Sep 27



С. Л. Карпов В. М. Капустин А. К. Старков
Автомобильные топлива с биоэтанолом
erf – / – <>СР$
БИБЛИОТЕКА
Институт проблем переработка углеводорода СС РД11
МОСКВА «КолосС» 2007
УДК 662:663.5:663.1 ББК 31.353:30.16 К26
Рецензент зад. отделов, автомобильных и авнационных бензинов ОАО «ВНИИ Нп» д-р. техн. наук В. Е. Емельянов
А в т о р ы. С. A. KQpnoei д м Капустин, А. К. Старков
Карпов С. А. и др>
К26

п ^™мобиль™е Топлива с биоэтанолом/ С. А. Карпов, Капустин, А. К. Старков. – М.: КолосС, 2007. – 216 с.:
ISBN 978—5—953?_fiSRS_6
Рассмотрены соврем*., давления отрасли тоЬли^ное производство этанола в мире, история ста-Приведсны традиционно» ОРО этанола и основныс страны-производители, суждены экозогическир и перспективные технологии производства, об-ного этанола в двигателям технологические аспекты применения топлив-качестве добавки к бе внутреннего сгорания при его использовании в 100%-ной замены традймИну’ комп°нента автомобильного топлива или имущества этанола по онного авт°м°бильного бензина, а также пре-МТБЭ. Освешекы экон^равкснию с метанолом 11 сг0 производным -топливного этанола по    и социальные вопросы производства
ка строительства и пабс>> ременным биотехнологиям. Показана экономя-учетом международного 0^b^aJ10B по пРоизволствУ топливного этанола с
ре птизводстм спирта е^егазового профиля, а та*Ж1– работающих в сфе-гов ^экономистов Мо*Ли7говых добавок и присадок к топливам, эколо-культетов    быть полезна студентам нефтяных вузов и фа-
УДК 662:663.5:663.1 ББК 31.353:30.16
ISBN 978—5—9532—0585-^

© Карпов С. А., Капустин В. М., Старков А К., 2007
ОБ АВТОРАХ
КАРПОВ Сергей Александрович — доцент кафедры «Технология переработки нефти» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, кандидат технических наук.
Год рождения 1974, окончил ГАНГ им. И. М. Губкина.
Ранее работал в Департаменте переработки нефти Тюменской нефтяной компании, начальником установки и главным технологом ООО «Химмотолог-Н».
Читает курс лекций по перспективным процессам производства топлив. Руководит учебно-исследовательской лабораторией по оценке физико-химических и эксплуатационных свойств автомобильных бензинов.
Автор более 80 научно-технических публикаций.
Read the rest of this entry »

Sep 29

«Millennium Ethanol»
Мэрион (Южная Дакота)
«Missouri Valley Renewable Energy,
Меклинг (Южная Дакота)
«NEDAK Ethanol*
Аткинсон (Небраска)
«Northeast Biofueis»
Волени (Нью Йорк)
«Northwest Renewable, LLC»
Лонгвью (Вашингтон)
«Otter Tail Ag Enterprises*
Фергус Фаллс (Мичиган)
«Pacific Ethanol»
Бордман (Орегон)
«Panda Ethanol»"
Херефорд (Техас)
«Panhandle Energies of Dumas, LP»’
Дамас (Техас)
Компания
Местоположение
Производственная мощность, млн л в год
«Patriot Renewable Fuels, LLC»
Аннаван (Иллинойс)
«Penlbrd Products»
Сидар-Рапидс
«Pinal Energy, LLC»
Read the rest of this entry »

