Современные требования к моторным топливам. Экологические требования к бензинам


Современные требования к моторным топливам

До 80 % вырабатываемых нефтепродуктов приходится на бензины автомобильные, топлива для реактивных двигателей, дизельные топлива и мазут топочный. Бензины автомобильные и дизельные топлива применяются в наземной технике (автотранспорт, стороительно-дорожная и сельскохозяйственная техника и др.), рельсовом транспорте (тепловозы). Дизельные топлива применяются в водном транспорте (морские и речные суда). Мазут топочный применяется для генерации топлива и электрической энергии (ТЭС, ДЭС, котельные и др.) и в водном транспорте в качестве судовых топлив, эти топлива применяются также на промышленных предприятиях в технологических целях. Перечисленные топлива при сгорании образуют существенную долю вредных выбросов в атмосферный воздух наравне с промышленными предприятиями.

Вместе с тем современное развитие мегаполисов происходит на фоне постоянного конфликта между необходимостью удовлетворения растущих потребностей в энергии и требований минимизации или полного прекращения вредных выбросов в окружающую среду.

Согласно современным требованием в последнее время резко ужесточились экологические требования к автомобильным бензинам, особенно по содержанию ароматических и парафиновых углеводородов, серы. Европейское экономическое сообщество приняло новые требования к бензинам, которые еще более жесткие, чем в США. В России готовится технический регламент, по которому к 2014 г автомобильный парк должен перейти на бензины, соответствующие Евро — 5.

Сегодня известно, что проблема экологичности топлива приобрела самостоятельное значение в связи с ужесточением экологических требований, предъявляемых как к самим топливам, так и продуктам их сгорания [1,2]. Эти требования указаны в ряде Международных документов — Европейские нормали EN-228 и EN-590.

В таблице 1 приводятся экологические требования Европейского экономического сообщества к автомобильным бензинам, особенно по содержанию бензола, ароматических углеводородов, серы и олефинов.

Таблица 1

Новые требования к качеству бензинов

Показатели

Требования

Евро — 2

Евро — 3

2000 г.

Евро — 4

2005 г.

Евро — 5

2009 г.

Максимальное содержание:

бензола, % (об.)

ароматических углеводородов, % (об.)

олефиновых углеводородов, % (об.)

серы, ррm

кислорода, % (масс.)

Давление насыщенных паров (летний сорт), кПа, не более

Фракционный состав, %, не менее:

до 100 0С

до 150 0С

Наличие моющих присадок

 

5

500

 

 

 

1

42

18

150

2,3

 

60

 

46

75

 

1

35

14

50

2,7

 

60

 

46

75

 

1

35

14

10

2,7

 

60

 

46

75

Обязательно

Октановое число (исслед./моторный), мин.

80/76

95/85

 

В таблице 2 приводятся требования различных стран к содержанию ароматических углеводородов и серы в дизельных топливах.

Таблица 2

Современные требования к качеству дизельных топлив

Содержание

Всемирная топливная Хартия, категории

EN 590

Швеция Класс 1

США (Калифорния) с 2006 г.

Мексика

Австралия

Япония

 

Класс -2

Класс -3

Класс -4

с 2000 г.

с 2005 г.

с 2008 г.

Ароматических углеводородов %

25

15

15

Не нормируется

5

10

30

не нормируется

Полициклических ароматических углеводородов %

5

2

2

11

11

2

0,02

1,4

Не норми­руется

3,5

11

Серы, мг/кг

300

30

5

10

350

50

10

10

1

15

500

500

50

(с 2005 г)

 

Что касается продуктов сгорания, то на них также вводятся нормы (табл. 3), выполнение которых достигается как совершенствованием конструкции автомобилей, так и улучшением состава топлив.

В таблице 3 — данные о предельно допустимых выбросах двигателей легковых автомобилей.

