1998 37 3768 3771 51.3771 51.мА F ,Кламенты LD ,Hanna MA Влияние катализатора, свободных жирных кислот и воды на переэтерификацию говяжьего жира мА F ,Кластия LD ,Hanna MA MA Эффект смешивания на переэтерификацию говядины Tallow BioResour Technol 1999 69 2899 293 53 .MA F ,F ,HANNA MA MA Beiodiesele Production: Обзор Bioresour Technol 1999 70 1 15 54.de Martinez Vedia R R R R Растительные масла Дизель Топливо Дизель Дизел Diesel Transp 1944 22 1298 1298 1301 55. MCCOY M Маловероятное влияние Chem Eng News 2005 83 83 8 8 19 56.Meher LC ,LC ,SAGAR DV ,Naik SN Технические аспекты производства биодизеля по переизбеге — A обзор Renew Sustain Energy Rev 2006 10 248 268 57.Mittelbach M ,Tritthart P Дизельное топливо, полученное из растительных масел, III. Эмиссионные испытания с использованием эфиров метиловых эфиров из используемой сковороды для сковороды J AM AM AM CHEM SOC 1988 1988 1185 1185 58.Monyem A ,GERPEN JV Эффект окисление биодизеля на производительность двигателя и выбросы Биомасса Биоэнергия 2001 20 317 325 59. Monyem A ,A ,Gerpen JV ,Canakci M М Эффект сроки и окисления на выбросы от биодизел-топливных двигателей Trans ASAE 2001 44 35 42 60.MUSILLO S ,S ,MIGUEZ JL ,JL ,PORTEIRO J ,Granada E ,MORAN JC Выбросы производительности и выхлопов в использовании биодизель в подвесных дизельных двигателях Топливо 2007 86 1765 1771 63.NEFF WE ,SELKE E ,E ,, TL ,RINSCH W ,W ,Frankel EN ,Zeitoun MAM Влияние композиции и сооружений триагиглицерина Об окислительной устойчивости масел от выбранной сои Germplasm J AM IM CHEM SOC 1992 69 111 118 64. Nelson RG ,Schrock MD Энергетические и экономические технико-экономическое обоснование, связанное с производством, переработкой и преобразованием говяжьего жира в заменитель дизельного топлива Биомасса Биоэнергия 2006 30 584 591 65.Pryde EH EH растительные масла в качестве топливных альтернатив J AM AM CHEM CHEM SOC 1984 61 1609 1609 9000. Raghuveer кг ,Hammond EG, например, Влияние структуры глицерина на скорость автоокисления Ramadhas AS ,Jayaaraj ,S ,S ,C C Использование растительных масел в качестве IC-двигателя Powels-A Обзор REVENW ENERGY 2004 29 727 742 68.Romano S S Растительные масла — новая альтернатива Trans ASAE 1982 4 106 116 69. Saka S ,Kusdiana ,Kusdiana D Biodiesel Топливо от рапса Масло, приготовленные в сверхкритическом метаноле Топливо 2001 80 225 231 70.Schwab AW ,POGBY ,MOSBY MO ,Freedman B Подготовка и свойства дизельного топлива из растительных масел Топливо 1987 66 1372 1378 71.SRIVASTAVA A ,PRASAD R Triaglycreds на основе дизельного топлива REVEN DUSHAIN ENERGY REV 2000 4 111 133 72.SZYBIST JP ,песня J ,, ,, м ,Boehman AL Boehman AL Boiodiesel Сжигание, выбросы и контроль выбросов Топливный процесс Technol 2007 88 679 691 73. TAT мне ,Gerpen JV JV Biodiesel Blend Обнаружение с датчиком композиции топлива Trans ASAE 2002 19 30 36 74.Tat Me ,Gerpen JV ,Soylu S ,S ,Canakci M ,M ,, A ,Wormley S Скорость звукового и изоэнтропного модуля модуля биодезеля при 21 ° C от атмосферного давления до 35 МПа VAN KARTER JMN ,NISWORO ,NISWORO AP AP AP AP Процесс модели для оценки стоимости промышленного масштаба производства биодизеля от отходов. Масло из отходов. 458 76.Vellguth G (1983) Эффективность растительных масел и их моноэфиров в качестве топлива для дизельных двигателей. Номер документа SAE: 831358 77.Walton J J J Топливные возможности овощных масел газовая мощность 1 33 1674 33 167 Warabi , Kusdiana D ,SAKA S С Реакционная способность триглицеридов и жирных кислот рапсового масла в сверхкритических спиртах Bioresour Technol 2004 91 283 287 79. Watanebe Y ,Shimada Y ,Y ,y ,,A ,Tominaga Y ферментативное преобразование отходов Съедобное масло в биодизельное топливо в фиксированной кровати BioReactor J Chem Soc 2001 78 703 707 80.Wimmer T (1995) Способ производства эфиров жирных кислот и низших спиртов. Патент США №: 5399731 81.WYATT VT ,ГЕСС ,Гесс мА ,Данн RO ,FOGLIA TA ,HAAS MJ ,Marmer WN Недвижимость топлива и выброс топлива и оксида азота Уровни биодизеля, произведенные из животных жиров JM AM OIL CHEM SOC 2005 585 591 591 82.