6. Метилтретичнобутиловый эфир

Метилтретичнобутиловый эфир (МТБЭ - СН3ОС4Н9) используется, как добавка к бензину. Его получают путём синтеза 65 % изобутилена и 35 % метанола в присутствии катализаторов. Положительные стороны применения МТБЭ таковы:

• возможно получение неэтилированных высокооктановых смесей;

• нет необходимости изменять регулировку топливной аппаратуры;

• облегчается фракционный состав бензинов, а следовательно, и их пусковые качества. Однако несколько возрастает опасность образования паровых пробок;

• несколько улучшаются мощностные и экономические показатели двигателя;

• снижается токсичность отработавших газов.

Возможное использование метилтретичнобутилового эфира справедливо рассматривается сегодня, как одно из перспективных направлений расширения ресурсов высокооктановых неэтилированных бензинов.

7. Газовые конденсаты

Газовые конденсаты (жидкие углеводороды, конденсирующиеся при нормальных условиях из природных газов) рассматриваются, как дополнительный источник сырья для получения автомобильного топлива.

Уровень физико - химических и эксплуатационных свойств газоконденсатов близок к дизельным топливам.

Считают наиболее целесообразным использовать газовые конденсаты в качестве топлива для дизелей на местах их добычи без сложной переработки.

Анализ газовых конденсатов рассматриваемых месторождений позволяет разделить их по составу на две группы: тяжёлые газовые конденсаты относительно узкого фракционного состава и лёгкие более широкого фракционного состава. Конденсаты первой группы по основным свойствам незначительно отличаются от стандартных арктических и зимних дизельных топлив, а конденсаты второй группы имеют меньшие значения плотности, вязкости, температур вспышки и застывания, чем стандартные дизельные топлива.

Газоконденсатное топливо рекомендуется для эксплуатации дизелей в северных условиях при температуре воздуха минус 45 0С и выше.

Применение спиртов в качестве топлива

Для топливных целей в настоящий момент используются в промышленных объёмах три спирта: метанол, этанол и бутанол, что связано, прежде всего, с их коммерческой доступностью и возможностью массового производства из растительного сырья. При этом возможно использование спиртов в виде горючего в чистом виде, в виде различных смесей с бензином или дизельным топливом, а также в качестве оксигенирующих добавок с целью повышения октанового числа и снижения токсичности отработанных газов.

Преобладающим топливным спиртом является этанол (биэтанол). Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Мировое производство биоэтанола в 2005 составило 36,3 млрд литров, из которых 45% пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США — из кукурузы. Производство этанола из тростника на сегодняшний день экономически более выгодно, чем из кукурузы. Федеральное правительство США предоставляет производителям этанола налоговый кредит (но не субсидии) до $0,51 за галлон этанола. Бразильский этанол дёшев из-за низких заработных плат у сборщиков сахарного тростника.

США в августе 2005 года приняли «Энергетический Билль» (Energy Policy Act of 2005), и «Стандарт возобновляемых видов топлив» (Renewable Fuels Standard). Они предусматривают к 2012 году ежегодное производство 30 миллиардов литров этанола из зерновых и 3,8 миллиард литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности и т. д.).

Активное использование возобновляемых источников энергии из сельскохозяйственного сырья в странах американского континента (США, Бразилия, Канада), Азии (Япония, Китай) и Европы (Германия, Финляндия, Италия, Испания, Швейцария, Франция и др.) является одним из приоритетов национальных политик. Переход ряда стран на применение биотоплива связан с расширением использования экологически чистых и возобновляемых видов топлива. Так, в Японии сторонники применения биотоплива делают основной упор не на экономическую эффективность использования этого вида топлива, а на его экологические свойства (отсутствие выбросов серных окислов, более чем троекратное снижение выбросов сажи по сравнению с обычным дизельным топливом, менее опасное воздействие на здоровье человека и окружающую среду в целом).

