Világ üzemanyag-válság, aminek köszönhetően megugrott a benzin és a gázolaj ára, ismét elgondolkodtat a járművek egyéb energiaforrásairól. A hagyományos üzemanyag jó alternatívája az alkohol. Mennyire jó egy ilyen helyettesítő, és mit lehet tenni vele autómotor tudnál dolgozni rajta?
Az alkoholnak számos előnye van a kőolajhoz képest, és csak magas költsége, alacsony hőleadása, nagy higroszkópossága és magas aldehidtartalma akadályozza meg tömeges felhasználását belső égésű motorok üzemanyagaként. És az alkohol előnyei a következők.
| Magas kopogásgátló tulajdonságok (oktánszám - több mint 100). Az etanol bevitele a benzinbe növeli az oktánszámot. A benzinnel kevert etanol minden 3%-a átlagosan 1 egységgel növeli az üzemanyag oktánszámát. Vagyis az alkohol magas oktánszámú üzemanyag-adalékként használható. Növeli az üzemanyag robbanási ellenállását is, mivel a tiszta benzin öngyulladási hőmérséklete 290 ° C, az etanollal való keveréke pedig 425 ° C. | |
| A párolgási folyamat ekkor kezdődik bemeneti csővezetékés a kompressziós löket során a hengerben végződik, biztosítva a motor részei - dugattyúk és szelepek - hűtését és a hengerek teljesebb feltöltését friss töltéssel (kompresszor hatás 5%-os teljesítménynövekedéssel). | |
| Megbízható gyújtás elektromos szikrából, az éghető keverék összetételének jelentős változásaival (az alkoholra vonatkozó felesleges levegő együtthatója szerinti gyúlékonysági tartomány körülbelül 0,4 ... 1,7). | |
| A motor hatékonysága, tiszta alkohollal üzemelve magasabb, mint benzin használatakor. | |
| A kipufogógázok kisebb toxicitása. | |
| Alacsony tűzveszély. |
ICE adaptáció
Kétféleképpen lehet alkoholt üzemanyagként használni gépkocsi motorok- részleges (legfeljebb 20%) és benzin és gázolaj teljes cseréjével. A magas kopogásgátló tulajdonságok határozzák meg az alkohol túlnyomó részét a motorokban belső égés kényszer (szikra)gyújtással. Szabványos motor nem kell módosítani, hogy benzoalkohol keveréken működjön.
A JSC AvtoVAZ tesztelte a 10%-os etanoltartalmú AI-95 benzint a toxicitás, az üzemanyag-fogyasztás és a motor utánállítás nélküli járműdinamika szempontjából. Megállapítást nyert, hogy 10%-os alkohol hozzáadása a benzinhez a levegő-üzemanyag keverék kimerüléséhez vezet, és szinte minden vezetési módban enyhén rontja az autó vezetési teljesítményét. A 10% etanol tartalmú AI-95E-re való áttéréskor a karburátort újra be kell állítani.
Az AvtoVAZ próbapadi tesztek eredményei szerint az 5%-os alkoholtartalmú AI-95E benzin használata nem vezet minőségromláshoz teljesítmény jellemzők járművet, és nem szükséges módosítani az eredeti motorbeállításokat.
De a tiszta alkohollal való munkavégzéshez a kapacitás növelése szükséges üzemanyag tartályés a tömörítési arány akár 12-14 egység. (az üzemanyag kopogásállóságának teljes kihasználása érdekében) és a karburátor felülírása vagy az ECU újraprogramozása befecskendező motor. Az éghető keveréket kissé dúsítani kell: 1 kg alkohol elégetéséhez 9 kg levegőre van szükség, 1 kg benzin elégetéséhez pedig 14,93 kg.
Az alkohol alacsony gőznyomása és magas párolgási hője praktikussá teszi lehetetlen indítás benzinmotorok már hőmérsékleten környezet+10°С alatt. Az indítási tulajdonságok javítása érdekében 4-6% izopentánt (C5H12) vagy 6-8% dimetil-étert (CH3-O-CH3 vagy C2H6O) adnak az alkoholhoz, ami biztosítja a motor normál indítását -25 °C-tól és magasabb hőmérséklettől. Ugyanebből a célból az alkoholmotorok speciális indítófűtőkkel vannak felszerelve. Abban az esetben, ha a motor instabil működése közben megnövekedett terhelések(az alkohol gyenge párolgása miatt) további fűtést alkalmaznak üzemanyag keverék például kipufogógázok felhasználásával.
Dízel és alkohol
Alkalmazkodni dízel motor mert a hengereiben alkoholt elégetni sokkal nehezebb. A Bécsi Műszaki Egyetem kísérleti vizsgálatokat végzett a Steyr 4 hengeres traktor dízelmotorján.
