Реферати

Реферат: Стан і перспективи застосування присадок до палива в Росії і за рубежем

Розробка і налагодження формальної мови. Етапи розробки синтаксичних і лексичних аналізаторів, семантичних процедур для сканера, а також проектування алгоритму, що реалізує синтаксичний аналіз методом простого предшествования за допомогою мови програмування високого рівня.

Демонстраційний варіант тесту по хімії Єдиного Державного Іспиту (ЕГЕ). Інструкція для учнів. Тест по хімії.

Система професійних аудиторських стандартів. Національні і міжнародні стандарти аудита і супутніх послуг. Сучасний стан розробки російських стандартів аудита відповідно до міжнародних стандартів аудита. Класифікація стандартів. Правила (стандарти) аудиторської діяльності.

Бухгалтерський і управлінський облік. Основні методи обліку витрат і калькулювання собівартості. Поняття і сутність фактичного і нормативного методу обліку витрат і калькулювання собівартості. Порядок обліку витрат і калькулювання собівартості при фактичному і нормативному методах.

Способи утилізації відходів, що утворяться при вогневому зачищенні поверхні металів. Машини для вогневого зачищення гарячих блюмів і слябів. Механізація збирання обрізків від ножиців і окалини. Плазменная електродугове очищення металевих виробів. Абразивні матеріали з відходів вогневого зачищення поверхонь і з відпрацьованих каталізаторів.

Олександр Данілов, д. т. н., ВАТ «ВНИИНП»

Підвищення екологічних вимог до викидів автомобільних двигунів і посилювання умов експлуатації сучасних ДВС вимагають використання різноманітних присадок до моторного палива у все більш широких масштабах. У останні роки за рубежем на ринок випущений величезний асортимент антидетонаційних, цетанповишающих, противоизносних, миючі, антинагарних присадок, а також депрессоров, диспергаторов і т. д. Відомо, що Росія істотно відстає від світового рівня з розробки сучасних присадок до топливам, хоч по окремих групах присадок положення неоднакове. У статті, що пропонується аналізується зведена інформація по ситуації з виробництвом і практичним застосуванням основних типів вітчизняних присадок.

У цей час присадки є неодмінним елементом високої технічної культури виробництва і застосування топлив. Їх світовий асортимент включає більше за 40 типів, що розрізнюються за призначенням, і десятки тисяч товарних марок [1].

Присадки використовують в двох основних випадках:

при виготовленні топлив - для отримання продукту, що задовольняє вимогам стандартів;

при використанні стандартних топлив - для поліпшення їх експлуатаційних, екологічних і ергономічних характеристик.

Відомо, що по випуску і використанню сучасних присадок до топливам Росія поки істотно відстає від світового рівня (див. табл. 1). При цьому таке відставанні по основних класах присадок не рівноцінно.

Таблиця 1. Основні присадки до топливам, що використовуються в Росії і за рубежем

Область застосування

Тип присадки і призначення

Стан питання

за рубежем

в Росії

Виработка автобензинов

антидетонатори на основі ТЕС (забезпечення необхідного рівня октанового числа)

Застосування припинено

Застосування припинене

Альтернативні антидетонатори (заміна ТЕС)

Практично не використовуються. Застосування з'єднань заліза і марганця в ряді країн заборонене

Застосування альтернативних антидетонаторів - єдина можливість швидкого переходу на неетилированний бензин

Застосування автобензинов

Миючі присадки (оптимізація режиму роботи двигуна за рахунок підтримки в чистоті паливної апаратури і камери згоряння, що забезпечує економію палива і зменшення токсичности ОГ)

Застосування миючих присадок - обов'язкова практика. При цьому використовуються присадки, ефективні як в карбюраторних двигунах, так і і в инжекторних

Розроблені і епізодично використовуються миючі присадки, ефективні в карбюраторних двигунах

Виработка дизельних топлив

Промотори запалення (забезпечення необхідного рівня цетанового числа)

Використовуються дуже широко

Яскраво вираженій потребі немає. Вона виникне при посилюванні норм по значенню цетанового числа

Депрессори (пониження температури застигання палива) і диспергатори парафинов (запобігання розшаруванню топлив при холодному зберіганні)

Промисловість має в своєму розпорядженні великий спектр присадок, які при необхідності широко використовуються

Потреба в депрессорних присадках велика і покривається закупівлями по імпорту. Присадки, розроблені в Росії, практично не проводяться

Протівоїзносние (поліпшення мастильних властивостей малосернистих дизельних топлив)

Використання швидко зростає.

