Контрольная работа по "Транспорту"

Улучшение октановых характеристик  достигают выбором катализатора и ужесточением режима работы установок. Это сопровождается так же приростом  выхода низкокипящих олефинов С3 — С4, что благоприятно для увеличения ресурсов сырья алкилирования и получения высокооктановых оксигенатов: метилтретбутилового эфира (МТБЭ), метилтретамилового эфира (МТАЭ), ди-изопропилового эфира (ДИПЭ) и др. Однако, когда при жестких режимах крекируют тяжелое сырье, это приводит к образованию диеновых углеводородов во фракциях С4 — С5. Диены отрицательно влияют на процесс алкилирования: увеличивается расход кислоты, снижается выход и качество алкилата. Меры по ужесточению режима крекирования, подбору сырья и катализатора по зволяют улучшить (на 2—4 ед.) октановую характеристику по исследовательскому методу. Однако при этом, в связи с ростом содержания олефинов в бензине, увеличивается его чувствительность, то есть разность между октановыми числами по исследовательскому и моторному методам.

Широкое применение находят  системы комплекса каталитического  крекинга предварительно гидроочищенного вакуумного газойля в блоке с производством МТБЭ и алкилированием. Это решает проблему углубления переработки сырья по бензиновому варианту, частично — проблему снижения содержания сернистых соединений в бензине, увеличения производства высокооктановых компонентов бензина и собственного производства кислородсодержащей высокооктановой добавки. Однако состав непосредственно бензина каталитического крекинга С5 — 180 °С остается неудовлетворительным по содержанию олефиновых углеводородов, содержанию 
остаточной серы, разнице между ИОЧ и МОЧ, также по химической стабильности компонента.

Поэтому целесообразно использовать в этих комплексах каталитического  крекинга следующие технологические  решения: изоамилены, третичные гексены и гептены бензина каталитического крекинга превращать в высокооктановые эфиры метанола, что повышает октановое число топлива.

Если этерифицировать низкокипящий бензин каталитического крекинга, а не только фракцию С5, выработка эфиров возрастает на 40—50%.

На установках каталитического  крекинга разделением бензина в  процессе каталитической дистилляции  можно получить бензин фракции С5 — 100 °С, пригодный для этерификации. Сырье этерификации нуждается в очистке от диенов и сернистых соединений. Содержание диолефинов снижают до 0,1 — 0,05% путем селективного гидрирования в реактореколонне.

В результате этерификации фракции С5 — 100 °С каталитического крекинга ее октановый индекс повышается на 2—3 ед. и значительно, на 25%, уменьшается содержание в ней олефинов.

Поскольку МТАЭ и сумму  МТГЭ (метил-третгекси-ловый и метил-трет-гептиловый эфир) получают для нужд данного завода, их выделение в чистом виде не требуется. Технологически целесообразно оставить эфиры в бензине каталитического крекинга, как компоненты товарного бензина.

Важное значение для увеличения ресурсов реформулированных товарных бензинов приобретает пропилен каталитического крекинга. Вырабатываемый в увеличенном объеме при жестких режимах на новых катализаторах пропилен каталитического крекинга на заводах, не производящих полипропилен, наиболее целесообразно использовать для организации производства диизо-пропилового эфира (ДИПЭ).

ДИПЭ обладает свойствами конкурентными с МТБЭ, МТАЭ: содержит 15,7% кислорода (МТБЭ — 18,2%, МТАЭ — 15,7%), обладает высоким октановым числом 98 ед. по моторному методу и 112 ед. по исследовательскому, октановый индекс — 105 ед. (МТБЭ — 108 ед., МТАЭ — 104 ед.), имеет теплоту  сгорания 9400 ккал/кг, температуру кипения 68 °С, давление насыщенных паров по Рейду — 30 кПа (МТБЭ — 60 кПа). Склонность ДИПЭ к образованию гидроперекисей является его недостатком.

В целом, технический прогресс в технологии каталитического крекинга позволяет существенно увеличить  выход легких олефинов C3 — С7 и вырабатывать меньше высококипящих фракций бензина, обогащенных ароматическими углеводородами.

При эффективном использовании  этих возможностей суммарный эффект облагораживания бензинов каталитического  крекинга (включая ДИПЭ + МТБЭ + алкилат + этерификат С5 — С7) — значительно возрастает.

В настоящее время алкилат становится важнейшим компонентом реформулированных экологически чистых бензинов.

Алкилат — идеальный компонент бензина, поскольку имеет высокие октановые числа по исследовательскому и моторному методам, низкое давление насыщенных паров, не содержит ароматических соединений олефинов и серы.

Алкилирование — это не только процесс повышения октановых характеристик бензина при снижении в нем ароматических углеводородов, но и процесс снижения его испаряемости.

Высокое давление насыщенных паров фракций С4 — С5 .исключает возможность увеличения их использования в товарном бензине, поэтому процесс аликилирования, позволяющий снижать давление насыщенных паров и одновременно увеличивать значение октанового числа продукта по моторному методу, имеет исключительно важное значение для производства современных автобензинов.