Annak a ténynek köszönhető, hogy a cetánszám alacsony az etanol, a motort kiegészítő felszereléssel látták el elektronikus rendszer gyújtás, és a hengerfejet korszerűsítették a gyújtógyertyák befogadására. Ezenkívül megváltozott az égéstér geometriai formája a dugattyúkoronában, új üzemanyag-szivattyú került beépítésre. magas nyomású, fúvókák és fokozott termelékenységű üzemanyag-feltöltő szivattyú. Tanulmányok kimutatták, hogy a dízel szinte füstmentesen működik etanollal. A dízel üzemhez képest csökken az NOx-kibocsátás, ami az etanol megnövekedett párolgáshője miatti hőmérséklet-csökkenés eredménye. A CO kibocsátása megegyezik a benzines ICE-éval, a CH emissziója viszonylag magas, de egy egyszerű oxidatív átalakítóval drasztikusan csökkenthető. Dízel üzemanyagra váltáskor az átalakított dízelmotor füstje és üzemanyag-fogyasztása jóval magasabb, mint eredetileg. Az etanol térfogati fogyasztása csaknem 2-szerese a gázolajénak, ami az alacsonyabb fűtőérték következménye, és a fajlagos csökkentett fogyasztás csak valamivel magasabb.
Nem csak az autógyártók, hanem a szakosodott cégek is frissíthetik a motort. Például az Egyesült Államokban a benzin- és dízelmotorokat a Jasper Engines and Transmissions átalakítja alternatív üzemanyagokkal való működésre. A motorokat a 8 hengeres V alakúról soros 6 és 4 hengeresre tervezik. Az átalakítás után a motorok metanollal, etanollal, sűrített és cseppfolyósított földgázzal működhetnek.
| Világélmény | |
|
|
| üzemanyag alkohol | |
|
|
| A dízelmotor munkafolyamatának jellemzői dízel üzemanyag és etanol keverékén és tiszta dízel üzemanyaggal történő munkavégzéskor |
| Ukrán perspektívák | |
|
|
Felkészítő: Jurij Geraszimcsuk
Fotó: Sergey Kuzmich
Ha hibát talál, jelöljön ki egy szövegrészt, és kattintson rá Ctrl+Enter.
Metanol szintézise ebből földgáz az egyik leghatékonyabb és legkörnyezetbarátabb létező technológiai folyamatok. Modern gyárak a földgáz metanollá történő átalakításához működhet termikus hatásfok meghaladja a 71%-ot, és szinte önellátóak. Annyira tiszták, hogy az egyik folyamatbeszállító azt állítja, hogy a légkörbe történő kibocsátás nagy része a benzinből és a gázolajból származik. szállító teherautókés az üzemet kiszolgáló furgonok, nem pedig magát az üzemet.
Ezen túlmenően a megfelelően konfigurált metanol üzemek valódi előnyökkel járhatnak azáltal, hogy más forrásból származó szén-dioxidot fogyasztanak, ami indokoltan növeli a környezetvédők általi elfogadhatóságukat.
A metanol a második legfontosabb kémiai intermedier az etán/etilén után. Jelentése benne utóbbi évek a finomítók átkonfigurálása miatt nőtt, mivel a kőolaj világszerte lassan, de elkerülhetetlenül nehezebbé válik. A metanol nagyon fontos vegyi alapanyagként, de felhasználása motor üzemanyagígéretesebb.
Ebben a cikkben két mítoszt oszlatunk el a metanolról, mint motorüzemanyagról: 1) hogy a metanol mérgezőbb, mint más üzemanyagok, és 2) hogy a metanol alacsonyabb fajlagos energiája komoly probléma.
Egészség, biztonság és környezet – A metanol előnyei
Egyes szakértők a metanolt neurotoxinként azonosítják, bár az etanol is ismert neurotoxin, csakúgy, mint a benzinben gyakran előforduló anyagok. Sokan meglepődnek, ha megtudják, hogy mind az etanol, mind a benzin általában halálos kisebb adagokban, mint a metanol. Ezen túlmenően a metanol az egészség, a biztonság és a környezetvédelem minden más vonatkozásában is jobb. NÁL NÉL talajvíz felezési ideje 1-7 nap, ami 10-100-szor kevesebb, mint egyes benzinben található anyagok.
A metanol üzemanyagot elfogadták versenypályák- főleg amiatt nagyobb biztonság; kiváló teljesítményük igazságos volt hozzáadott bónusz. A metanol ötször lassabban ég, mint a benzin, és sokkal könnyebb eloltani. A Környezetvédelmi Ügynökség (EPA) becslése szerint a metanol használata 95 százalékkal csökkenti a járműtüzek miatti halálos áldozatok számát.
Az alacsonyabb égési hőmérsékletű, metanollal üzemelő járművek valamivel kevesebb szén-dioxidot, lényegesen kevesebb szénhidrogént és sokkal kevesebb NOx-vegyületet bocsátanak ki benzines társaikhoz képest. Ez különösen vonzó, mivel az NOx a legszigorúbb kritérium a szennyezés csökkentésére. A metanol üzemanyag kiküszöbölheti a jelenleg a legtöbben beépített terjedelmes, karbamidot fogyasztó szelektív katalitikus redukciós rendszereket. dízelmotorok.
Fajlagos energia
Egy másik elterjedt mítosz az, hogy a metanol alacsonyabb fajlagos energiája alacsonyabb státuszúvá teszi a potenciális üzemanyagok között. A rendszerek megfelelő optimalizálásával egyes tüzelőanyagok, különösen a metanol, sokkal nagyobb hatékonysággal alakíthatók mechanikai energiává, mint mások.