Sep 29

4.4. ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ
ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ЭТАНОЛА В БЕНЗИНАХ,
И ПУТИ ИХ УСТРАНЕНИЯ
Качество топлива, применяемого в автомобилях с различными двигателями, отражается на сроке их службы и эксплуатации. В том случае, если состав используемого топлива не подходит для температуры окружающего воздуха или если топливо быстро испаряется, ухудшается управляемость автомобилем. Бензин является сложным соединением, в состав которого входит около 300 различных компонентов, в основном углеводороды, полученные путем переработки сырой нефти. Так, в США нефтеперерабатывающие компании должны соблюдать стандарты на бензин, установленные Американским обществом по испытанию материалов (ASTM), Управлением по охране окружающей среды, государственными регулирующими органами, а также различные внутренние стандарты.
Опыт применения этанольных топлив позволил выявить некоторые недостатки композиций на основе этанола, связанные с различием физико-химических свойств бензина и спирта, к которым можно отнести следующие:
—    повышенная коррозионная активность по отношению к ряду конструкционных материалов;
—    ухудшение смазывающих и противоизносных свойств;
—    пониженная теплота сгорания;
—    отрицательное воздействие на резины и пластмассы (проникает в материал шлангов и герметических уплотнений, что увеличивает потери топлива при испарении);
—    расслаивание спиртобензиновых смесей в присутствии воды;
—    повышение давления насыщенных паров топлива, а следовательно, увеличение вероятности образования паровых пробок в топливной системе.
Большинство из этих недостатков легко устранимы [89]. Скорость коррозии растет с увеличением содержания воды, но до определенного предела. Максимальная скорость коррозии в этаноле составляет 0,6 г/(м2 ч) при содержании 60 % воды, скорость коррозии меди в этаноле — 0,4 г/(м2-ч) при содержании 85% воды. Для улучшения таких эксплуатационных показателей спиртовых топлив, как их противоизносные свойства и коррозионная агрессивность, в топливо рекомендуется вводить пакет модификаторов: смазывающую присадку, ингибиторы коррозии [90] (оксиэтили-рованиые алкилфенолы; ал кили м идазол и ны; масло ПОД —продукт взаимодействия основных — циклогексанол и циклогекса-нон — и побочных продуктов циклогексана (91]).
На АвтоВАЗе был испытан бензин марки АИ-95Э, содержащий
5… 10% технического этанола (ТУ 38.302-15-02—94). Было установлено, что бензин с содержанием этанола 5 % не оказывает отрицательного влияния на резинотехнические изделия и поэтому в соответствии ГОСТ Р 5i 176 допускается к производству и применению.
Пределы воспламенения бенэиноэтанольной смеси шире, нежели у чистого бензина, поэтому применение спиртовых композиций позволяет работать на обедненных смесях. Вследствие этого, несмотря на меньшую теплоту сгорания, увеличение расхода топлива незначительно. Что касается агрессивного действия на резинотехнические изделия, то подбором полимерных материалов, стойких к действию спиртов, можно не допустить потери топлива с испарением.
4.4.1. ФАЗОВАЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ
Основным недостатком бензиноспиртовых топлив является фазовая нестабильность, обусловленная наличием в них небольших количеств воды и, как следствие, офаниченной взаимной растворимостью компонентов [85]. Введением в спиртовые топлива соответствующих модификаторов и стабилизаторов удается преодолеть возникающие трудности [92). Наибольшее влияние на рассла-иваемость спиртовых бензинов оказывает содержание воды. Для обеспечения стабильности бензинов со спиртами при производстве, хранении и применении необходимо: предотвращать попадание в них воды; использовать стабилизирующие добавки (сораство-рители), гомогенизирующие систему бензин — вода — спирт [93].
Также рекомендуется вводить спирт в бензин непосредственно перед заправкой автомобиля.
В качестве стабилизаторов бензиноспиртовых смесей предлагается использовать: алифатические спирты С3—С[2 нормального и разветвленного строения, фенолы, алкилацетаты, простые и сложные эфиры и их металлоорганические производные, кетоны, амины, ПАВ, а также гликоли и их эфиры, альдегиды, кетали, ацетали, ал-килкарбонаты, карбоновые кислоты и смеси указанных соединений. Добавка стабилизаторов препятствует расслоению спиргсодержаще-го бензина до температуры —40…—23 °С |94|. Хорошими и при этом дешевыми стабилизаторами являются сивушные масла, обеспечивающие гомогенность топлива при температуре выше —25 °С.
Способность бензиноэтанольных смесей к расслаиванию зависит от состава бензина, содержания спирта и содержания воды в композиции. С увеличением концентрации ароматических соединений в бензине и увеличением содержания в топливе спирта температура помутнения понижается. Однако количество воды в системе является значительно более важным фактором.
Можно провести простой тест на определение доли спирта в бензине, который выполняется методом обезвоживания. Для теста потребуется мерный стеклянный цилиндр обычно вместимостью 100 мл. Следует поместить в цилиндр 100 мл пробного бензина. Добавить 10 мл воды, закрыть пробкой и тщательно перемешивать в течение 1 мин. Отставить на 2 мин. Если в смеси спирт отсутствует, все 10 мл воды осядут на дне цилиндра. В случае присутствия спирта он опустится на дно вместе с водой, выходя за 10-миллилит-ровый предел по нижнему уровню. Если вычесть число 10 из значения нижнего уровня, разность будет соответствовать процентному содержанию спирта в бензине.
Влияние высокого содержания этилового спирта в бензине было изучено в начале 1970-х годов рядом методов, связанных с получением продуктов и их выделением. В настоящее время бензин и этанол тщательно изучаются на трубопроводном терминале для обеспечения надлежащего смешивания.
Технологии обезвоживания этанола. Основным источником появления воды в спиртовом топливе является сам этанол, изначально содержащий в себе некоторое ее количество. Поэтому наиболее эффективным методом снижения количества воды в топливе будет обезвоживание этанола, Главной проблемой обезвоживания является образование азеотропа этилового спирта с 4 % (об.) воды, которую уже нельзя удалить простой перегонкой.
Все методы получения абсолютного спирта можно разделить на несколько типов:
1) при помощи связывания воды твердыми водосвязывающими материалами на холоде;
81