Чжан Y ,Dube MA ,MCLEAN DD ,Kates M Производство биодизеля из отработанного растительного масла: 1. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. Зарегистрированный массовый процент метиллинолеата, добавленного к метилолеату для времени реакции (ч) с процентным увеличением перекисного числа (PV) и снижением йодного числа (IV) при 50°C [57]
3 → 488
Двойная связь обычно вводит
«излом» в цепочке. Эти двойные связи играют важную
участие в стабильности биодизеля. (Двойные связи представлены
две параллельные линии на диаграмме химической формулы.). Обратите внимание, что овощ
масла и биодизель не являются углеводородами, потому что присутствуют атомы кислорода
в структуре, в то время как бензин и дизельное топливо являются настоящими углеводородами
поскольку они содержат такие молекулы, как изооктан и цетан
соответственно.Все эти виды топлива являются относительно эффективным накопителем энергии.
и выделять энергию при сгорании с кислородом в бензине или дизеле
двигатель.
Можно «гидрировать»
масло, чтобы удалить двойные связи и сделать его более твердым при комнатной температуре.
Возможно и обратное.
В результате получается три отдельных
цепи жирных кислот и побочный продукт глицерина (эта молекула глицерина
нужно куда-то идти).Конкретный пример жирной кислоты, содержащейся в биодизеле.
это линолевая кислота , которая имеет 18 атомов углерода,
два из которых имеют двойные связи.
Этот
Вот почему SME — Soy Methel Ester (биодизель, полученный из соевого масла с использованием
метанола при переэтерификации) не имеет идентичного химического
свойства RME — Rapeseed Methel Ester (биодизель, полученный из семян рапса
масло).
Там
здесь есть хорошие схемы и дополнительная информация. Расположение
и количество двойных связей важны, потому что они влияют на реакции
что может привести к дестабилизации цепи жирных кислот. (Бумага
на химические реакции на жирные кислоты.) Взаимодействие кислорода
молекулы с цепью жирной кислоты, называемой «окислением», является
химический механизм, дестабилизирующий нефть/биодизель. Таблица 3 в этом
внешний ресурс показывает относительную скорость окисления олеиновой, линолевой,
и линоленовых жирных кислот с кислородом в 1, 27 и 77 раз соответственно.После окисления гидропероксиды (один атом водорода и 2 атома кислорода)
присоединяются к цепи жирных кислот. В пищевом масле это приводит к прогорканию.
В биодизеле эти расщепленные цепи могут полимеризоваться, соединяясь вместе в
различные вещества, в том числе нерастворимые камеди, закупоривающие детали.
В настоящее время наиболее распространенным методом
сделать это, и тот, который указан во многих спецификациях биодизельного топлива
называется йодным числом или йодным числом . Йодное число равно
определяется не измерением стабильности топлива, а определяется
путем измерения количества двойных связей в смеси цепей жирных кислот
в топливе путем введения йода в 100 г испытуемой пробы
и измерение того, сколько граммов этого йода поглощается.Поглощение йода
происходит в положениях двойной связи — таким образом, более высокое число IV указывает на
большее количество двойных связей в образце. Числа варьируются от 10 для
Кокосовое масло, 94-120 для рапсового масла, 117-143 для соевого масла, до 185
для сардинового масла. Биодизель из этих масел имеет некоторое значение йода.