Высокие цены на нефть и газ, установившиеся в последние годы на мировом рынке, стимулируют развитие производства заменителей традиционного топлива из возобновляемых источников сырья. В 2005 г. в мире было произведено более 30 млн т только моторного биотоплива. Динамика данного сектора впечатляет — в среднем рост 15,20% в год. Многие государства в мире активно переходят на экологически чистое топливо для двигателей из возобновляемых источников энергии. Для стимулирования данных процессов разработан целый комплекс мер — законодательное регулирование, индикативное планирование объемов производства, льготное налогообложение, бюджетная поддержка и т.д. Так, к 2010 г. в планах Бразилии, стран ЕС и ряда других государств предполагается довести долю биотоплива в общем потреблении до 5% и более. Во многих странах (даже «нефтегазоизбыточных») созданы специальные органы исполнительной власти, управляющие и координирующие реализацию программ в области производства альтернативных видов энергии. В настоящее время по объему производства биотоплива среди стран ЕС лидирует Германия — ее рыночная доля достигает 3,75%. За ней следуют Швеция и Франция. В структуре потребления первичных видов топлива в Германии на долю биодизельного

топлива приходится 3%, растительного масла — 0,33, биоэтанола — 0,27, дизельного топлива — 51,4 и автомобильного бензина — 45. Международная энергетическая ассоциация (IEA) прогнозирует, что к 2030 г. мировое производство биотоплива увеличится с 20 млн т энергетического эквивалента нефти в 2005 г. до 92,147 млн т, ежегодные темпы прироста производства составят 7,9%. В результате к 2030 г. доля биотоплива в общем объеме в транспортной сфере составит 4,6%. При этом наибольшим будет прирост производства этанола, поскольку ожидается, что производственные затраты на его выпуск будут сокращаться быстрее, чем на биодизель.

Проведенный анализ мирового производства и потребления углеводородного сырья и биотоплива показывает, что среднегодовые темпы роста объемов производства ископаемых видов топлива за последние пять лет составляют 1,6,2,8%, производства биоэтанола — 31,7, а дизельного биотоплива — 80,7%. Ожидается, что к 2030 г. потребление биогорючего в странах ЕС

увеличится по сравнению с текущими показателями в 13,18 раз

Снижение эксплуатационного расхода топлив и масел

Затраты на топливо и смазочные материалы составляют 15—20% в себестоимости одного тонно-километра. Снижение этих затрат по­зволяет улучшить технико-экономические показатели работы авто­хозяйств.

Экономия затрат на топливо и смазочные материалы достигается за счет сокращения расхода топлива и смазочных материалов на транс­портную работу, снижения потерь топлива и смазочных материалов во время их транспортирования, хранения и заправки, а также за счет сбора и регенерации жидких масел.

Снижение расхода топлива и масел в процессе эксплуатации автомобиля означает, что при использовании того же их количества можно перевезти на автомобилях больше грузов и пассажиров, более полно удовлетворить потребности народного хозяйства в автомобиль­ных перевозках.

Расход автомобилем топлива и масел при одних и тех же дорожно-климатических условиях зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются:

• соответствие применяемых топлива и масел конструктивным особенностям автомобиля и условиям эксплуатации;

• техническое состояние и регулировка узлов, приборов и агрега­тов автомобиля;

• мастерство вождения автомобиля.

Использование топлива, не соответствующего конструктивным особенностям двигателя, неизбежно вызывает его перерасход. Это в первую очередь относится к таким показателям качества топлива, как октановое число и фракционный состав для бензинов, фракционный состав и цетановое число для дизельных топлив. Кроме того, работа на таком топливе приводит к повышенным износам, понижению надежности и другим недостаткам. Так, работа двигателя на бензине с тяжелым фракционным составом может дать увеличение расхода до 70% и повысить износы на 30—40% и более.

Отрицательные результаты дает использование топлива, не соответствующего климатическим и сезонным условиям.

Качество топлива и масла оказывают взаимное влияние на их расход. Так, если топливо имеет тяжелый фракционный состав, то оно проникает в больших количествах в картер и преждевременно выводит из строя масло. В свою очередь, применение несоответствующих трансмиссионных масел и масел для двигателя вызывает увеличение расхода не только самих масел, но и топлива.

Консистентные смазки, имеющие высокую пенетрацию и низ­кую температуру каплепадения, также расходуются в больших количествах, так как они легко плавятся и быстро вытекают из узлов трения.

Масло или смазка, не обладающие необходимыми свойствами, быстрее становятся непригодными для дальнейшей эксплуатации и их чаще приходится заменять свежими, что также увеличивает их расход.