Таблица 3

Предельно допустимые выбросы двигателей легковых автомобилей

 

Нормирую­щий документ

Тип двигателя

Год введения требований

СО

Предельно допустимые выбросы, г/км

Западная Европа

Россия

СН

NOх

СН + NOx

твердые частицы

Евро-1

Бензиновый

1993

1999

2,72

0,97

 

Дизельный

 

 

2,72

0,97

0,14

Евро-2

Бензиновый

1996

2002

2,2

0,05

 

Дизельный

 

 

1,0

0,7

0,08

Евро-3

Бензиновый

2000

2004

2,3

0,2

0,15

Евро-4

Бензиновый

2005

2008

1,0

0,1

0,08

Дизельный

 

 

0,5

0,1

0,25

0,3

0,025

 

Основные экологические требования к топливам сводятся к следующему:

-          строгое ограничение содержания бензола в автомобильных бензинах;

-          ограничение содержания ароматических углеводородов в бензине и дизельном топливе, полициклических в дизельных топливах;

-          ограничение содержания олефиновых углеводородов в автомобильных бензинах;

-          ограничение содержания серы в бензинах и дизельных топливах вплоть до тысячных долей процента;

-          постепенное ограничение эмиссии продуктов неполного сгорания: монооксида углерода, углеводородов, твердых частиц и оксидов азота.

Концепция реформулированного (в отличие от бензинов, вырабатываемых по традиционной технологии, в состав реформулированного бензина входят нетрадиционные компоненты, прежде всего эфиры и спирты) предусматривает введение в топливо кислородсодержащих соединений до 2,2–2,7 % (в расчете на кислород). Кроме того, Всемирная топливная хартия не рекомендует вводить в светлые топлива зольные компоненты, а Калифорния, «законодатель экологической моды» на автомобильные топлива, ввела ограничение на содержание азота в топливах для дизельных двигателей. Дискутируется также вопрос о необходимости снижения выбросов углекислого газа.

 

Литература:

 

1.         Данилов А. М., Каминский Э. Ф., Хавкин В. А. Альтернативные топлива: достоинства и недостатки. Проблемы применения. Российский хим. журнал, 2003, Т-47, № 6, с. 4–11.

2.         Соколов В. В. Состояние и перспективы производства присадок к топливам. Материалы заседания комитета по топливам и смазочным материалам ассоциации нефтепереработчиков России. М., Техника, 2003.

moluch.ru

Автомобильные и авиационные бензины (Экологические требования)

Автомобильные и авиационные бензины (Экологические требования)

04.04.2012

Бурный рост автомобильного транспорта в развитых странах, где плотность автомобилей достигла 10-20 ед. на 1 кв.км, привел к сильному загрязнению окружающей среды и, в первую очередь, воздушного бассейна вредными выбросами отработавших газов.  Огромное количество загрязняющих веществ, образующих при сжигании автомобильных бензинов, обусловливает тот факт, что среди всех требований, предъявляемых к бензинам, на первое место выдвигаются экологические.

     

Загрязнение окружающей среды, связанное с применением бензинов, может происходить на этапах транспортирования, заправки и др. (испарение, утечки и пр.). Однако основным источником загрязнения являются отработавшие газы. в их составе содержится более 300 соединений, наносящихся вред окружающей среде и здоровью человека.

    

Среди экологических показателей бензинов важнейшим является содержание в них соединений свинца. Это связано не только с высокой токсичностью этилированных бензинов и продуктов их сгорания, но и с возможностью применения каталитических систем нейтрализации отработавших газов, так как продукты сгорания свинца отравляют катализатор. Поэтому одной из первоочередных экологических задач в области производства бензинов запрещено законом. Переход на производство и применение этилированных бензинов запрещено законом. Переход на производство и применение неэтилированных бензинов позволит не только снизить выбросы в атмосферу высокотоксичных соединений свинца, но и даст возможность оборудовать автомобили каталитическими системами нейтрализации отработавших газов и до минимума сократить токсичность последних. В России также приняты и осуществляются программы, направленные на решение экологических проблем. По относительному объему производства и потребления неэтилированных автобензинов Россия в настоящее время находится на уровне развитых европейских стран. За последние пять лет его выработка увеличилась втрое и в 1997 года составила 70% общего объема. Максимальная норма на содержание свинца в автомобильных бензинах снижена с 0,37 до 0,15 г/дм3.