например, 97 для рапсового метилового эфира, 100 для рапсового этилового эфира, 123 для
Соевый этиловый эфир и 133 для соевого метилового эфира.
положение двойной связи . Один называется «Индекс стабильности масла ».
или OSI и измеряется в часах по проводимости
в воде расщепленных жирных кислот при определенной температуре.Подробный
статья с описанием OSI находится здесь.
Другая спецификация стабильности известна как « APE ».
« BAPE » для « эквивалентов аллильного положения »
и « биаллильное положение эквивалентно », которое учитывает
учитывать как количество, так и положение двойных связей в жирной кислоте
цепи. Видеть это
документ для получения дополнительной информации об APE/BAPE.
Метиловый эфир рапса, метиловый эфир подсолнечника и рыжик
Метиловый эфир, который имеет соответствующие IV 107, 132 и 150, сравнивали.
в использовании двигателя. Это исследование частично пришло к выводу, что: » Двигатели
были демонтированы до и после испытаний. Никакие необычные отложения не могли
находится в гильзе цилиндра, камере сгорания, форсунке и
клапаны.Опыт показал, что можно работать
двигатель с метиловым эфиром, содержащим более 30% ненасыщенных
кислоты. » Это исследование, наряду с сотнями тысяч пользователей
пройденных миль на соевом метиловом эфире в США, по-видимому, указывает на то, что
более высокие значения IV не обязательно указывают на неподходящее свойство стабильности
для биодизеля.
Альтернативные свойства, в частности
OSI и APE/BAPE более точно отражают химическую стабильность биодизеля.
Олдрич Кемикал Ко . Милуоки, Висконсин.
О. (1995).Низкотемпературные свойства дизельных топлив на основе триглицеридов: переэтерифицированные метиловые эфиры и смеси средних дистиллятов и сложных эфиров нефти. Дж. Ам. Нефть хим. соц. , 72 , 895–904.
Спрингер. Берлин. 276.
, Джон Уайли и сыновья. Нью-Йорк. 159–177.
Режимы работы были выбраны в соответствии с новым европейским ездовым циклом.В целом, чистое биодизельное топливо по сравнению с эталонным топливом привело к резкому снижению массы частиц и светонепроницаемости (60–70 %), а также к небольшому увеличению расхода топлива (около 15 % по массе) и выбросов NOx (9 %). ). Кроме того, было обнаружено, что степень ненасыщенности биодизельного топлива оказывает значительное влияние на эти выбросы. По мере того, как биодизельное топливо становилось более ненасыщенным, выбросы NOx увеличивались на 10%, а выбросы массы частиц уменьшались на 20%. Что касается распределения частиц по размерам, ненасыщенные биодизельные топлива показали меньший средний диаметр.Наконец, также было определено влияние йодного числа на время сгорания биодизеля. Экспериментальные результаты показали более позднее начало воспламенения, но более высокую скорость тепловыделения по мере увеличения йодного числа биодизельного топлива.
Журнал призван стать основным источником информации для комплексных и инновационных исследований в области топлива, смазочных материалов, присадок и катализаторов, предоставляя рецензируемую платформу академикам, ученым и промышленным исследователям для представления своей работы.
Эти результаты были почти такими же, как и в предыдущих исследованиях [1]. Рассчитанные ВА были определены из средней молекулярной массы и числа олефиновых протонов. Тунговый БДФ в основном состоял из метилэлеостеариновой кислоты (78.4%), метиллинолевую кислоту (9,04%), метилолеиновую кислоту (6,82%), метилпальмитиновую кислоту (3,32%) и метилстеариновую кислоту (2,47%) [20, 21]. Средние молекулярные массы и среднее число олефиновых протонов вольфрамового диоксида углерода можно оценить как 292,3 г/моль и 2,60/молекула соответственно, а расчетная вязкость вольфрамового диоксида углерода составила 226, что является самым высоким расчетным значением в этом исследовании.
IV BDF периллы составил 194, что было самым высоким значением, рассчитанным методом Вейса. Однако ХВ вольфрамового БДФ, полученного методом Вейса, была примерно на 70 ниже расчетного значения, приведенного в табл. 161) [11, 12, 20].
д. оставался, что указывало на то, что одна двойная связь метилового эфира α-элеостеариновой кислоты в тунговом BDF не была галогенирована.