Таким образом, одним из условий снижения расхода топлив, масел и смазок на транспортную работу является соответствие их сорта (марки) рекомендованным условиям эксплуатации. Техническое состояние и качество регулировки узлов, приборов и агрегатов автомобиля также оказывают непосредственное влияние на величину расхода топлива, масел и смазок на единицу транспортной работы. Опыт показывает, что обычно износ деталей влияет на расход топлива в меньшей степени, чем регулировка. Так, значительный износ цилиндро-поршневой группы, сопровождающийся дымлением из маслоналивной горловины, увеличивает расход топлива на 4—6%. В то же время установка зажигания на 15—20% позднее необходимого увеличивает расход топлива на 15%; при увеличенной пропускной способности главного жиклера на 10% расход топлива возрастает на 3—7%; неисправность работы свечи у 6-цилиндро-вого двигателя увеличивает расход топлива на 25 %, а отклонение от нормы (увеличение до 1 мм и уменьшение до 0,2 мм вместо 0,4 мм) зазора между контактами прерывателя-распределителя повышает расход топлива на 9—11 %.

Повышенный расход топлива, кроме указанного выше, чаще всего происходит по следующим причинам: неисправность или неправильная регулировка карбюратора, топливного насоса, форсунки; понижение компрессии в цилиндрах; неисправность прерывателя-распределителя; загрязнение впускного трубопровода смолистыми отложениями; подтекание топлива из приборов и трубопроводов системы питания; пробуксовывание

сцепления; чрезмерная затяжка подшипников ступиц колес и механизмов трансмиссии; понижен­ное давление воздуха в шинах; неисправность рулевого управления и неправильная регулировка тормозов. В целом расход топлива автомобилем может изменяться в зависимости от его технического состояния в пределах 20—30%, а при значительных неисправностях — и больше.

На расход масла большое влияние оказывает износ поршневых колец, поршней и цилиндров двигателя. От их неудовлетворительного состояния расход масла может вырасти вдвое. Так, при увеличении прорыва газов в картер двигателя ГАЗ-51 с 15—25 л/мин (но­вый двигатель) до 60—100 л/мин (изношенный двигатель) расход масла возрастает в 2—2,5 раза. Увеличивается расход масла при не­исправной системе вентиляции картера, при перегреве и переохлаждении двигателя.

Масла и смазки непроизводительно расходуются, когда неисп­равны сальники или имеются другие неплотности в картерах и узлах трения, через которые они вытекают.

Лишь при технически исправном автомобиле с тщательно отрегулированными и смазанными приборами, механизмами и агрегатами обеспечиваются минимальные потери энергии на трение и устра­няются потери топлив и масел вследствие подтекания. В этих условиях обеспечивается наиболее экономное расходование топлив и масел.

Значительное влияние на расход топлива и масел оказывает мастерство

вождения, т. е. правильная оценка дорожных условий, максимальное использование наиболее экономичных режимов работы двигателя, движение автомобиля по инерции (накатом) на спусках и при уменьшении скорости, своевременном переключении передач, преимущественном движении на высшей передаче и др. Установлено, что в зависимости от техники вождения (квалификации водителя) расход топлива изменяется до 20—25 %.

При движении автомобиля необходимо как можно меньше прибегать к торможению, так как при торможении запасенная в автомобиле энергия без всякой пользы превращается в работу трения тормозных накладок и барабанов. Эта энергия должна быть использована на движение автомобиля накатом, что дает экономию топлива. Водители, экономящие топливо, расчетливо водят автомобили и при подъезде к препятствию или остановке производят лишь легкое торможение.

Поддержание нормального теплового режима двигателя создает условия для экономного расходования топлива. Если температура охлаждающей воды снижается до 40—50°, то расход топлива повышается на 8—10%. То же происходит и при нагреве воды до 90—95°.

Вследствие неэкономичной работы холодного двигателя, а также из-за загустевших масла и консистентной смазки в картере двигателя, агрегатах трансмиссии и узлах ходовой части после длительной стоянки автомобиля при температурах-10...-15° расход топлива, особенно на первых километрах движения, в 1,5—2 раза превышает нормальный.

При больших скоростях движения значительная часть энергии тратится на преодоление сопротивления воздуха. Так, при скорости автомобиля ГАЗ-51 70 км/ч на преодоление сопротивления воздуха тратится 24,6 л. с. (18,1 кВт), или примерно в 10 раз больше, чем при скорости 30 км/ч. Поэтому укладывают грузы так, чтобы они не увеличивали лобовую площадь автомобиля.