Read the rest of this entry »

Sep 29

Ram 1500 2WD
Бензин,
ОЧИ£91
Explorer Sport Trac A-5
Бензин,
ОЧИ>91
С1500 Sierra 2WD A-4
Бензин,
ОЧИ>91
СТАНДАРТНЫЕ ГРУЗОВИКИ ТИПА ПИКШ 4WD
Silverado 4WD
Бензин,
ОЧИг91
Ram 1500 4WD
Бензин,
ОЧ И>91
Explorer Sport
Trac 4WD FFV
Бензин,
ОЧИ>91
К1500 Sierra 4WD
Бензин,    15/18 410/620*
4,5.3. ПОДДЕРЖКА АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА АЛЬТЕРНАТИВНОМ ТОПЛИВЕ В США
Закон о среднем расходе топлива автомобилей, разработанный для производителей автотранспортных средств, предусматривал выпуск как автомобилей с альтернативным топливом, так и автомобилей, работающих на двух видах топлива. В соответствии с положениями Закона об альтернативном моторном тогыиве 1988 г. дальность пробега автомобилей, работающих на альтернативном или двух видах топлива, рассчитывается с учетом вероятного замещения нефтяного топлива в приобретаемых автомобилях. Данное ограничение 1,2 мили на 1 галлон, накладываемое Законом о среднем расходе топлива, может быть устаноалено для производителей автомобилей, работающих на двух видах топлива.
Поскольку в соответствии с Законом о среднем расходе топлива кредиты на производство автомобилей на альтернативном топливе не ограничиваются и не прекращаются, законодательные инициативы по автомобилям с двумя видами топлива выполняются по модельному ряду автомобилей 2005—2006 гг. выпуска, и их действие может пролонгироваться до 2008 модельного года. Министерство транспорта вправе либо продлить срок действия законодательной инициативы по автомобилям с двумя видами топлива до четырех лет, предоставив надлежащие обоснования пролонгации, либо выдать уведомление, излагающее причины отказа от пролонгации срока действия законодательной инициативы.
Чтобы стимулировать владельцев автопарков в приобретении автомобилей с двумя видами топлива, был принят Закон об энергетической политике 1992г. Он предоставил право на получение налоговых льгот и кредитов, покрывая возросшие расходы на приобретение. Закон о чистом воздухе обозначил для автопарков районы, которые нуждаются в проведении программы по экологически чистому топливу, таким образом, владельцы автомобильных парков могли получать отсрочку платежа или кредиты на покупку этих автомобилей.
Read the rest of this entry »