Még azoknak a járműveknek is, amelyeket benzin- vagy többüzemanyagú járműveknek terveztek, valamennyire ki kell tudniuk használni a metanol magas oktánszámát, és nagyobb futásteljesítmény-növekedést kell elérniük, mint az önmagában az energiaintenzitástól elvárható lenne. Egy polgár 100 százalékos metanol üzemanyagra alakította át autóját a motorvezérlő szoftver beállításával és 41 centes üzemanyagtömítéssel cserélve. Ennek az autónak a teljesítménye 10%-kal nőtt, és az üzemanyag-fogyasztás dollár per mérföldben 40%-kal nőtt a benzinhez képest. Azoknak a járműveknek, amelyek megfelelnek a célnak (azaz nem több üzemanyagot használó vagy átalakított hagyományos üzemanyagok), sokkal jobban kell teljesíteniük.
Egyes kamionosok utólag szerelik fel járműveiket metanol-víz befecskendező rendszerrel az egyébként nem módosított dízelmotorokba, és jelentős, 20-30%-os megtakarítást tapasztalnak a dízelhez képest! Ez jelentős összeg egy évente nagyjából 20 000 liter üzemanyagot fogyasztó autónál. A mért teljesítmény akár 75%-kal, a nyomaték pedig 65%-kal nő: valóban lenyűgöző adatok.
A speciális, metanolos meghajtású járművek 25-30%-kal hatékonyabban működnek, mint a hagyományos benzinmotorok, és nagyjából annyi teljesítményt, mint a dízelmotorok. Jelenlegi árak a metanol esetében, figyelembe véve az energiaszintek egyenletességét, 2,60 dollár/gallon ömlesztett benzinnek felel meg. De ha a metanol 25%-kal hatékonyabb, mint a benzin, akkor a megfelelő Nagykereskedelmi ár a metanol benzinben kifejezve 2,09 dollár. A cikk írásakor a benzin nagykereskedelmi ára 3,10 dollár. De hogyan viszonyul a metanol a versenyképes üzemanyagokhoz?
Metanol versus cseppfolyósított földgáz (LNG)
Az LNG kétségtelenül képes meghajtani a járműveket. A fogyasztók esetében azonban autók nagyobb tömeg, kisebb hatótáv, hosszabb tankolási idő, valamint kisebb hasznos teher, lényegesen magasabb járműköltségek, valamint a tankolási infrastruktúrához szükséges jelentős átalakítások, beruházások árán. A személygépkocsik LNG-re való átállása csaknem 30-40-szer drágább, mint a metanolra. Az egyetlen kereskedelmi forgalomban kapható CNG-üzemű személygépkocsi - Honda Civic A GX-et 7500 dollárral drágábban adják, mint egy hasonlóan felszerelt benzines Civicet. Az LNG-töltőállomások körülbelül kétszer annyiba kerülnek, mint a folyadéktöltő állomások.
Metanol versus etanol
Az etanol fogyasztói szállítási teljesítményét tekintve a metanolhoz hasonlítható, de nincs olyan bizonyított gáz-etanol folyamat, amely hatékonyságát tekintve összehasonlítható lenne a gázból metanollal történő átállással. A kukoricaalapú etanol iránti lakossági lelkesedés és állami támogatás egyaránt kiapadóban van.
A Celanese egy olyan technológiát jelentett be, amely a gázból etanollá történő átalakítás hatékonyságát a jelenlegi gáz-metanol technológiához hasonlítja. De kereskedelmi méretekben még nem tesztelték, mivel szabadalmaztatott technológia. Eközben a rendkívül hatékony gáz-metanol technológia több gyártótól is elérhető, és már évek óta kereskedelmileg bevált.
Metanol a hagyományos üzemanyagokhoz képest
Továbbra is kérdés, hogy a metanol felveheti-e a versenyt a hagyományos benzin- és dízel üzemanyagokkal. A jelenlegi feltételek mellett a válasz feltétel nélküli igen. A metanol iránti modern érdeklődés 1976-ban kezdődött az ólom helyettesítőjeként, mint oktánszám-növelő. Az egyik eredmény a California M85 metanolos járműprogram (85% metanol, 15% adalékanyag, jellemzően benzin), amely 1982 és 2005 között futott. Kezdetben ezek speciális metanol alapú járművek voltak (nem több üzemanyaggal), amelyek a személygépkocsiktól a kisteherautókig és buszokig a teljes skálát lefedték.
Mind a metanol alapú járművek, mind a benzinüzemű kontrollcsoport esetében gondos karbantartást és nyilvántartást vezettek. A metanolos futásteljesítmény alacsonyabb volt, de a metanolos járművek emissziós teljesítménye azonos vagy még jobb volt.
A metanol kibocsátását kevésbé kedvezőnek találták az ózonképződés szempontjából. A metanollal hajtott járművek csaknem egy másodperccel gyorsabban gyorsultak 0-ról 100 km/h-ra, mint a benzinesek, ami jelentős előrelépést jelent.