     

Среди продуктов сгорания неэтилированных бензинов наибольшую опасность представляют оксид и диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды и твердые частицы.

     

Токсичность неэтилированных бензинов и продуктов их сгорания в основном определяется содержанием в них ароматических углеводородов, особенно бензола, олефиновых углеводородов и серы. Ароматические углеводороды более токсичны по сравнению с парафиновыми углеводородами. Если парафины в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 относится к 4-му классу опасности, то бензин относится ко 2-му классу, а толуол - к 3-му. При их сгорании образуются полициклические ароматические углеводороды (бензпирены), обладающие канцерогенными свойствами. Чем выше содержание ароматических углеводородов в бензине, тем выше температура его сгорания и содержание оксидов азота в отработавших газах. Несгоревшие углеводороды, содержащиеся  в отработавших газах, в воздушной среде под воздействием различных факторов (повышенная влажность, солнечный свет и пр.). способствуют образованию стойких аэрозолей, получивших название "смог". Наибольшей фотохимической активностью обладают продукты сгорания олефиновых и ароматических углеводородов. Высокое содержание серы в бензины увеличивает выбросы оксидов серы, которые губительно действуют на здоровье человека, животный и растительный мир, конструкционные материалы. При использовании бензинов с кислородсодержащими добавками содержание токсичных продуктов в отработавших газах несколько снижается.

    

Запрет на применение свинцовых антидетонаторов в бензинах можно считать первым шагом в изменении экологических свойств бензинов, вторым шагом является переход к использованию так называемых реформулированных бензинов, связанный с принятием в США в 1990 г. поправок к закону о чистом воздухе. Для реформулированного бензина предусматривается введение ограничений и ужесточение требований по целому ряду показателей: давление насыщенных паров, фракционный состав, содержание ароматических углеводородов, бензола, олефинов, серы, предусматривается обязательное добавление кислородсодержащих соединений (не менее 1,8% по кислороду) и моющих присадок. С 1 января 1995 г. в девяти городах США (Нью-Йорк, Чикаго, Хьюстон и др.) потребляется только реформулированный бензин. Требования калифорнийского Совета по охране воздушного бассейна (CARB) к качеству реформулированного бензина, предусмотренные сверх федеральных норм, приведены в табл. 1.1. Переход к реформулированному бензину разбит на два этапа (первыЙ этап действует с 1990 г.).

     

В России также приняты и осуществляются программы, направленные на решение экологических проблем. ГОСТ Р 51105-97 "Бензины для автомобильного транспорта" предусматривает доведение требований к отечественным автобензинам до уровня европейских норм (EN 228). Ужесточена норма на содержание в бензинах общей серы - до 0,05%; введена норма на содержание бензола - не более 5%. Еще более жесткие требования установлены на автобензины, предназначенные для применения в Москве.

    

Одним из путей снижения токсичных выбросов автотранспорта является введение моющих присадок в автобензины, так как образование отложений во впускной системе двигателя и особенно в карбюраторе приводит к падению мощности и ухудшению экономичности работы двигателя, возрастанию таксичности отработавших газов, особенно на режимах холостого хода   и на малых оборотах (условия городской езды). Путем поддержания в чистоте топливной системы моющие присадки способствуют снижению содержания оксидов углерода и несгоревших углеводородов в отработавших газах. На ряде нефтеперерабатывающих предприятий осуществляется организация производства автомобильных бензинов с моющими присадками и с улучшенными экологическими свойствами.

necton-sea.ru

Обеспечение экологической безопасности моторного топлива, контроль его качества при испытаниях и реализации

Борьба за долговечность, «всеядность», топливную эконо­мичность и экологичность тепловых двигателей охватывает наи­более приоритетные направления изысканий не только инжене­ров и конструкторов, но и представителей академической науки.