Sep 29

Прибыль, получаемая в результате работы предприятия по производству топливного этанола, должна быть больше, чем та, которая ожидается от возможного инвестирования в другие области. Инвесторы в сельское хозяйство могут быть согласны с более низкими прибылями на вложенный капитал, чем коммерческие инвесторы. В США бизнес-планы с прибылью на вложенный капитал по акциям в 15 % считаются приемлемыми для инвесторов, которые нацелены на сельскохозяйственный сектор, в то время как другие инвесторы ищут прибыли 20…25 %, что типично для несельскохозяйственной деятельности. Компании, которые могут обеспечить приемлемые прибыли на вложения для инвесторов, особенно в тех случаях, когда они сталкиваются с неблагоприятными условиями рынка, обычно хотят обеспечить повышенные прибыли своим акционерам на длительный период времени.
ПЕРСПЕКТИВЫ
ДЛЯ ЖИТЕЛЕЙ МУНИЦИПАЛЬНЫХ РАЙОНОВ
Помимо потребителей и инвесторов есть много других держателей акций, которых интересует развитие отрасли по производству биотоплива. Местные инвесторы часто учитывают это при принятии решений о вложениях, однако это вовсе не обязательно. Успешные компании обычно обеспечивают, чтобы работа их предприятий удовлетворяла или превосходила требования по охране окружающей среды, чтобы жителям местного муниципального района поступали дополнительные средства от налогов в виде услуг, которыми они пользуются.
6.3. ТОПЛИВНЫЙ ЭТАНОЛ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
Именно сейчас наступило время для расширения программы производства этанола. Последствия роста цен на нефть мировая экономика чувствовала с весны 2002 г. и вновь в 2006 г. Цены на природный газ продолжают все время оставаться высокими, а его запасы ограниченны. Открытие широких возможностей сельского хозяйства и отрасли по производству биомассы позволят не зависеть от ископаемых энергоресурсов, а поставлять источник чистой и имеющейся в большом количестве энергии как в виде транспортного топлива, так и топлива для стационарных энергетических установок.
Сельское хозяйство — одна из крупнейших отраслей хозяйства страны. Сельское хозяйство предоставляет также много рабочих мест. XXI век должен опираться на устойчивую экономику сельского хозяйства и разнообразие запасов чистого транспортного топлива и топлива для бытовых нужд. Производство топливного этанола дает следующие преимущества.
Дигшшоцеллюлозная биомасса
Электричестве
сопродукты
Рнс. 24. Блок-схема целлюлозного биозавода по выпуску этанола и сопутствующих продуктов