A program 2005-ben megszűnt. Egyesek a kaliforniai program végére hivatkoznak a metanol motorüzemanyagként való alkalmatlanságának bizonyítékaként, de valójában a járműtulajdonosok elégedettek voltak járműveik teljesítményével. Legfőbb kifogásuk a benzinkutak hiánya volt – országszerte mindössze 100 darabot telepítettek, ennek eredményeként 1992-ben a program áttért az M85-ös üzemanyaggal működő járművekre. Kétségtelenül nehéz volt fenntartani a programot egy olyan időszakban, amikor az olajárak csökkentek vagy alacsonyak voltak. Talán a metanol hiánya volt a természetes környezetben, szemben a kukorica alapú etanollal. 1989-ben az EPA hátrányos helyzetbe hozta a metanolt, mivel lemondott az etanolgőz-kibocsátási követelményekről, a metanolt azonban nem. Semmi sem indokolja ezt az intézkedést.
Technikailag akár 15% metanolt is lehet használni a benzinben változtatás nélkül, és akár 100% is használható mindössze 210 dolláros becsült költséggel az új, több üzemanyagot használó járműveknél (bár, mint említettük, ugyanez megtehető sokkal alacsonyabb költséggel ). Ezek a szerény költségek minden valószínűség szerint elhanyagolhatóak lennének, ha tömegtermelés metanolos járművek. Mivel a metanol a jelenleg használt üzemanyagokhoz hasonlóan folyékony, a meglévő üzemanyagtöltő infrastruktúra kisebb módosításokkal metanollá alakítható. Az új metanol benzinkutak valószínűleg csak töredékével lesznek drágábbak, mint a hagyományosak.
Bár ez a cikk a személygépkocsikra összpontosít, ahol a metanol egyértelműen felülmúlja az alternatívákat, és legalábbis képes felvenni a versenyt a hagyományos üzemanyagokkal, megjegyezzük a nehéz dízelmotorok metanol belsőégésű motorokkal való helyettesítésére irányuló javaslatokat. szikragyújtás. A metanol kivételesen magas oktánszáma a mai dízelmotorok fél lökettérfogatú, egyenértékű hozamú motorjait eredményezheti, ami tömegmegtakarítást és 4-9%-os közúti teljesítménynövekedést eredményezhet.
USA és Kína
Az Egyesült Államok jelenleg fokozza a metanoltermelést. A földgázárak 2000-es évekbeli megugrása óta az egykor világszínvonalú amerikai metanolipar mára a belföldi kereslet mintegy 80%-át importálja. De most a legtöbben alacsony árak a Közel-Keleten kívüli földgáz esetében ismét az USA lesz a fő metanoltermelő. Két üzemet újraindítottak, egyet elköltöztek Chiléből, egy nagyobb metanolfogyasztó pedig új üzemet jelentett be.
2015-re az Egyesült Államok közel lesz ahhoz, hogy képes legyen kielégíteni saját keresletét. Az elkövetkező hónapokban további bejelentésekre is sor kerülhet új üzemekről, ami azt eredményezheti, hogy az Egyesült Államok ismét metanolt állíthat elő exportra.
Míg az Egyesült Államok kudarcot vall a kukoricaalapú etanollal, Kína gyors ütemben halad előre a metanolos motorüzemanyag gyártásában. A metanol keverékek M5-től M100-ig kaphatók, az M15 a legnépszerűbb. 2007-ben 770 metanol volt benzinkutak; a jelenlegi adatok valószínűleg ennek a számnak a többszörösét is meghaladják. A növekedést a kis- és regionális cégek biztosítják – a PetroChina és a Sinopec a feldolgozó kapacitásfelesleg miatt nem mutat nagy érdeklődést. De a tényleges mennyiségek valószínűleg jóval meghaladják a metanolos üzemanyagok iránti hivatalos keresletet, mivel a metanol keverékek gazdaságossága nagyon vonzó. Köztudott, hogy Kínában a szabad piac él és virul. Rossz, hogy a metanolt sarokba szorítják az Egyesült Államokban az etanolfüggőség és az előtte álló akadályok miatt. A meglehetősen hűvös hozzáállás, és esetleg a helyiek elutasítása ellenére nagy cégek, Kínában, a világ leggyorsabban növekvő üzemanyag-piacán az M15 és M85 szabványokat vezették be.
Egyéb előnyök. Jövő
Milyen lehetőségei vannak a földgázból származó metanolnak, hogy jelentős csapást mérjen az Egyesült Államok folyadékimportjára? A jelenleg megtermelt földgáz 17%-ának metanoltermelésre való átirányításával az Egyesült Államok folyékony importjának 10%-a megszűnhet. Ehhez 43 metanol üzem megépítésére lenne szükség, körülbelül 53 milliárd dollár költséggel. Az Egyesült Államok feldolgozóiparának beruházási költségvetése a 2005-2010-es időszakra körülbelül 53 milliárd dollár volt, de a megújuló energiával vagy CNG-vel hajtott járművekkel ellentétben a jelenlegi benzinárak mellett , a metanolra és a földgázra nem kell támogatást igényelni, az üzemek pedig 3-5 év alatt megtérülnek, miközben továbbra is kiváló profitot termelnek 30 éves becsült élettartamuk alatt. És mindez anélkül, hogy figyelembe vennénk a Közel-Kelet olajtermelésével kapcsolatos összes kapcsolódó költséget.