Використовуються імпортні присадки тільки для виробітку топлив, що поставляються на експорт

Застосування дизельних топлив

Миючі, антинагарние (оптимізація режиму роботи двигуна за рахунок підтримки в чистоті паливної апаратури і камери згоряння - економія палива і зменшення токсичности продуктів згоряння)

Споживачу пропонуються миючі, антинагарние і каталізатори вигоряння сажі на сажевих фільтрах

Присадки не використовуються, але розробляються з метою використання в найближчій перспективі

антидетонатори для автобензинов

Першою присадкою цього призначення став тетраетилсвинец (ТЕС), виняткові антидетонаційні властивості якого були відкриті в 1921 році в лабораторії фірми General Motors Research Corp. З 1923 року паливо з цією присадкою вийшло на ринок і було незамінне протягом декількох десятиріч. У СРСР швидко оцінили достоїнства ТЕС для виробництва авіаційних і автомобільних бензинів. Про надзвичайно високу токсичности ТЕС, зрозуміло, було відомо, але тільки в кінці сторіччя з'явилися технічні і економічні передумови для створення неетилированних бензинів.

У більшості західних країн отримали розвиток процеси виробництва високооктанових компонентів, таких як алкилат, изомеризат, оксигенати. Росія поки тільки на початку цього шляху, і щоб вирішити проблему, розробники вдалися до так званих альтернативних антидетонаторів: ароматичним аминам і з'єднанням на основі заліза і марганця. Дане рішення являє собою вимушений паліатив, але в обозримом майбутньому воно єдино можливе для нашої країни, що не має в своєму розпорядженні достатні потужності процесів виробництва високооктанових бензинових фракцій [2] (табл. 2).

Таблиця 2. Потужності процесів в Росії і деяких інших країнах

(в % на пряму перегонку)

Країна

Каталітичний крекинг

Каталітичний риформинг

Алкилірованіє

Ізомерізация

Виробництво оксигенатов

Росія

6,0

14,2

0,18

0,3

0,13

США

33,8

24,1

6,55

3,8

0,76

Японія

17,1

15,5

0,91

4,4

0,10

Німеччина

15,2

17,1

1,20

3,1

0,38

Італія

13,4

11,8

1,62

3,9

0,50

Китай

19,7

25,6

0,58

-

0,02

Джерело - Oil & Gas Journal, 2001, 24 Dec.

Обширний асортимент альтернативних антидетонаторів - характерна особливість Росії. У нашій країні, де кількість альтернативних антидетонаторів серед інших присадок дуже велика, на сьогоднішній день частка патентів, виданих на них від загального числа запатентованих присадок в 1990-2000 рр., становить 46%, При цьому серед присадок, допущених до застосування в автомобільних топливах, на 1 січня 2002 р. частка антидетонаторів становить 22%.

Таблиця 3. Основні типи і можливості альтернативних антидетонаторів

Тип присадки

Максимально допустима концентрація

Приріст ОЧ

Ароматичні амини (ПЕКЛА, БВД, N-метиланилин)

1-1,3%

2-6

Железосодержащиє присадки (ФК-4, Октан-максимум, ФеРОЗ)

38 мг Fe/л бензину

3-4

Марганецсодержащиє присадки (Hitec-3000, АвтоВЕМ)

50 мг Mn/л бензину

5-6

Основні типи альтернативних антидетонаторів і їх можливості представлені в табл. 3. Альтернативні антидетонатори дорожче за ТЕС, але набагато дешевше за високооктанових фракцій. У табл. 4. показана відносна собівартість застосування альтернативних детонаторів, при умові, що собівартість застосування ТЕС прийнята за одиницю. Видно, що в залежності від вибору типу присадки і умов її застосування собівартість може зрости від 1,3 до 9,4 разу відносно ТЕС.

