Метанол (ch3oh)

Преимущества

Имеется отлаженная технология производства с удовлетворительными технико-экономическими показателями [78,79,142].

Получение метанола из биоресурсов позволяет значительно снизить выброс CO₂.

Он при нормальных условиях является жидкостью, то есть его хранение на борту транспортного средства не вызовет затруднений.

Метанол обеспечивает бездымное сгорание

Воспламенение производится с помощью искры, свечи накаливания, запальной порции дизельного топлива или диметилового эфира [200,256,262,287]. При искровом зажигании и усиленной рециркуляции отработавших газов эмиссия NО_Х и эмиссия частиц не превышают уровня бензинового двигателя.

Индикаторный к.п.д. при работе на метаноле сопоставим с дизельным топливом

Может быть использован для получения синтез-газа

Недостатки

Теплотворная способность метанола ниже, чем у дизельного топлива.

Высокая токсичность

коррозионная активность

Метанол при соединении с маслом образовывает продукты, понижающие надежность двигателя и топливного насоса высокого давления.

Метанол втягивает воду, что является причиной засорения систем подачи топлива в виде желеобразных ядовитых отложений

Синтез-газ (добавка водорода)

Синтез-газ — смесь монооксида углерода и водорода. В зависимости от способа получения соотношение CO:Н2 варьируется от 1:1 до 1:3.

В качестве исходного (сырьевого) углеводородного продукта для организации конверсии используется метанол (CH3OH) , как наиболее емкий жидкий носитель водорода (молекулярная доля Н2 в соединении составляет 2/3).

Пределы взрывоопасности водород-кислородной смеси составляют (по объему) от 4 до 94% Н2, а водород-воздушной смеси - от 4 до 74% Н2 (смесь 2 объемов Н2 и 1 объема О2 называется гремучим газом).

Использование синтез газа безопасно, так как:

1. Реакция между водородом и кислородом (т.е. реакция окисления водорода 2Н2 + О2 =2Н2О) при обычных условиях практически неосуществима, так как необходима температура около 700°C. Во впускном тракте дизеля температуры не превышают 100-150°С, поэтому реакции водорода с кислородом в данном случае неосуществимы.

2. Малая концентрация водорода ((до 5% от массы расходуемого топлива))

В испарителе метанол предварительно нагревается и испаряется и далее поступает в термокаталитический реактор, в котором происходит термохимическое преобразование в водородный синтез-газ при нагревании до температур порядка 300-310°С в присутствии катализатора.

Катализатор представляет собой покрытие на основе оксидов таких металлов, как Cu,Ni,Cr, в пропорциях 1/3, которое подвергается процессу активации.

Добавка водорода к свежему заряду во впускной системе в относительно небольших количествах (до 5% от массы расходуемого топлива) позволяет на 50% снизить дымность и токсичность отработавших газов по NOx в два-четыре раза и заметно увеличить экономичность. Высокая эффективность воздействия водорода на рабочие процессы связана с необычайно высокой нормальной скоростью сгорания этого газа, кроме того, он препятствует росту сажевых частиц.

Димети́ловый эфи́р (c2h6o)

Производится из природного газа, угля, или биомассы.

При нормальных температурных условиях ДМЭ представляет собой газ и его характеристики во многом подобны сжиженному природному газу.

Цетановое число ДМЭ составляет 55...60 (у дизельного топлива 40...55). Плотность при нормальных условиях — 2,1098 кг/м³ (в 1,63 раза тяжелее воздуха)

Плотность в жидкой фазе — 0,668 г/см³

Растворим в метиловом и этиловом спирте, толуоле

Теплота сгорания ДМЭ около 30 МДж/кг, у классических нефтяных топлив — около 42 МДж/кг.

Диметиловый эфир — экологически чистое топливо без содержания серы,

Содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина.

Имеет более высокую окисляющую способность (благодаря содержанию кислорода), чем у классического топлива.

ДМЭ может использоваться в дизелях как в чистом виде (99,9% ДМЭ), так и в виде "сырца", который содержит небольшие количества метанола и воды.

Для работы на ДМЭ топливная система должна отвечать требованиям:

• ДМЭ должен поступать к топливному насосу в жидкой фазе под давлением, превышающим давление насыщенных паров;

• насос должен подавать топливо к форсунке под давлением около 300 бар, причем остаточное давление в линии высокого давления должно быть выше давления насыщенных паров в форсунке;

Указанным требованиям в наибольшей степени отвечает аккумуляторная топливная система с электронным управлением.

Существующие дизели могут быть конвертированы для работы на ДМЭ без существенных переделок, путем замены одной только топливной системы.