A földgáz eredetű metanolos motorüzemanyag a jelenünk, és a jövőben más lehetőségek is lehetnek. A metanolt főként földgázból állítják elő, de biomasszából is nyerhető - sokkal hatékonyabban, mint az etanol. A biomasszából történő metanol-előállítás szén-dioxid-egyenérték-kibocsátása a becslések szerint egytizede a kukorica-etanolénak. Az üzemanyagcellás járműveket a közelmúltban a motorüzemanyag-piac megmentőinek tekintik.
Köztudott, hogy az üzemanyagcellás járművek legnagyobb problémája a hidrogén-utántöltő infrastruktúrára való nagyon bonyolult és nehéz átállás. De a metanol kiváló energiahordozó az üzemanyagcellák számára, és a tankolásuk infrastruktúrája sokkal könnyebben megszervezhető. Az üzemanyagcellák jövője talán nincs is olyan távol, de a metanol földgázból történő kinyerése már ma is létezik.
Metanol üzemanyagként belső égésű motorokban (ICE)
A benzinnel ellentétben, amely különféle szénhidrogének összetett keveréke, amely bizonyos adalékokat tartalmaz, a metanol egyszerű kémiai vegyület. Energiatartalmát tekintve kétszer gyengébb a benzinnél. Ez azt jelenti, hogy 2 liter metanol ugyanannyi energiát tartalmaz, mint 1 liter benzin. Bár a metanol kevesebb energiát tartalmaz, mint a benzin, oktánszáma (100) magasabb, mint a benziné. Ez a szám a kutatási (107) és a motoros (92) módszerrel kapott oktánszám átlaga. Ez azt jelenti, hogy az éghető keveréket gyújtás előtt kisebb térfogatra lehet összenyomni. Ez lehetővé teszi a motor számára, hogy magasabb (10-11)/1-es kompressziós aránnyal működjön [a benzinmotorok (8-9)/1-hez képest], és így a benzinmotorokhoz képest javítja a hatékonyságot. A hatékonyságot növeli a "lángterjedési sebesség" javítása is, amely biztosítja az üzemanyag gyorsabb és teljesebb égését a hengerekben. Ezen tényezők alapján megmagyarázható, hogy egy azonos teljesítményű motorhoz miért nem szükséges kétszer annyi metanolt venni, mint a benziné, holott a metanol energiasűrűségét tekintve kétszer olyan sűrű. rosszabb mint a benzin. Ezt a szabályt még azoknál a motoroknál is betartják, amelyeket nem kifejezetten metanol üzemanyaghoz terveztek, hanem kissé módosított benzinmotorok. A metanol üzemanyaghoz tervezett motorok azonban jobb üzemanyag-fogyasztást biztosítanak. A metanol latens párolgáshője körülbelül 3,7-szer nagyobb, mint a benziné, így a metanol sokkal több hőt nyel el, amikor folyadékból gázzá válik. Ez megkönnyíti a motor hőelvezetését, és lehetővé teszi a léghűtők használatát a nehezebb vízköpenyes rendszerek helyett.
Várható, hogy a jövőben az autók ezzel egyenértékű cseréje benzinmotorok kisebb és könnyebb motorblokkkal szerelt, metanollal működő gépek lesznek. Különböznek a hűtőrendszerrel szembeni lágyabb követelményekben, jobb gyorsulásés az utazási távolságot. Ezenkívül a metanol üzemanyaggal működő járművek alacsony koncentrációban bocsátanak ki levegőszennyező anyagokat, például szénhidrogéneket, NO x -et, S0 2 -t és szilárd részecskéket.
Néhány, főként a metanol kémiai és fizikai tulajdonságaiból fakadó probléma még megoldásra vár. A metanol, valamint az etanol bármilyen arányban elegyedik vízzel. Nagy dipólusmomentuma és nagy dielektromos állandója van, ezért jó oldószer ionos vegyületek, például savak, bázisok, sók (melyek mindegyike súlyosbítja a korróziós problémákat) és egyes műanyagok számára. Másrészt szem előtt kell tartani, hogy a benzin, mint már említettük, szénhidrogének összetett keveréke, amelyek többségét alacsony dipólusmomentum, alacsony dielektromos állandó és vízzel való keveredés képtelensége jellemzi. Ezért a benzin jó oldószer a kovalens kötéseket képző nem poláris vegyületekhez.
Nyugodtan kijelenthető, hogy a különbségek miatt kémiai tulajdonságok a benzin és a metanol, a benzin töltésére és tárolására, valamint eszközök és csatlakozók készítésére használt anyagok némelyike gyakran nem alkalmas metanollal való használatra. Például a metanol korrodálhat bizonyos fémeket, beleértve az alumíniumot, a cinket és a magnéziumot, bár nem támadja meg az acélt vagy az öntöttvasat. A metanol reakcióba léphet bizonyos műanyagokkal, gumiabroncsokkal és tömítésekkel is, amitől azok meglágyulnak, megduzzadnak, törékennyé válnak és eltörhetnek, ami végül szivárgáshoz vagy meghibásodáshoz vezethet. Ezért a csak metanolhoz tervezett rendszereknek különbözniük kell a benzinhez tervezett rendszerektől, bár az árkülönbség valószínűleg nem lesz észrevehető. Vannak már bizonyos típusú olajok és kenőanyagok motorokhoz, amelyek kompatibilisek a metanollal, de ezeknek az anyagoknak a fejlesztését folytatni kell.