Предполагаемое значение почти такое же, как измеренная IV (156) BDF вольфрама по методу Вейса. в этом исследовании (таблица 2). Эти результаты показывают, что метод Wijs не подходит для измерения IV образца, содержащего сопряженные двойные связи, такого как вольфрамовый BDF.
Цель состояла в том, чтобы понять влияние химической структуры биодизеля, особенно длины цепи жирной кислоты и количества двойных связей, на выбросы NOx и твердых частиц (ТЧ). Группа из семи биодизелей, произведенных из реального сырья, и 14, произведенных из чистых жирных кислот, была испытана в двигателе большегрузного автомобиля с использованием U.S. Федеральная процедура испытаний в тяжелых условиях (переходное испытание). Было обнаружено, что молекулярная структура биодизеля может оказывать существенное влияние на выбросы. Было обнаружено, что свойства плотности, цетанового числа и йодного числа сильно коррелируют друг с другом. Для чистого биодизеля выбросы ТЧ были практически постоянными и составляли около 0,07 г/л.с.-ч для всех видов биодизеля, если плотность была менее 0,89 г/см3 или цетановое число было выше 45. Выбросы NOx увеличивались с увеличением плотности топлива или уменьшением количества топлива. цетановое число.Увеличение количества двойных связей, определяемое количественно как йодное число, коррелирует с увеличением выбросов NOx.
Таким образом, повышенный уровень NOx, наблюдаемый для некоторых видов топлива, не может быть объяснен соотношением NOx/ТЧ и, следовательно, не обусловлен термическим образованием NO. Для полностью насыщенных цепей жирных кислот выброс NOx увеличивался с уменьшением длины цепи для тестов с использованием молекул с 18, 16 и 12 углеродными цепями. Кроме того, не было существенной разницы в выбросах NOx или PM для метиловых и этиловых эфиров идентичных жирных кислот.
Использование пищевых растительных масел экономически нецелесообразно, так как они дороже дизельного топлива. Поэтому говорят, что основным препятствием для коммерциализации биодизеля является его высокая стоимость. Отработанные кулинарные масла, жиры для ресторанов, соапсток и животные жиры являются потенциальным сырьем для производства биодизеля для снижения стоимости биодизеля. Однако для производства топливного биодизеля характеристики сырья очень важны на начальном этапе исследований и производства, поскольку свойства топлива в основном зависят от свойств сырья.В этом обзорном документе представлены как производство биодизельного топлива из различного сырья, так и его влияние на свойства топлива.
Таким образом, дизельное топливо имеет наибольшую долю использования среди моторных топлив, полученных из нефти, и это соотношение постоянно растет с каждым днем.Однако большинство стран импортируют свою нефть и нефтепродукты, потому что мировые запасы нефти находятся в определенных регионах мира, таких как Ближний Восток и Средняя Азия.
Растительные масла использовались в качестве дизельного топлива в 1930-х и 1940-х годах, но в основном в чрезвычайных условиях, таких как Вторая мировая война [37]. Хотя сначала были получены положительные результаты, при увеличении продолжительности эксплуатации наблюдался ряд серьезных проблем с двигателем, таких как заваривание наконечников форсунок, отложения в камере сгорания, ухудшение качества смазочного масла и, как следствие, заедание поршневых колец, полимеризация и окисление растительных масел. 54, 77].От использования растительных масел в качестве дизельного топлива отказались из-за этих плохих результатов, а также из-за наличия недорогого дизельного топлива, полученного из нефти. Однако в результате нефтяного кризиса 1970 г. вновь начались исследования растительных масел для дизельных двигателей. В проведенных экспериментах проблемы, упомянутые выше, наблюдались еще раз, но на этот раз они были более серьезными, поскольку современные дизельные двигатели имеют топливные системы с непосредственным впрыском (DI), которые более чувствительны к качеству топлива и распылению, чем системы с прямым впрыском (IDI).
[16, 56, 65, 76].Основными причинами этих проблем с двигателем являются высокая вязкость и низкая летучесть растительных масел. Вязкость растительных масел намного выше, чем у обычного нефтяного дизельного топлива. Высокая вязкость растительных масел обусловлена их молекулярным весом и химической структурой. Молекулярная масса дизельного топлива меньше, чем у любого растительного масла [18, 28]. Химическая структура растительных масел существенно отличается от дизельного топлива. Таким образом, будет полезно понять химическую структуру масел, которые являются сырьем для производства биодизеля.