Для грузовых автомобилей расход топлива по норме поставлен в прямую зависимость от транспортной работы, т. е. от количества выполненных тонно-километров, что отражает реально фактический расход топлива, способствует лучшему использованию грузоподъемности автомобилей и ставит в более выгодные условия водителей тех автомобилей, у которых меньше пробеги без грузов и лучше используется грузоподъемность. В нормах расход жидкого топлива для бортовых автомобилей установлен на 100 ткм и на 100 км пробега, т. е. на транспортную работу и на пробег.

При этом на единицу транспортной работы затрачивается практически одно и то же количество топлива для автомобилей разных моделей, но с двигателями одного и того же типа (дизельными или карбюраторными).

Для легковых автомобилей, автобусов, грузовых такси, а также грузовых автомобилей, работа которых учитывается повременно, нор­мы расхода установлены на 100 км пробега.

В нормах оговорены отдельные условия работы автомобилей, влияющие на расход топлива, и установлены пределы, в которых должны быть снижены

или могут быть повышены нормы расхода топлива.

Как исключение допускается увеличение норм расхода топлива до 35 % на срок не более 3 месяцев при работе автомобилей в тяжелых дорожных

условиях в период сезонной распутицы и снежных заносов, во вновь осваиваемых бездорожных районах, в карьерах и разрезах при перевозке породы, угля, руды.

Для специальных автомобилей также установлены нормы расхода топлива, которые состоят из двух частей, из которых одна учитывает расход топлива на передвижение автомобиля и вторая - расход его на работу специальных автомобилей, связанную с использованием имеющегося на них оборудования. Норма расхода, установленная на 100 км пробега, учитывает расход топлива на передвижение автомобиля к месту работы и от места работы. На работу, связанную с использованием имеющегося на автомобилях оборудования, норма расхода топлива установлена в зависимости от характера оборудования на один из следующих измерителей: автомобиле-час работы, на 100 км пробега, загрузку и разгрузку одного кузова (автомобили-мусоровозы), на погрузку и выгрузку шести контейнеров (автомобили-мусоровозы контейнерные), на наполнение и слив одной цистерны.

Нормы на автомобиле-часы работы установлены для автомобилей-снегопогрузчиков, автокранов, автобетономешалок и др.

Расход смазочных материалов для газобаллонных автомобилей нормируется в тех же размерах, что и для аналогичных автомобилей, работающих на бензине.

Снижение непроизводительных потерь топлива и масел

Автомобильное топливо и особенно бензины легко испаряются и 9

обладают большой текучестью. В летнее время, например, через открытую пробку бочки в течение часа может испариться до 1 кг бензина, а через открытую горловину резервуара за сутки может быть потеряно свыше 100 кг бензина. По статистическим данным иностранных компаний, потери не­фти и нефтепродуктов от испарения при хранении и транспортировании достигают 3% общего объема добычи. Бензин может проникать через самые незначительные неплотности швов резервуаров, через которые вода и керосин не проходят, образуя так называемое «потение» швов. Бензин при этом тут же испаряется, однако потери сквозь 1 м «потеющего» сварного шва составляют до 2 л в сутки. При неплотностях в местах соединений приборов питания и смазки автомобиля, в резервуарах и их арматуре, а также в заправочном ин­вентаре появляются подтекания в виде капель. Потери бензина в этом случае за час составят почти стакан. Если таких мест подтекания несколько, потери возрастают еще больше.

При транспортировании, хранении, заправке автомобилей необходимо соблюдать определенные условия, чтобы исключить излишние потери топлив и масел. При испарении в основном теряется наиболее ценная часть нефтепродуктов и поэтому наряду с количественными потерями происходит ухудшение их качества. Кроме того, повышается пожарная опасность. Транспортируют автомобильное топливо преимущественно в автомобилях-цистернах. Тара для перевозки топлива и масла должна быть чистой, исправной, для каждого сорта топлива и масла должна быть выделена

определенная тара, на которой указывается название нефтепродукта. Нельзя использовать тару, ранее применявшуюся для низшего сорта нефтепродуктов, без промывки. Оборудование автомобилей-цистерн должно отвечать требованиям стандарта, т.е. наличие заливной горловины с клапаном и контрольным щупом, сливной трубы с клиновой задвижкой, приспособления для заземления и опорожнения цистерны, тройника со спускным краном, напорно-всасывающих рукавов с соединительной арматурой и др. При наполнении автомобиля-цистерны и сливе топлива в резервуар необходимо следить, чтобы заливной (сливной) шланг был спущен ниже поверхности уровня топлива в цистерне (резервуаре) во избежание образования брызг, которые подхватываются воздухом, вытесняемым из цистерны, и уносятся в атмосферу. В каждом кубометре такого воздуха содержится 2—3 кг бензина в виде его паров и мельчайших частиц.