Tiszta metanol használata esetén hidegindítási problémák léphetnek fel, mivel ez az üzemanyag nem tartalmazza a benzinben található erősen illékony vegyületeket (bután, izobután, propán), amelyek a leghidegebb körülmények között is gyúlékony gőzöket biztosítanak a motornak. Ezt a problémát leggyakrabban úgy oldják meg, hogy több illékony komponenst adnak a metanolhoz. Így például a flexibilis járművekben üzemanyagrendszer 15% benzint tartalmazó M85 keveréket használnak. A benne lévő gőztartalom elég ahhoz, hogy a leghidegebb éghajlati viszonyok között is elindítsa a motort. Egy másik lehetőség a létrehozás kiegészítő eszköz a metanol elpárologtatására vagy permetezésére apró cseppekké, amelyek könnyebben meggyulladnak. Technikai problémák mindig felmerülnek bármilyen új technológia fejlesztése során. Azok a műszaki nehézségek azonban, amelyek a metanol üzemanyag-keverékek összetevőjeként vagy benzin helyettesítőjeként történő bevezetését akadályozzák a belső égésű motorral szerelt járművekben, a meglehetősen könnyen megoldható problémák közé tartoznak, sőt, megoldásokat is találtak már. a legtöbb problémára.
A metanol magas kopogásgátló tulajdonságai, valamint a nem kőolajból származó nyersanyagokból történő előállításának lehetősége lehetővé teszik, hogy ezt a terméket a motorbenzinek ígéretes, magas oktánszámú összetevőjének tekintsük. A metanol optimális adagolása 5-20%; ilyen koncentrációkban a benzin-alkohol keveréket kielégítő teljesítményjellemzők jellemzik, és észrevehető gazdasági hatást fejt ki. A metanol hozzáadása csökkenti az üzemanyag fűtőértékét és a sztöchiometrikus együtthatót a keverék fűtőértékének kisebb változtatásával.
A sztöchiometrikus jellemzők megváltozása miatt a 15%-os metanol-adalékanyag (M15 keverék) használata a szabványos áramellátó rendszerben a levegő-üzemanyag keverék körülbelül 7%-os kimerüléséhez vezet. A metanol bevezetése ugyanakkor növeli az üzemanyag oktánszámát (15%-os adaléknál átlagosan 3-8 egységgel), ami lehetővé teszi az energiateljesítmény romlásának kompenzálását a kompressziós arány növelésével. Ugyanakkor a metanol javítja az üzemanyag égési folyamatát az oxidációs láncreakciókat aktiváló gyökök képződése miatt. A benzin-metanol keverékek égetésének vizsgálata egyhengeres motorokban, szabványos és réteges keverékképző rendszerekkel azt mutatta, hogy a metanol hozzáadása csökkenti a gyújtáskésleltetési időt és az üzemanyag égésének időtartamát. Ebben az esetben a reakciózónából a hőelvonás csökken, és a keverék kimerülési határértéke kitágul, és a tiszta metanol esetében maximális lesz.
A metanol működési tulajdonságainak jellemzői akkor is megmutatkoznak, ha benzinnel keverve használják. Például a motor effektív hatásfoka és teljesítménye nő, de Üzemanyag gazdaság miközben romlik. Az egyhengeres üzemen kapott adatok szerint e = 8,6 és n = 2000 min-1 mellett M20 (20% metanol) keveréknél a k = 1,0-1,3 tartományban az effektív hatásfok körülbelül 3%-kal nő. , a teljesítmény - 3-4%-kal, az üzemanyag-fogyasztás pedig 8-10%-kal nő.
A motor hidegindításához magas metanoltartalommal az üzemanyag-keverékben vagy alacsony hőmérsékleten, a levegő vagy a levegő-üzemanyag keverék elektromos fűtésére, a forró kipufogógázok részleges visszakeringetésére, az illékony komponensek üzemanyag-adalékanyagára és egyéb intézkedésekre. .
A metanol adalékai a benzinhez általában hozzájárulnak az autó mérgező tulajdonságainak javításához. Például egy 14 autóból álló, 5-120 ezer km-es futásteljesítményű csoporton végzett vizsgálatokban 10%-os metanol hozzáadása 41%-kal növelte és 26%-kal csökkentette a szénhidrogén-kibocsátást, ami átlagosan 1%-os növekedést jelent. Ugyanakkor a CO- és NOx-kibocsátás átlagosan 38, illetve 8%-kal csökkent a teljes járműcsoportban.
