Применение алифатических спиртов в качестве экологически чистых добавок в автомобильные бензины. Современное состояние и прогнозы производства и применения метанола. Экономический анализ производства смесевых метанол–содержащих добавок к бензину.
Аннотация к работе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Российский химико-технологический университет имени Д.И.Возможен отгон бензиновых фракций из смол полукоксования и коксования с дополнительной их очисткой (например в Эстонии бензин производился из горючих сланцев). Производятся бензины и из синтез-газа (продукт газификации угля, конверсии метана) при помощи синтин-процесса (синтез Фишера - Тропша), продукты такой технологии - синтин и когазины. «Классическая» технология производства автомобильного бензина на современных НПЗ предполагает его компаундирование (смешение) из нескольких составляющих, главными из которых являются: ?прямогонный бензин (легкая нафта) Основными характеристиками влияющим на данные показатели являются: ?Фракционный состав бензина, определяемый температурами начала и конца кипения, выкипания 10, 50 и 90 % бензина Бензины с большим числом обладают более высокой стойкостью к детонации и позволяют использовать двигатели с более высокой степенью сжатия.Метанол смешивается в любых соотношениях с водой и большинством органических растворителей. До 1960-х годов метанол синтезировали только на цинкхромовом катализаторе при температуре 300-400°С и давлении 25-40 МПА (= 250-400 Бар = 254,9-407,9 кгс/см?). Современный промышленный метод получения - каталитический синтез из оксида углерода(II) (CO) и водорода (2H2) при следующих условиях: · температура - 250 °C, · давление - 7МПА (= 70 Бар = 71,38 кгс/см?), · катализатор - смесь ZNO (оксид цинка) и CUO (оксид меди(II)): До промышленного освоения каталитического способа получения метанол получали при сухой перегонке дерева (отсюда его название «древесный спирт»). Молекулярная формула - CH4O или CH3-OH, а структурная: В настоящее время метиловый спирт получают синтетическим способом из монооксида углерода и водорода при температуре 300-400°С и давления 300-500 атм в присутствии катализатора - смеси оксидов цинка, хрома и др. Метанол горит в воздушной среде и при его окислении образуется двуокись углерода и вода: Для получения биодизеля растительное масло переэтерифицируется метанолом при температуре 60 °C и нормальном давлении приблизительно так: 1 т масла 200 кг метанола гидроксид калия или натрия.Высшие жирные спирты находят разнообразное применение в качестве пластификаторов, растворителей, фотореагентов, экстрагентов, в кожевенной, парфюмерной и фармацевтической промышленности. В последние годы установлено, что особый интерес представляют спирты С3-С5 в качестве высокооктановой добавки к моторным топливам. Смещению равновесия в сторону высших спиртов способствует повышение температуры синтеза, уменьшение объемной скорости подачи синтез-газа и введение в состав катализатора щелочных добавок.Синтез протекает при температуре 420-470°С и давление 25-32 МПА с рециркуляцией газа и объемной скоростью 6000-15000 ч-1 (коэффициент рециркуляции 5-12). Процесс осуществляли на заводах «Лойна» и «Оппау» в реакторах с 9-12 адиабатическими слоями с междуслойной подачей холодного газа.Однако для эффективной работы каталитического нейтрализатора автомобиль должен быть оснащен принудительной системой впрыска топлива, так как обычный карбюратор не обеспечивает стабильного оптимального состава смеси. Замена карбюраторов на инжекторную систему подачи и распределения топлива в бензиновых двигателях явилась безусловным достижением автомобилестроения и позволила за счет улучшения процесса сгорания топлива увеличить мощность машины при одновременном снижении расхода топлива и токсичности ОГ. Известно, что введение в автомобильные бензины оксигенатов повышает их детонационную стойкость, т.к. увеличение концентрации кислорода в топливе способствует более полному сгоранию углеводородов, снижает теплоту сгорания топливовоздушной смеси, происходит более быстрый отвод тепла из камеры сгорания, и в результате снижается максимальная температура горения. Европейская нормаль EN 228-2000 устанавливает следующее максимально допустимое содержание оксигенатов в бензине (%): метанола - 3, этанола - 5, изопропанола, изобутанола - 10, третбутанола - 7, эфиров (С5 ) - 15, др. моноспиртов и эфиров с температурой конца кипения не выше 210°С - 10. Для обеспечения стабильности бензинов со спиртами при производстве, хранении и применении необходимо: предотвращать попадание в них воды; использовать стабилизирующие добавки или, иначе говоря, сорастворители, гомогенизирующие систему бензин-вода-спирт.«Зимняя» смесь содержала (в % масс.) 82% бензина, 15 % метанола, 3% 2-метилпропанола-1, а «летняя» - 80% бензина и 20% метанола. В США разработана рецептура высокооктанового топлива (без добавки тетраэтилсвинца), содержащая 85-96% (масс.) бензина и 4-15% (масс.) смеси спиртов, в том числе 40-60% 2-метилпропанола-1, 20-30% 1-метилэтапола-1 и 20-30% метанола. В 1979 г. в Швеции были проведены испытания двух рецептур бензино-метанольных смесей на 300 автомобилях разных моделей [4]: 1) 18% (масс.) метанола, 2% (масс.) 2-метилпропанола-1 и 80% (масс.) бензина; 2) 15% (масс.) метанола и 85% (масс.
План
Оглавление бензин метанол спирт добавка
1. Введение
2. Обзор литературы
2.1 Метанол
2.2 Производства высших спиртов
2.3 Синтез изобутилового спирта
3. Применение алифатических спиртов в качестве экологически чистых добавок в автомобильные бензины
4. Метанол - добавка к моторным топливам
5. Синтез метанола и спиртов С2 - С4 из оксида углерода и водорода
6. Современное состояние и прогнозы производства и применения метанола
7. Экономический анализ
7.1 Экономика производства смесевых метанол - содержащих добавок к бензину