На протяжении многих десятилетий применение этиловой жидкости в качестве присадки к легким моторным топливам (бензинам) позволяло эффективно использовать низкооктано­вые фракции перегонки нефти, пока не было обнаружено и до­казано ее высокотоксичное действие и несовместимость с ката­литическими нейтрализаторами отработавших газов. Достаточ­но одной заправки этилированным бензином, чтобы вывести из строя активный слой дорогостоящего нейтрализатора и датчи­ка свободного кислорода т. е. лишить автомобиль ин­струментов подавления а также стехиометрического дозирования топлива с последующими непредсказуемы­ми последствиями, вплоть до возгорания автомобиля.

В конце 1970-х — начале 1980-х гг. параллельно с внедрени­ем бифункциональных каталитических конвертеров и систем электронного дозирования топлива на смену этиловой жидко­сти стали приходить антидетонационные присадки в виде раз­личных металлоорганических веществ, а затем кислородосодер-жащих соединений.

Несмотря на то что замена этиловой жидкости в ряде стран происходила очень болезненно, эта проблема была решена бла­годаря разъяснительной работе и гибкой налоговой политике.

Первые широкомасштабные внедрения присадок второго поколения выявили, что они далеко не идеальны как в отноше­нии экологии, так и влияния на двигатели. С начала 1990-х гг. они и вовсе перестали отвечать растущим требованиям к дол­говечности и экологической безопасности автомобильных дви­гателей. Сегодня практически выведены из употребления метал-лоорганические соединения ввиду их непосредственной опасно­сти для здоровья и высокой окислительной способности, след­ствием чего является образование кислот, оказывающих нега­тивное влияние на ресурсные показатели двигателей.

Фактически запрещено применение в странах Европы и США марганцевых антидетонаторов — вредных веществ, отри­цательно влияющих на работу двигателей и присутствующих в отработавших газах. Известно, что присадки, содержащие мар­ганец и железо, являются зольными. Даже незначительная их передозировка может привести, например, к нарушению нор­мальной работы свечей зажигания. Изменение 1 к ГОСТ 51105 — 97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилиро­ванный бензин. Технические условия» не разрешает поставлять бензин с марганцевым антидетонатором в регионы, где запре­щено применение этилированных бензинов.

Высокотоксичными веществами признаны сегодня и некото­рые представители класса ароматических аминов. Кроме того, известно, что они способствуют смолообразованию со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями для деталей цилиндропоршневой группы двигателей автомобилей. Все с большей осторожностью по этим же причинам начинают отно­ситься к оксигенатным антидетонаторам.

В этой связи уже давно в мире уделяется особое внимание внедрению технологий производства автомобильных бензинов с высокооктановыми компонентами (продукты алкилирования, изомеризации, глубокого каталитического крекинга). Наметил­ся приоритетный интерес к деструктивным технологиям глубо­кого превращения (крекинга) нефтепродуктов, способствующе­го повышенному выходу высокооктановых изомерных углеводородных фракций. Доля продуктов, полученных с применением таких технологий, по отношению к общему объему первичной перегонки в странах Западной Европы и Азиатско-Тихоокеан­ского региона к 2000 г. достигла 21 %; в Южной Америке — 24 %, а в странах Северной Америки приблизилась к 50 % и в 2005 г. должна увеличиться до 52 %, тогда как в России и странах СНГ она остается на значительно более низком уровне (около 9 %).

По данным Национальной ассоциации нефтехимических и нефтеперерабатывающих фирм (NPRA) в США, потребуется 8 млрд долл. капвложений в НПЗ для повышения качества мо­торных топлив до уровня, соответствующего новым требовани­ям Американского агентства по охране окружающей среды (ЕРА). Во Франции, по данным Объединения промышленных предприятий в области нефти (UFIP), для удовлетворения но­вых требований к качеству нефтепродуктов к 2005 г. потребует­ся 1 млрд франков капвложений в каждый НПЗ Франции. В За­падной Европе общий объем необходимых капвложений оцени­вается в 20 — 25 млрд долл. При этом в связи с нехваткой средств на переоборудование технологической оснастки в Европе ожи­дается закрытие 15 — 20 НПЗ.