Хранят автомобильное топливо и масла в складах, к которым предъявляются следующие требования:

• полная количественная и качественная сохранность хранящих­ся на складе нефтепродуктов;

• удобство и быстрота процессов приема и выдачи топлива и масел;

• безопасность в пожарном отношении нефтепродуктов, самого склада и расположенных вблизи построек и сооружений.

В зависимости от расположения резервуаров склады могут быть надземные, полуподземные и подземные.

При подземном хранении уменьшается пожарная опасность для нефтепродуктов и уменьшаются их потери от испарения вследствие так называемого «малого дыхания». «Малое дыхание» происходит в результате изменения температу­ры воздуха в резервуаре в течение суток. Днем температура повышается и для поддержания атмосферного давления часть воздуха, а с ним и паров топлива выходит из резервуара. Ночью температура понижается и резервуар наполняется свежим воздухом. Для уменьшения потерь вследствие «малого дыхания» необходимо, чтобы объем газового пространства в резервуаре был минимальным, т. е. чтобы в нем постоянно находилось по возможности большее количество топлива, так как за одно «дыхание» из каждого кубометра объема газового пространства теряется примерно 50 г бензина. Уменьшение объема газового пространства целесообразно также для снижения смолообразования. Избыточное давление в резервуаре (по­рядка 0, 5 кг/см2) также сокращает потери вследствие «малого дыхания». Подземное расположение резервуаров исключает полностью эти потери, так как на глубине 3 м температура почвы изменяется незначительно. Схема подземного расположения резервуара для хранения топлива и его оборудования.

При сливе и наливе топлива в резервуар происходит так называемое «большое дыхание» вследствие изменения объема, занимаемого топливом и воздухом. Из-за этого при заливке, например, каждых 10 т бензина теряется 5—7 кг. Испарение нефтепродуктов нежелательно еще и потому, что

повышается опасность пожара и взрыва. Бензовоздушная смесь воспламеняется при содержании в ней от 1,1 до 5,4% (по объему) паров бензина. Для образования взрывоопасной смеси достаточно, чтобы в 1 м3 воздуха содержалось 50 г бензина. В плохо вентилируемом помещении для образования бензовоздушной взрывоопасной смеси наиболее подходящей температурой является 0° и ниже.

Во избежание взрывов и пожаров вследствие образования искры от зарядов статического электричества резервуары и их арматура должны быть заземлены. Правильная организация раздачи топлива, масел и пластичных смазок способствует их экономному расходованию. Для раздачи топ­лива и масел следует применять стационарные или передвижные топливо- и маслораздаточные колонки (устройства). Для раздачи пластичных смазок под давлением лучше использовать солидолонагнетатели с забором смазки непосредственно из резервуара ее хранения, исключая промежуточную операцию по загрузке бункера солидолонагнетателя. Смазку подшипников ступиц колес нужно производить с использованием приспособления.

Потери топлив, масел и смазок необходимо сводить до минимума и они не должны превышать установленные предельные нормы потерь нефтепродуктов при транспортировании, приеме, отпуске и хранении. Потери нефтепродуктов списываются в пределах установленных норм, если они превышают последние, и в размерах фактических потерь, если они не превышают нормы. При каждой из указанных операций предельные нормы

потерь установлены для нефтепродуктов в зависимости от их группы, времени года и климатической зоны. Все нефтепродукты разбиты на 6 групп. Бензины отнесены к 1-й группе, дизельное топливо - к 4-й, масла – к 5-й и пластичные смазки - к 6-й. Календарный год делится на два периода: осенне- зимний с октября по март и весенне-летний (с апреля по сентябрь). Выделяются климатические зоны.

Предельные нормы потерь нефтепродуктов при транспортировании установлены в процентах от перевозимого количества нефтепродуктов в зависимости от вида тары, в которой осуществляется перевозка. Так, при перевозке масла в бочках норма потерь для всех климатических зон и периодов года составляет 0,04%, а при перевозке в автомобилях-цистернах - 0,02%, для бензина, соответственно, 0,031 и 0,019.