Таблиця 4. Порівняння собівартості застосування альтернативних антидетонаторів

ТЕС

1

З'єднання Mn і Fe

1,3-3,0

Ароматичні амини

2,5-3,8

Оксигенати (МТБЕ)

3,5-9,4

Високооктановие фракції

4,1-7,3

Промотори запалення дизельних топлив

За рубежем цей тип присадок дуже широко поширений. Це пояснюється тим, що при високій глибині нафтопереробки в склад дизельних топлив залучається багато фракцій повторних процесів, що характеризуються поганий самовоспламеняемостью. Крім того, з метою зниження вмісту у відпрацьованих газах NO2 і CO планується подальше підвищення цетанового числа (ЦЧ) до 55 ед.

У Росії такої проблеми поки немає, тим більше що діючий стандарт (ГОСТ 305-82) не пред'являє дуже суворих вимог до значення ЦЧ. Однак ця ситуація протримається недовго: поряд зі стандартом вже діють технічні умови ТУ 38.401-58-96-2001, що являють собою аутентичний переклад європейської нормали EN-590. Нові ТУ використовуються заводами поки для виробітку топлив на експорт, але в перспективі будуть поширені і на всю вітчизняну продукцію. При цьому мінімально необхідне значення ЦЧ підніметься з 45 до 51, чого без спеціальних присадок досягнути не вдасться.

Товарний асортимент таких присадок складений переважно алкилнитратами. У Європі і США, незважаючи на велику кількість товарних найменувань, це виняткове 2-етилгексилнитрат, в Росії - изопропилнитрат (ИПН) і більш ефективний циклогексилнитрат (ЦГН). Інший тип присадок як активний компонент містить органічні пероксиди. У цей час пероксидние присадки викликають великий інтерес, а в Каліфорнії, де введені жорсткі обмеження на зміст азоту в дистиллятних топливах, вони знаходять промислове застосування. По ефективності присадки обох типів близькі між собою (див. мал. 1), хоч пероксиди все ж дещо поступаються нітрату [4].

Противоизносние присадки.

Присадки цього призначення стали необхідні в зв'язку з розробкою і застосуванням малосернистих дизельних топлив. Обмеження за змістом сірки до 0,001 і 0,005% уперше були встановлені в Швеції в 1991 році і до цього часу є самими жорсткими. У 1993 році обмеження сірки в паливі до 0,05% введене в США, в 1994 році - в Канаді, в 1997 році - в Японії. З 2000 року в Європі застосовується дизельне паливо із змістом сірки не більше за 0,035%. Передбачається, що до 2005 року вміст сірки в паливі не буде перевищувати 0,005% [5].

Дизельні палива зі зниженим змістом сірки характеризуються поганими противоизносними властивостями. У результаті вже через 5 тисяч кілометрів пробігу вийдуть з ладу паливні насоси високого тиску. Вважається, що при вмісті сірки в паливі менше за 0,05% потрібно застосування спеціальних противоизносних присадок, що дозволяють на порядок продовжити термін служби паливної апаратури (див. мал. 2).

Дана проблема досить гостро стоїть в промислово розвинених країнах і до теперішнього часу ясно визначилася в Росії. Ряд вітчизняних заводів виробляє палива з низьким змістом сірки, які призначені і для постачання на експорт, і для внутрішнього споживання. Кількість малосернистого палива (із змістом сірки менше за 0,05 і 0,1%) поки невелико, але швидко зростає, його частка в 1990, 1995 і 2000 роках в Росії відповідно становила 0,2, 3,8 і 12,0% від загального випуску топлив. Через відсутність вітчизняних розробок російські заводи, виробляючі дизельні палива на експорт, вимушені використати імпортні присадки фірм BASF, Clariant, Infineum. Появи повноцінних вітчизняних аналогів потрібно чекати через 1-2 роки.

Присадки, поліпшуючі низькотемпературні властивості дизельних топлив

Такі присадки знижують температуру застигання і поліпшують низькотемпературну фильтруемость топлив. Майже всі практично значущі присадки як активні компоненти містять сополимери олефинов (етилена) і винилацетата. Вони ефективно знижують температуру застигання топлив, але не запобігають їх розшаруванню при холодному зберіганні, коли паливо розшаровується, утворюючи верхній прозорий шар і нижню каламутну, збагачену парафинами. Обидва шари жваві, але при відборі палива з низького шара двигун працює з перебоями. Проблему вирішують спеціальні присадки - диспергатори, або антиосадители парафинов. Ефект від їх застосування полягає в утворенні дуже дрібних кристалів парафинов з великою седиментационной стійкістю.