Az egyik legtöbb komoly problémákat akadályozza a metanol adalékok használatát alacsony stabilitás benzin-metanol keverékek és különösen azok vízérzékenysége. A benzin és a metanol sűrűségének különbsége, valamint az utóbbi vízben való nagy oldhatósága azt a tényt eredményezi, hogy már kis mennyiségű víz bejutása a keverékbe annak azonnali elválasztásához és a víz-metanol fázis kicsapódásához vezet. A delaminációra való hajlam a hőmérséklet csökkenésével, a vízkoncentráció növekedésével és a benzin aromásanyag-tartalmának csökkenésével nő. Például, ha az üzemanyag-keverékben 0,2-1,0 térfogat% víz van, az elválasztási hőmérséklet -20 ° C-ról +10 ° C-ra emelkedik, vagyis az ilyen keverék gyakorlatilag alkalmatlan a működésre. Az alábbiakban a víz Skr határértékei találhatók különböző benzin-metanol keverékekben:
A benzin-metanol keverékek stabilizálására adalékokat használnak - propanolt, izopropanolt, izobutanolt és más alkoholokat. 600 ppm víztartalomnál a hagyományos M15 keverék zavarosodása már -9°C-on megkezdődik, -17°C-on a keverék elválik, és -20°C-on szinte teljes destabilizáció következik be. 1%-os izopropanol hozzáadása közel 10°C-kal csökkenti az elválasztási hőmérsékletet, 25%-os adagolása pedig megőrzi az M15 keverékek stabilitását még alacsony tartalom aromás vegyületek a benzinben csaknem -40 °C-ig széleskörű víztartalom.
Kapcsolatban magas árés a benzin-metanol keverékek stabilizátorainak korlátozott gyártása miatt javasolták alkoholok keverékének, főleg izobutanol, propanol és etanol alkalmazását. Egy ilyen stabilizáló adalék a metanol és a magasabb szénatomszámú alkoholok együttes előállításának egyetlen technológiai ciklusában nyerhető. Már kis mennyiségű metanol hozzáadása megváltoztatja az üzemanyag frakcionált összetételét. Ennek eredményeként fokozott a párologtatási hajlam az üzemanyag-vezetékekben, bár ez a tiszta metanol a magas párolgási hő miatt gyakorlatilag kiküszöbölhető. Számítások szerint 10%-os metanol-benzinkeverék esetén gőzzárak képződése lehetséges 8-11°C-kal alacsonyabb környezeti hőmérsékleten, mint az alaptüzelőanyag esetében. Az alaptüzelőanyag frakcionált összetételének korrekciója a könnyű komponensek tartalmának csökkentésével lehetséges, figyelembe véve a későbbi metanol hozzáadását.
A benzin-metanol keverékek korrozív aktivitása lényegesen kisebb, mint a tiszta metanolé, azonban bizonyos esetekben jelentős és erősen függ a víz jelenlététől. Például a 10-15% metanolt tartalmazó keverékekben az acél, a sárgaréz és a réz nem korrodál, míg az alumínium színváltozással lassan korrodál.
Külföldön be karburátoros motorok gyakorlati alkalmazást nyert a 10-20%-os etanol és petróleumbenzin keveréke, amely a "gasohol" nevet kapta. Az US National Alcohol Fuels Commission által kidolgozott ASTM szabvány szerint a 10%-os etanolt tartalmazó gasoholt a következő mutatók jellemzik: sűrűség 730-760 kg/m kJ/kg, telített gőznyomás (38°C) 55-110 kPa, viszkozitás (–40°C) 0,6 mm2/s, sztöchiometrikus együttható 14. Így a legtöbb tekintetben a gasohol a motorbenzinnek felel meg.
Elárasztott etanol alacsony környezeti hőmérsékleten történő alkalmazásakor a szétválás elkerülése érdekében stabilizátorokat kell bevinni a keverékbe, amelyek például propanol, szek-propanol, izobutanol stb. 5% vizet tartalmazó etanol keveréket benzinnel -20 °C-ig.
A Gasohol Brazíliában a legelterjedtebb, ahol 1975 óta kormányprogramot hajtanak végre a megújuló növényi nyersanyagok etanol előállításához és járműüzemanyagként való felhasználásához. Az országban etanollal és benzinnel közlekedő autók száma 1980 volt. 2411 és 775 ezer darab. illetőleg. 2000-re Brazíliában a 19-24 millió darabra becsült személygépkocsi-flottából. 11-14 milliót kellene alkoholos üzemanyaggal üzemeltetni.Az USA-ban 20 állam 1000 adagolójában 10-20% etanolt tartalmazó gasohollal töltik meg az autókat.
Az európai országokban fogyatékos Az etanol gyártása és annak magas költsége miatt nagyobb érdeklődés mutatkozik a metanol adalékok alkalmazása iránt. A metanolt motorüzemanyagként és alkotóelemeiként a legnagyobb mértékben Németországban használták fel. Az alternatív energiaforrások kutatását célzó hároméves szövetségi program keretében az 1979-1982 közötti időszakban. Németországban több mint 1000 járművet üzemeltettek alternatív üzemanyaggal, főként metanollal és benzin-metanol keverékkel. 850 járművet szereltek fel újra M15 keverékkel, 120 járművet M100 keverékkel és 100 járművet dízel üzemanyaggal metanol hozzáadásával. Az M100 keverék 95% metanolt tartalmaz, a maradék 5% könnyű benzinfrakciókat (általában izopentánt) tartalmaz, amelyek szükségesek a motor indításához. Téli üzem esetén a benzinfrakciók tartalma 8-9% -ra nő, míg a keverék víztartalma legfeljebb 1%.
A 85%-os benzinfrakcióból álló M15 keverék legalább 45% aromás szénhidrogént tartalmaz; a tetraetil-ólom tartalma a keverékben nem haladja meg a 0,15 g/kg-ot, a víz pedig 0,10%-on belül (gyakorlatilag 0,05-0,06%). Az M15 keverék korróziógátló adalékokat is tartalmaz.