1
Например, C18:3 (линоленовая кислота) означает, что эта жирная кислота имеет 18 атомов углерода и 3 двойные связи. Общие жирные кислоты, которые существуют в молекуле триглицерида, показаны в таблице 1. Физические и химические топливные свойства биодизеля в основном зависят от распределения жирных кислот триглицерида, используемого в производстве.Распределение жирных кислот в некоторых видах сырья, обычно используемых в производстве биодизеля, показано в таблице 2.
.
«>
2
09
58
«> 0,67
«> 8,23
43
д.) и липазой (биологической) катализаторы, так как они быстрее, и для проведения реакции достаточно меньшего количества катализатора. Биодизельное топливо, произведенное с использованием щелочного катализатора, не вызывает коррозии металлических частей двигателя. Более того, для переэтерификации, катализируемой кислотой, требуется большее соотношение спиртов, чем для реакции, катализируемой щелочью [8, 24, 49, 70, 79].В результате всех этих положительных свойств щелочных катализаторов большая часть реакции переэтерификации проходит с одним из них.
Тем не менее, проблема высокого NO x может быть решена путем замедления времени впрыска [59]. Смазочные свойства биодизеля намного лучше, чем у дизельного топлива, особенно дизельного топлива с низким содержанием серы. Небольшой биодизельной добавки, даже всего 1%, достаточно, чтобы значительно улучшить смазывающую способность обычного дизельного топлива [26, 34].
75% к декабрю 2010 г. [6]. В ЕС 82% всего производства биотоплива приходится на биодизель [21]. Годовые объемы производства биодизеля в ЕС и США можно увидеть в Таблице 3. Объемы показывают, что ЕС является мировым лидером как по производству биодизеля, так и по мощностям. В 2006 году ЕС произвел около 77% биодизеля, производимого во всем мире. США являются вторым по величине производителем биодизеля в мире [6, 19, 21].
«> 0,75
«> 1,90
Конечная стоимость биодизеля в основном зависит от цены сырья. Высокая стоимость пищевых масел обусловливает удорожание биодизеля и препятствует его использованию, даже если они имеют некоторые преимущества, указанные выше. К сожалению, экономическая ситуация с биодизелем ухудшилась из-за роста цен на растительное масло в последние годы. Если в середине 1990-х годов стоимость сырья составляла 60–75 % от общей стоимости биодизельного топлива [40], то сегодня более 85 % затрат на производство приходится на затраты на сырье [31, 83]. .Чтобы исследовать зависимость стоимости производства биодизеля от стоимости исходного сырья, Haas et al. [31] провели исследование. Это исследование показало линейную зависимость между этими двумя факторами, при которой изменение себестоимости продукта составляло 0,020 долл. США/л на изменение стоимости масла на 0,022 долл. США/кг. Это означает, что соотношение между входной массой сырья и массой выхода биодизеля составляет примерно 1:1.
Однако стоимость сырья для биодизеля уже выше конечной стоимости дизельного топлива. В настоящее время цена единицы биодизеля в 1,5–3,0 раза выше, чем у дизельного топлива нефтяного происхождения в зависимости от исходного сырья [19, 82, 83].
22-0.63
53
Его рыночная стоимость составляет около одной пятой стоимости сырого растительного масла [30]. Топленые животные жиры и отработанные масла для жарки с содержанием свободных жирных кислот (СЖК) менее 15% известны как желтая смазка. Если уровень свободных жирных кислот превышает 15%, это называют коричневой смазкой.Эти материалы привлекательны своей низкой стоимостью. Однако их реакции переэтерификации намного сложнее, чем у пищевых высококачественных масел. Как правило, они содержат большое количество свободных жирных кислот и воды, которые невозможно преобразовать в биодизельное топливо с помощью щелочного катализатора. Отработанные смазки обычно содержат от 10 до 25% свободных жирных кислот. В летние месяцы уровни СЖК в животных жирах и жирах увеличиваются, как показано на рис. 4. Эти высокие уровни СЖК связаны с быстрой деградацией туш животных в жаркую погоду [7].