Особливе значення диспергатори парафинов мають в країнах з великою тривалістю холодного часу року. Тому в Росії застосування композицій депрессоров і диспергаторов парафинов є настійно рекомендованим. Незважаючи на численні спроби розробити вітчизняні депрессори, успіхів в цій області трохи. Присадки, допущені до застосування (ПДП, Сандал-1 і пр.), в роки їх появи на світло вироблялися і використовувалися в дуже малому об'ємі, а до теперішнього часу морально застаріли. У ВНИИНП розроблена нова присадка ВЕС-410, по ефективності рівноцінна імпортним. Освоєне її дослідно-промислове виробництво.

Виготівники топлив користуються поки імпортними депрессорами, кількість яких, допущених до застосування в нашій країні, складає більше за десяток найменувань. При підборі депрессоров потрібно враховувати, що їх ефективність залежить від природи палива (фракційного складу, змісту різних груп углеводородов і т. д.). Тому для кожного НПЗ фактично вибирається індивідуальний депрессор з обширного асортименту, що пропонується зарубіжними фірмами. Застосування депрессорних присадок дозволило розробити в Росії особливі марки дизельних топлив, так звані палива серії ДЗп (дизельне зимове з присадкою), що отримуються введенням депрессора в літнє паливо. Це частково вирішило проблему забезпечення країни паливом, придатним для роботи при низьких температурах.

Миючі присадки

Ці присадки як і раніше залишаються основним типом присадок по об'єму застосування і кількості товарних марок на світовому ринку топлив. У багатьох країнах, в тому числі і в Росії, застосування цих присадок віддане на розсуд споживача, але в США, наприклад, згідно «з Законом про чисте повітря», воно є обов'язковим. Використання миючих присадок являє собою хороший приклад пристосування топлив до прогресу в області автомобілебудування.

У кінці 1950 років в таксомоторних паренні штату Каліфорнія була введена обов'язкова рециркуляция картерних газів, що дозволила на 15-30% знизити емісію углеводородов і оксиду вуглеводу. Картерние гази, вмісні пари бензину, продукти згоряння, частинки масла і шлама, подавалися у всмоктуючу лінію перед карбюратором. Неминучим результатом стало осмоление його заслонки і порушення смесеобразования. Замість позитивного результату був отриманий негативний. Через декілька тисяч кілометрів пробігу спостерігалася перевитрата палива, а токсичность ОГ різко підвищувалася. Рішення було знайдене у вигляді застосування спеціальних миючих присадок, що запобігають утворенню відкладення.

Через 30 років історія повторилася. З'явилися двигуни з розподіленим уприскуванням бензину «на клапани» і рециркуляцией відпрацьованих газів, що дозволило ефективно знизити викиди оксидов азоту. Але при цьому робота впускних клапанів була поставлена в жорсткі умови, на їх поверхні утворювалося товсте (до 2 мм товщиною) відкладення. Відомі миючі присадки виявилися непридатні, і були розроблені присадки нового покоління, які зараз і складають основну масу товарних миючих присадок за рубежем. Про їх ефективність можна судити по мал. 3, на якому представлені результати визначення концентрації ЗІ у відпрацьованих газах инжекторного двигуна, працюючого на бензині без присадки і з присадкою. Показано також, як на цей показник впливає введення присадки в процесі роботи двигуна [6].

Вітчизняний асортимент миючих присадок поки представлений присадками «першого покоління», що відмивають карбюратор. Це присадки «Автомаг», Неолін-1. По ефективності вони знаходяться на рівні відповідних зарубіжних зразків. Однак, незважаючи на численні зусилля розробників топлив і техніку, широкого застосування вони не знайшли. Це пояснюється не тільки недостатньою культурою застосування топлив, але і тим, що рядовому споживачу використання миючих присадок економічно невигідне, а державна підтримка без використання механізмів, відпрацьованих за рубежем (податкова і акцизна політика, дотації виробникам більш якісних топлив і пр.), не ефективна. Діючі в Росії норми потрібно визнати дуже м'якими в порівнянні з США і країнами Європи (мал. 4).

У найближчі роки вимоги до викидів автомобільних двигунів будуть посилені, і до 2004 р. Росія вийде на рівень «Евро-4», практично наздогнавши європейські країни. При цьому будуть потрібні присадки не тільки для бензинів, але і для дизельних топлив. За рубежем роботи в цьому напрямі проводяться досить інтенсивно, і споживачам вже пропонуються перші товарні присадки.