Számos országban a metil-tercier-butil-étert (MTBE) használják adalékanyagként, amely bővíti a magas oktánszámú benzinek erőforrásait. Kopogásgátló hatásfoka 3-4-szer nagyobb, mint az alkilbenzolé, aminek köszönhetően éter segítségével lehet előállítani széles skálájaólommentes, magas oktánszámú benzinek. A metil-terc-butil-étert a következő paraméterek jellemzik: sűrűség 740-750 kg/m3, forráspont 48-55 °C, telített gőznyomás (25 °C) 32,2 kPa, fűtőérték 35,2 MJ / kg, oktánszám 95- 110 ( motoros módszer) és 115-135 (kutatási módszer). Az éter a legmagasabb kopogásgátló hatékonyságot mutatja a közvetlen desztillációs benzin összetételében és a szokásos mód katalitikus reformálásában.
A 8, illetve 11% metil-terc-butil-étert tartalmazó A-76 és AI-92 hazai benzinek minden tekintetben megfelelnek a GOST 2084-77 követelményeinek, és a minősítés értékelési módszerei tekintetében a legjobb teljesítményt mutatták. . Az éteres benzineket jó indítási tulajdonságok jellemzik, és alacsony motorfordulatszámon magasabb tényleges oktánszámuk van, mint a kereskedelmi benzineknél.
Az üzemanyag-hatékonyság és a motor teljesítménye éteres benzinnel üzemelve a kereskedelmi benzin szintjén van. Ugyanakkor a kipufogógázok toxicitása némileg csökken, elsősorban a szén-monoxid-kibocsátás csökkenése miatt. A motorrendszerek állapotában és működésében bekövetkező változások és zavarok éteres benzin használatakor nem figyelhetők meg.
5. A természetben lenni
6. Egészségügy
7.
A metanol tüzelőanyagként történő alkalmazásakor figyelembe kell venni, hogy a metanol térfogati és tömegenergia-fogyasztása 40-50%-kal kisebb, mint a benziné, ugyanakkor az alkohol-levegő és a benzin hőteljesítménye levegő-üzemanyag keverékek a motorban való égésük során jelentéktelen mértékben különbözik, mivel a metanol párolgáshőjének magas értéke javítja a motor hengereinek feltöltését és csökkenti a hősűrűséget, ami az alkohol-levegő keverék égésének teljességének növekedéséhez vezet. . Ennek eredményeként a motorteljesítmény növekedése 10-15%-kal nő. Motorok versenyautók A benzinnél magasabb oktánszámú metanol üzemanyagok sűrítési aránya meghaladja a 15:1-et, míg a hagyományos szikragyújtású ICE-k általában nem haladják meg a 11,5:1-et az ólommentes benzinnél. metanol klasszikus belső égésű motorokban és speciálisan is használható üzemanyagcellákáramhoz jutni.
Hibák:
- metanol alumínium maratással. Problémás az alumínium karburátorok és befecskendező rendszerek használata a belső égésű motorok üzemanyag-ellátására.
- hidrofilitás. metanol vizet szív fel, ami az üzemanyag-ellátó rendszerek eltömődését okozza zselészerű mérgező lerakódások formájában.
- metanol, mint az etanol, növeli áteresztőképesség műanyag gőzök egyes műanyagokhoz. A metanol ezen tulajdonsága növeli az illékony szerves anyagok kibocsátásának növekedését, ami az ózonkoncentráció csökkenéséhez és a napsugárzás növekedéséhez vezethet.
- csökkent volatilitás at hideg időjárás: A metanollal működő motorok indítási nehézségeket okozhatnak, és megnövekedett üzemanyag-fogyasztást tapasztalhatnak az üzemi hőmérséklet elérése előtt.
A megfelelő korróziógátlók használatával alacsony metanol-szennyeződések használhatók a meglévő jármű-üzemanyagokban. T. n. Az európai üzemanyag-minőségi direktíva legfeljebb 3%-os metanol használatát engedélyezi azonos mennyiségű adalékanyaggal az Európában forgalmazott benzinben. Ma Kína évente több mint 1000 millió gallon metanolt használ közlekedési üzemanyagként keverékekben. alacsony szint meglévő járművekben használják, valamint magas szintű keverékeket a metanol üzemanyagként történő felhasználására tervezett járművekben. A metanolnak a benzin alternatívájaként való felhasználása mellett létezik egy technológia, amellyel metanolt használnak szénszuszpenzió előállítására, amely az Egyesült Államokban a "metacol" kereskedelmi nevet viseli. Az ilyen tüzelőanyagot az épületek fűtésére széles körben használt fűtőolaj alternatívájaként javasolják. Az ilyen felfüggesztés, ellentétben a víz-szén üzemanyaggal, nem igényel speciális kazánokat, és nagyobb energiaintenzitású. Környezetvédelmi szempontból ezeknek az üzemanyagoknak kisebb a szénlábnyoma, mint a hagyományos szénből származó szintetikus tüzelőanyagoknak, amelyek során a szén egy részét a folyékony tüzelőanyagok előállítása során elégetik.