5, они вызывают образование мыла и воды, что снижает выход сложного эфира и препятствует разделению сложного эфира, глицерина и промывочной воды. Кроме того, мылообразование повышает вязкость и вызывает гелеобразование [10, 25, 30, 53, 80].Если концентрация СЖК в сырье выше уровня 0,5 %, щелочной катализатор не следует использовать в переэтерификации из-за образования мыла [2, 10, 22, 36, 46, 49, 51, 80]. Тем не менее, в литературе имеются работы, в которых утверждается, что щелочной катализатор можно использовать в переэтерификации до уровня СЖК 5% [27]. При переэтерификации сырья с высоким содержанием СЖК следует использовать кислотные катализаторы, гораздо более устойчивые к СЖК [36, 46, 49]. Кислотные катализаторы слишком медленны для превращения триглицеридов в биодизель, но достаточно быстры для превращения СЖК в сложные эфиры.
В ходе предварительной обработки СЖК превращаются в сложные моноэфиры, как показано на рис. 6. Молярное соотношение спиртов и количество катализатора, используемого в реакции предварительной обработки, рассчитываются в соответствии с исходным содержанием СЖК в сырье [10]. Основным препятствием для предварительной обработки является образование воды. При взаимодействии СЖК со спиртом вместе с моноэфирами также образуется вода, которая ингибирует превращение СЖК в сложные эфиры [8, 10, 25, 51, 68, 70].Влияние воды на реакцию показано на рис. 7. Еще одним важным моментом для производства биодизельного топлива из этого сырья является низкая скорость реакции. Спирт, используемый для реакции, имеет низкую скорость дисперсии в исходном сырье. Следовательно, необходимо использовать больше спирта и энергично перемешивать смесь [47, 50, 52].
Однако в литературе есть некоторые работы, в которых утверждается, что традиционная реакция, катализируемая щелочью, с использованием отработанного сырья не улучшит удельную цену биодизеля из-за добавления блока предварительной обработки для снижения содержания свободных жирных кислот в сырье. Для производства биодизеля из дешевого сырья существуют альтернативные методы, отличные от процесса с щелочным катализатором.
(3) Сверхкритическая реакция нечувствительна как к СЖК, так и к воде.Таким образом, в этом процессе может использоваться низкокачественное сырье [32, 42, 75]. Наряду с преимуществами сверхкритического метода он имеет и некоторые недостатки, которые следует учитывать: (1) этот метод требует высокого молярного отношения спирта к исходному сырью, например, 40–42:1 [17, 32, 69]. (2) Поскольку для этого требуются высокие реакционные давления, такие как 35–40 МПа, и температуры реакции, как правило, выше 300°C, в процессе потребуется большое потребление энергии. Это вызовет высокие эксплуатационные расходы и повысит окончательную цену биодизеля.(3) Если параметры реакции превышают оптимальный уровень, протекают побочные реакции, такие как реакции термического разложения и реакции дегидрирования метиловых эфиров ненасыщенных жирных кислот, что приводит к падению выхода [32, 69].
Кислотно-катализируемый процесс не чувствителен к содержанию свободных жирных кислот в исходном сырье и поэтому не требует реакции предварительной обработки. Это благоприятное свойство кислотных катализаторов делает процесс, катализируемый кислотой, с использованием недорогого сырья с высоким содержанием свободных жирных кислот, менее сложным, чем традиционный процесс, катализируемый щелочью, с использованием этого сырья.Однако для этого процесса требуется больше спирта и более крупные реакторы. Кроме того, присутствие кислотного катализатора в реакции требует использования материалов из нержавеющей стали из-за ее коррозионных свойств. Сумма этих двух негативных факторов приводит к увеличению стоимости оборудования. Из-за этих проблем с кислотными катализаторами до настоящего времени не сообщалось ни о каких коммерческих биодизельных установках, использующих процесс, катализируемый кислотой [82].
С помощью указанных стандартов, представленных в таблицах 5 и 6 соответственно, обеспечивается как безопасность пользователей, так и возможность производства биодизеля из различного сырья, только в случае обеспечения этих спецификаций. Производители дизельных двигателей одобряют использование биодизеля при условии, что оно соответствует этим стандартам. В конце реакции переэтерификации может быть достигнуто разделение глицериновой фазы, но все характеристики, определенные в стандартах, должны быть измерены, чтобы определить, является ли полученный эфирный продукт топливным или нет.При соблюдении этих нормативных значений биодизель может быть получен как из высококачественных растительных масел, так и из недорогого некачественного сырья. В Таблицах 7 и 8 показаны некоторые критические свойства различных растительных масел, обычно используемых в производстве биодизельного топлива, и некоторых биодизельных топлив (метиловый эфир), получаемых из растительных масел и недорогого сырья, соответственно.