В России 1970—1980-х гг. (СССР) не уделялось должного внимания широкомасштабному внедрению систем термоката­литической нейтрализации отработавших газов, а следователь­но, и технологий производства соответствующих моторных топ­лив на НПЗ. И в настоящее время в России нет производства каталитических конвертеров и систем впрыска с электронным управлением дозированием топлива, необходимых для внутрен­него парка автотранспорта.

В 1990-е гг. увеличилось отставание автомобилестроительной и нефтеперерабатывающей отраслей от уровня индустриальных мировых держав в результате болезненного реформирования экономики России. Потребителю практически невозможно было разобраться в потоке предлагаемых на рынке новых топ­лив, нередко, по мнению специалистов, с сомнительными и явно не соответствующими рекламным заявкам свойствами. Главными причинами столь негативных явлений на отечествен­ном рынке реализации моторных топлив оказались объективная для «революционных» условий передела собственности недоста­точная компетентность контролирующих служб, отсутствие и невостребованность современной экспериментально-аналити­ческой инструментальной базы контроля качества нефтепродук­тов и недостаточное государственное регулирование данной сферы деятельности.

В настоящее время на отечественном рынке в соответствии с вышеупомянутым ГОСТ 51105 — 97 мы должны иметь бензи­ны, строго соответствующие европейским, марок Нормаль-80,

Регуляр-91, Премиум-95 и Супер-98, хотя и с некоторыми ого­ворками. Госстандартом России поручено заинтересованным организациям подготовить предложения о прекращении приме­нения на территории Российской Федерации автомобильных бензинов марок А-76, АИ-91 и АИ-95 по ГОСТ 2084 — 77. Взят стратегический курс на коренную реконструкцию и модерниза­цию технологической оснастки отечественных НПЗ по анало­гии с положительным зарубежным опытом. Таким образом, ав­тотранспортный комплекс России осваивает действующий уро­вень международного нормирования вредных выбросов.

В то же время ведущие индустриальные державы наряду с планами ужесточения существующих норм вводят ограничения на выбросы так называемых парниковых газов, основным из которых является диоксид углерода (С02). Вступившая в силу в марте 1994 г. Рамочная конвенция ООН об изменении климата (UNFCCC) и Киотский протокол 1997 г. к ней установили обя­зательства для стран-участниц в отношении снижения выбро­сов С02.

В период с 2008 по 2012 г. развитые страны должны сократить выбросы парниковых газов, как минимум, на 5 %. В дополнение к этому каждая страна обязалась снизить выбросы на фиксиро­ванную, но разную для каждой из них величину (например, страны ЕС — на 8 %, Россия — на 0 %). До 2008 г. страны реша­ют эту проблему на добровольных началах.

Фактически это означает необходимость принятия следую­щих мер: снижение расхода топлива примерно на такую же ве­личину; использование новых источников энергии; применение альтернативных источников энергии.

Первая из перечисленных мер — уменьшение расхода топли­ва — автоматически приведет к эквивалентному снижению выб­росов с ОГ автомобильных двигателей продуктов неполного сго­рания топлива, а именно: сажи, углеводородов, оксида углеро­да, бензпирена, формальдегида.

Управление экологически значимыми характеристиками топ-лив в России осуществляется на основе использования следую­щих инструментов государственной политики: установление в стандартах ограничений на экологически значимые показатели качества моторных топлив; сертификация моторных топлив; лицензирование деятельности нефтебаз и автозаправочных станций; контроль за соблюдением лицензионных требований владельцами нефтебаз и автозаправочных станций.

Законодательной основой системы сертификации моторных топлив служит Закон Российской Федерации от 10.06.1993 № 5151-1 «О сертификации продукции и услуг». В развитие этого Закона Госстандарт России своим постановлением от 08.10.1998 № 78 утвердил Правила проведения сертификации нефтепродуктов. В соответствии с этими документами обяза­тельной сертификации подлежат практически все нефтепродук­ты, выпускаемые только по ГОСТу.