Лигнинопые
утсгы

•    Фермеры выигрывают, поскольку они смогут получить разнообразные доходы по мере того, как осваиваются новые сельскохозяйственные и быстро растущие лесные культуры.
•    Перерабатывающие сельхозпродукцию предприятия получают выгоду от возросшего количества кормов, что помогает снизить их себестоимость.
•    Окружающая среда выигрывает вследствие того, что новые быстро растущие сельскохозяйственные и лесные культуры улучшают среду обитания животного мира. Общее уменьшение ставки на ископаемые виды топлива и переход на более экологически чистые источники энергии позволяют улучшить экологию среды обитания.
•    ЭТАНОЛ – ПЕРСПЕКТИВНОЕ ТОПЛИВО XXf ВЕКА. Общество выигрывает, делая основную ставку в стратегии экономики на возобновляемые источники энергии, не опираясь на повышающуюся в цене нефть.
Будущий успех биотоплива и всех видов продукции, основанных на переработке биомассы, может быть достигнут только в случае строительства заводов по переработке биомассы. Так же как нефтяная промышленность развивалась по мере расширения производств ряда видов продукции из нефти на нефтеперерабатывающих заводах, переработка биомассы может способствовать производству различных видов топлива, химических веществ и электроэнергии (рис. 24). Добавленная стоимость этих продуктов к производству этанола могла бы значительно улучшить экономику производства этанола из биомассы.
6.4. СТОИМОСТЬ ЭТАНОЛА И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭКОНОМИКИ
В целом производить этанол дороже, чем производить бензин, но высокие издержки производства, как уже говорилось выше, компенсируются преимуществами, связанными с его использованием. Признавая эти преимущества, в США, например, Конгресс установил низкие ставки налогов на этанол, пытаясь сделать так, чтобы он мог конкурировать с оптовой ценой бензина. Введение налоговых льгот способствует тому, чтобы для покупателей этанол стал менее дорогим, чем бензин. Поскольку покупателями являются нефтяные компании, которые смешивают его со своим бензином, конечная цена топлива для потребителей получается различной. Полученная в результате смесь бензина и этанола является более качественным продуктом, и торговцы требуют часто более высокую цену за это высокооктановое топливо. В то же время смеси бензина с этанолом часто можно найти в розничной продаже по цене более низкой, чем обычный бензин. На рынке топлива слишком много составляющих, чтобы можно было с уверенностью утверждать, что смеси с этанолом более или менее дорогие, чем традиционный бензин, однако бензин остается конкурентоспособным. Постоянное повышение эффективности работы предприятий по производству этанола обусловило снижение стоимости его производства. Научные исследования, проводимые Министерством энергетики США и рядом частных европейских компаний, могли бы в значительной степени сказаться на стоимости производства этанола и открыть совершенно новое поколение сырья.
В соответствии с действующими в ряде стран налоговыми льготами этанол является экономичным топливом. С развитием технологий сельского хозяйства и производства из биомассы это станет еще более очевидно. Достижения в технологии производства этанола позволили значительно снизить издержки. Переход к эксплуатации заводов большой производственной мощности, применение разновидностей дрожжей и энзимов с улучшенными характеристиками позволили значительно уменьшить расходы по производству этанола. В результате стоимость производства снизилась с 1,40 доллара за галлон в 1980 г. до менее 1,19 доллара за 1 галлон в 2000 г. Модернизация заводов и улучшение технологии позволили затем уменьшить издержки до текущей средней величины приблизительно 1,10 доллара за производство 1 галлона этанола. Ожидается, что эта тенденция продолжится. Стоимость производства этанола будет также зависеть от урожаев сельскохозяйственных культур, стоимости биомассы сырья и от цен на рынках побочных продуктов.
Потребительские пены бензина ЕЮ на АЗС обычно близки ценам на углеводородное топливо. То же можно сказать и о смесях Е85. Эти цены в целом зависят от применения налог овых стимулов на топливо, цель которых сделать смеси с этанолом конкурентоспособными по сравнению с нефтепродуктами. В качестве компенсации стоимости налоговых стимулов за топливо применяется снижение субсидий фермам. Экономическая деятельность от отрасли производства этанола позволяет получить 3,5 млрд долларов в виде дополнительных средств, собранных в виде подоходного налога в течение следующих пяти лет: на 1 млрд долларов больше, чем сумма средств за освобождение от уплаты налога. Отрасль по производству этанола в США обеспечит чистую прибыль для налогоплательщиков в размере до 4 млрд долларов в течение следующих пяти лет.
Нефтяная промышленность начала получать федеральные субсидии для поддержки развития энергетической отрасли еще в 1916 г. По мере того как нефтяная промышленность становилась более прибыльной, выплата субсидий продолжалась. Недавнее исследование Статистического управления США обнаружило, что с 1968 г. нефтяная промышленность получила около 150 млрд долларов в качестве налогового стимула. С другой стороны, отрасль по производству этанола получила 11,2 млрд долларов через частичное освобождение от федерального акцизного налога и 200 млн долларов — по кредитам подоходного налога.
Несмотря на многие положительные характеристики этанола, конкуренция с установившейся и хорошо субсидированной нефтяной промышленностью представляет собой большой вызов. По этой причине Конгресс США признал необходимым обеспечить стимулирование его производства как путем понижения ставки налога, так и связывая этанол с программами по охране окружающей среды, такими как программы выпуска реформули-рованного бензина и контроля над выбросами оксида углерода.
Многие полагают, что предпринимаемые сегодня действия в области охраны окружающей среды, сельского хозяйства и безопасной энергетики призывают к новому расширенному подходу, чтобы помочь решить эти вопросы общественной политики. Такой подход должен быть основан на гибком требовании, касающемся всей цепочки производства и распределения топлива, чтобы некоторый процент от всех видов топлива получали из возобновляемых источников. Стимулирующее требование в поддержку топливного этанола должно быть аналогично тому, которое рассматривалось бы, как для государственной отрасли по производству электроэнергии, в соответствии с которой определенный процент электроэнергии должен быть получен из возобновляемых источников. Сторонники такого подхода полагают, что установление подобного базового требования укрепит программы альтернативной энергетики и защитит их от взлетов и падений рынка. Программа кредитов и торговли позволяет использовать эти виды топлива там, где в них есть наибольший смысл, и не «проталкивает» их использование в тех местах, где такое выполнение было бы трудно осуществить. В частности, анализ этого законодательства, проведенный Министерством сельского хозяйства США, подтверждает эффективность подхода «требование-спрос». Исследования Министерства сельского хозяйства США показывают, что такая программа обусловила бы дополнительный спрос на 2 млрд бушелей биомассы, что привело бы к выработке 4,6 млрд галлонов этанола. Такое расширение отрасли по производству этанола позволило бы получить миллионы долларов дополнительных доходов и способствовало бы созданию тысяч рабочих мест по всей стране. Сторонники возобновляемого топлива также отмечают продолжающееся улучшение характеристик обычных видов топлива для автомобилей, что, в свою очередь, может ослабить необходи-
Рис. 25. Планируемый спрос на этанол в США с учетом введения обновленных топливных стандартов
Read the rest of this entry »


Хостинг

VPS - Хостинг

аренда сервера

Dedicated server

Регистрация доменов

Русские темы для WordPress. Бесплатные шаблоны для блогов WordPress на любой вкус

Март 2019
M T W T F S S
« Feb    
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031