В этом разделе топливные свойства алкилмоноэфиров жирных кислот сравниваются друг с другом.
80 MAX
050 max
80 MAX
050 max
3 MAX
3 MAX
3 MAX
3 MAX
«> 274
«> 51.2
«> −31,7 
«>
«> 33,1
«>
«> Соя 33,1
7
«> 183
00
00
«> 150
Неэффективное смешивание топлива с воздухом способствует неполному сгоранию в двигателе. В дополнение ко всему вышеперечисленному, высокая вязкость может вызвать ранний впрыск из-за высокого давления в магистрали, которое перемещает сгорание топлива ближе к верхней мертвой точке, увеличивая максимальное давление и температуру в камере сгорания [15, 45, 73].
Плотность топлива также влияет на выбросы выхлопных газов. Плотность может быть соотнесена с твердыми частицами (ТЧ) и эмиссией NO x . Топливо с высокой плотностью обычно вызывает увеличение выбросов ТЧ и NO x в дизельных двигателях [4, 72].
По мере увеличения цетанового числа задержка воспламенения уменьшается, а основная фаза горения (диффузионно-регулируемое горение) увеличивается.Длительная задержка воспламенения недопустима, так как она вызывает детонацию дизеля. Цетановое число также может влиять на запуск холодного двигателя и последующие выбросы белого дыма и шума.
Результаты показали, что крутящий момент двигателя и выходная мощность увеличились на 5 и 4% при увеличении цетанового числа с 46 до 54.5 соответственно. Тем не менее, при увеличении цетанового числа выше 54,5 существенного увеличения производительности двигателя не наблюдалось.
[11].
Однако, если их сравнить друг с другом, видно, что температуры вспышки биодизелей из дешевого сырья выше, чем из растительных масел, поскольку они имеют относительно более насыщенный жирнокислотный состав. При высоком цетановом числе и низкой летучести количество топлива, которое сгорает при сгорании предварительно смешанной смеси, уменьшается, поскольку задержка воспламенения заканчивается раньше, а также тем меньше топлива испаряется за это время. Следовательно, эмиссия NO x снижается из-за низкого давления и температуры сгорания [13].
Все биодизельные топлива, независимо от их источника, имеют более высокие температуры помутнения и застывания, чем у дизельного топлива, и эта плохая текучесть при низких температурах является одним из наиболее серьезных препятствий на пути широкого использования биодизеля.Жирнокислотный состав биодизеля сильно влияет на его свойства текучести при низких температурах. Температура замерзания биодизельного топлива увеличивается с увеличением атомов углерода в углеродной цепи и снижается с увеличением двойных связей [18, 28, 29, 38]. Согласно этим знаниям, ожидается, что биодизель из сырья с большим количеством насыщенных жирных кислот будет иметь более высокие точки помутнения и температуры застывания. На самом деле, биодизель на основе растительного масла имеет более низкую температуру помутнения и застывания, чем у биодизеля из жиров и жиров, как видно из таблицы 8 [23, 44, 53, 71].Концентрация насыщенных жирных кислот в жире составляет около 50%, а в соевом масле — примерно 12–15%. Этот более высокий уровень насыщения увеличивает точку помутнения биодизеля на основе животного жира.
Это связано с низкой реакционной способностью этих спиртов [43, 44].Эта примесь может вызвать проблемы при работе двигателя [39]. Кроме того, эти спирты имеют гораздо большую склонность к поглощению воды в процессе промывки, чем метанол. Спирты с разветвленной цепью экономически нецелесообразны, поскольку они более дороги. В то же время для их реакций требуется гораздо большее соотношение спиртов, такое как 70: 1, и их молекулярная масса высока, что делает стоимость производства все хуже и хуже, и при их использовании можно получить более низкие выходы.
8
Таким образом, исследования должны быть сосредоточены на улучшении характеристик хладотекучести биодизелей, произведенных из дешевого сырья.