В целях преодоления сложившейся практики Госстандартом России было принято постановление от 18.01.2000 № 2, в соот­ветствии с которым начиная с 01.07.2000 все бензины, выпуска­емые по многочисленным ТУ, должны в обязательном порядке проходить сертификацию на соответствие ГОСТ Р 51313 — 99. Бензины необходимо проверять по таким показателям, как ок­тановое число, содержание свинца и серы, давление насыщен­ных паров, фракционный состав, объемная доля бензола. Начи­ная с 01.01.2003 объемная доля бензола является браковочным показателем.

Правовая база сертификации нефтепродуктов по экологиче­ским характеристикам основывается также на ст. 15 Федераль­ного закона от 04.05.1999 № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха». В соответствии с этой статьей производство и исполь­зование топлива на территории Российской Федерации допус­каются только при наличии сертификатов, подтверждающих со­ответствие топлива требованиям охраны атмосферного воздуха.

Законодательной основой для лицензирования рынка нефте­продуктов является Федеральный закон от 25.09.1998 № 158-ФЗ «О лицензировании отдельных видов деятельности». Закон пред­усматривает государственное лицензирование деятельности предприятий и индивидуальных предпринимателей, осуществ­ляющих эксплуатацию автозаправочных станций, а также хра­нение нефти и продуктов ее переработки.

В системе российской сертификации новых механических транспортных средств (ГОСТ Р 51313 — 99), работающих на жид­ких нефтяных топливах, установлены следующие требования:

· для АТС категорий : до 1999 г. — не ниже требований ЕВРО-1; с 1999 г. — не ниже требований ЕВРО-2;

· для АТС категорий до 1998 г. — не ниже тре­бований Правил № 49-01; до 1999 г. — не ниже требований ЕВРО-1; после 1999 г., на три — не ниже требований ЕВРО-2.

Общая ситуация, складывающаяся в Российской Федерации на рынке нефтепродуктов, может быть охарактеризована следу­ющими цифрами: в 1999 г. доля неэтилированных бензинов со­ставила 90,4 % общего объема их производства; доля малосер­нистого дизельного топлива (содержание серы до 0,2 %) соста­вила 86,5 % его общей выработки, в том числе с содержанием серы 0,05 % - 7,3 %.

1Постановление Госстандарта России от 26.05.1999 № 184 «О принятии и введении в действие государственных стандартов».

Дальнейшее снижение объемов производства этилированных бензинов сдерживается преимущественно экономическими при­чинами: недостатком средств у производителей и недостаточно­стью стимулов для модернизации производства. Необходимо отметить, что сохраняется довольно высокий импорт этилиро­ванных бензинов из соседних государств (Украина, Беларусь и др.), приводящий к увеличению доли этилированных бензи­нов в общем объеме продаж до 30... 35 %.

Рост производства малосернистого дизельного топлива сдер­живается необходимостью привлечения значительных инвести­ций и отсутствием действенных экономических стимулов для производителей.

Серьезным препятствием для внедрения автомобилей, осна­щенных каталитическим нейтрализатором, является высокий риск «отравления» нейтрализатора в результате заправки этили­рованным бензином. Для снижения этого риска Госстандарт России обратился к правительству с предложением осуществить целый комплекс мер, направленных на удаление этилированно­го бензина с российского рынка.

Одной из таких мер будет введецие требования о том, чтобы каждая автозаправочная станция (АЗС) имела хотя бы одну ко­лонку с неэтилированным бензином. Причем такое требование должно содержаться в лицензии, выдаваемой АЗС.

По мнению Госстандарта России, необходимо увеличить та­моженные тарифы на импортируемый этилированный бензин или вообще запретить его ввоз.

Федеральной целевой программой «Топливо и энергия», ут­вержденной постановлением Правительства Российской Феде­рации от 06.03.1996 № 263, предусмотрено прекратить выработ­ку этилированных бензинов в период до 2010 г.

 



infopedia.su


Смотрите также