Антинагарние присадки для бензинів

Хоч антинагарние присадки майже не використовуються на практиці, але вони мають велику перспективу, оскільки запобігають утворенню нагару в камері згоряння. У бензиновому двигуні нагарообразование приводить до явища, званого «зростанням вимог до октановому числа». Воно полягає в тому, що нагар утрудняє теплоотвод від стінок камери згоряння, що сприяє розвитку детонації. Двигун починає вимагати бензин з більш високим октановим числом. Особливо це торкається двигунів з безпосереднім уприскуванням бензину в циліндри, які в Європі і США вже почали встановлюватися на автомобілі. Перші присадки цього призначення вже поступили в продаж.

Таблиця 5. Ситуація у виробництві і застосуванні основних типів присадок до топливам в Росії

Тип присадки

Наявність ефективних технічних рішень і їх забезпеченість сировиною

Розуміння споживача про необхідність присадки

Можливість організації виробництва

Альтернативні антидетонатори (крім аминов і присадок, вмісних Fe і Mn)

Асортимент дуже широкий, виробництво присадок повністю забезпечене сировиною. Одночасно продовжується розробка нових типи антидетонаторів.

Безумовне

Виробництво організоване

Цетанповишающиє присадки (промотори запалення дизельних топлив)

Допущені до застосування ИПН і ЦГН, розробляються присадки на базі 2-етилгексилнитрата. Всі присадки забезпечені сировинною базою

Перспектива усвідомлена

Виробництво організоване

Депрессорние присадки для дизельних топлив

Морально застарілі присадки (Полипрен, ПДП, Сандал-1) не виробляються

Безумовна

Освоєно дослідно-промислове виробництво

Миючі присадки до автобензинам

Вітчизняні технічні рішення торкаються карбюраторних двигунів. Допущені до застосування, але практично не використовуються імпортні присадки для використання в инжекторних двигунах. Вітчизняних технічних рішень немає

Потреба осознанна на рівні розробників топлив і погано - їх споживачами. Немає економічної підтримки держави

Організоване виробництво раніше розроблених присадок. Що стосується присадок наступних поколінь, то найближчим часом їх виробництво не передбачається

Протівоїзносние присадки для малосернистих дизельних топлив

Є перевірені технічні рішення, забезпечені вітчизняною сировиною

Потреба підтверджується закупівлями зарубіжних аналогів і розробкою нормативно-технічної документації

Найближчим часом після проведення комплексу досліджень

Миючі присадки для дизельних топлив

Є перевірені технічні рішення, забезпечені вітчизняною сировиною.

Потреба не виражена

Можливо після проведення комплексу досліджень і визначення попиту.

Антинагарние присадки для дизельних топлив

Є перевірені технічні рішення, забезпечені вітчизняною сировиною.

Потреба висловлюється окремими дрібними споживачами, що не виражають загальногалузевих тенденцій

Найближчим часом після проведення комплексу досліджень

В табл. 5. приведена зведена інформація про стан проблем з розробки, виробництва і практичного застосування основних типів присадок в Росії. Видно, що ситуація по окремих групах присадок неоднакова. Так, до теперішнього часу налагоджене виробництво альтернативних антидетонаторів і цетанповишающих присадок в об'ємі, що задовольняє сучасний транспортний парк. Набагато гірше йде справа з виробництвом миючих і противоизносних, антинагарних присадок, депрессоров і диспергаторов парафинов для дизпалива.

Список літератури

1. Данилов А. М. Классифікация присадок і добавок до топливам // Нафтопереробка і нафтохімія. 1997, №6, з. 11-14.

2. Oil & Gas J. -2001, 24 Dec.

3. Данилов А. М. Прісадки до топливам. Розробка і застосування в 1996-2000 м. м. // Хімія і технологія топлив і масел. 2002, №6, з. 43-50.

4. S.D. Shwab, G.H. Guinter, T. Henly, K.T. Miller // SAE Technical Paper Series. -1999-01-1478. p.8.

5. Митусова Т. Н., Поліна Е. В., Калініна М. В. Современние дизельні палива і присадки до них. М.: Техніка, - 2002. 64. С.

6. Rotivel А.// Petr. Inf. - 1987. № 1631, р. 6-8