Получение товарного бензина  с высоким моторным октановым  числом путем замены бензола и  других ароматических углеводородов  в бензине на алкилат и эфиры (МТБЭ, МТАЭ) позволяет в более мягких условиях осуществлять процесс каталитического риформинга. При снижении жесткости процесса каталитического риформинга увеличивается срок службы катализатора и период работы установки между его регенерациями, повышается выход катализата с пониженным содержанием ароматических углеводородов, улучшается качество получаемого водорода для установок гидроочистки.

Лучшим сырьем (особенно сернокислотного алкилирования) являются бутилены нормального ряда, не содержащие в своем составе изобутилена. В связи с этим фракцию С4 каталитического крекинга для избирательного извлечения изобутилена предварительно этерифи-цируют метанолом, а рафинат направляют на алкилирование, обеспечивая двойной эффект: получение МТБЭ и алкилата в едином технологическом потоке.

Наряду с использованием диалкиловых эфиров С5 и выше в состав товарных автобензинов допускается в Европе вовлекать до 3% метанола, до 5% этанола (в США до 10%), до 7% третбутилового спирта и до 10% изопро-пилового или изобутилового спирта. При этом массовая доля кислорода не должна превышать 
2,7%.

При введении в бензины  метанола обязательно добавление стабилизирующих  агентов. В случае введения этанола стабилизирующие агенты могут также добавляться. В бензин следует вводить антикоррозионные присадки, если может возникнуть опасность выделения воды.

На смену широко применяемому МТБЭ, мировое потребление которого в 2001 году превысило 25,7 млн тонн, приходит денатурированный этанол, так как его получают из возобновляемого сырья (биомасса, древесина и т. д.), и он не оказывает вредного влияния на источники водоснабжения, что является причиной запрещения применения МТБЭ в США (штат Калифорния).

В то же время, по оценке сторонников  МТБЭ, эффект от его вклада в решение  экологической проблемы значительно  превосходит риск, связанный с  его применением.

Вовлечение в состав автобензинов этанола до 10% позволяет уменьшить на то же количество содержание ароматических углеводородов без снижения детонационной стойкости товарного бензина.

Недостатками спиртовых  добавок являются низкая гидролитическая  устойчивость, низкие противоизносные  и антикоррозионные свойства. Спирты проникают в материал шдангов и уплотнений топливной системы автомобиля и АЗС, что выводит их из строя, нарушая герметичность. При использовании спиртов в 2—3 раза возрастает содержание альдегидов в составе отработавших газов.

Однако, как показывает зарубежный опыт, использование спиртовых компонентов  в автобензинах является перспективным не только в плане сохранения нефтяных ресурсов, но и улучшения экологических свойств моторных топлив. Количество вводимых спиртов позволяет снизить на ту же величину концентрацию нежелательных ароматических углеводородов и содержание оксида углерода в отработавших газах автомобилей.

Ароматические углеводороды (толуол, ксилолы) обладают высокой  детонационной стойкостью и применяются  как высокооктановые компоненты бензинов, а азотсодержащие производные  ароматических углеводородов можно  использовать как октаноповышающие добавки.

Антидетонационные свойства N-метиланилина были обнаружены практически одновременно с открытием антидетонационных свойств тетраэтилсвинца.

В качестве добавки к авиационным  бензинам N-метиланилин применялся в Германии и СССР, а в автомобильных бензинах более 10 лет используется в России в концентрации до 1,3 % масс. В настоящее время разработан ряд композиционных октаноповышающих добавок, содержащих N-метиланилин: АДА, АвтоВэм, БВД, Феррада и др.

Результаты оценки антидетонационной  эффективности добавок АДА, АвтоВэм, БВД и МТБЭ в различных бензиновых компонентах

Наименование компонента	Октановые числа: М.М. (моторный метод), И.М. (исследовательский метод)
	Исходный		1% АДА		1% АвтоВэм		1,9% БВД		10% МТБЭ
	М.М.	И.М.	М.М.	И.М.	М.М.	И.М.	М.М.	И.М.	М.М.	И.М.
Бензин прямой перегонки	58,8	62,1	64,4	65,8	70	69,4	66,7	67,9	66	66,8
Прирост О.Ч.	-	-	5,6	3,7	11,2	7,3	7,9	5,9	7,2	4,7
Бензин кат. риформинга	84,2	94,2	86,2	96,7	87,3	98,7	86,6	97,3	68,1	96
Прирост О.Ч.	-	-	2	2,5	3,1	4,5	2,4	3,1	1,9	1,8
Бензин кат. риформинга	77,2	82,7	80,3	68,1	82,5	89,7	80,9	96,8	80,3	86
Прирост О.Ч.	-	-	3,1	3,4	5,3	7	3,7	4,1	3,1	3,3
Бензин кат. крекинга	79,7	89,8	81	91,5	81,5	92	81,3	91,8	81,2	92,2
Прирост О.Ч.	-	-	1,3	1,7	1,8	2,2	1,6	2	1,5	2,4
Бензин коксования	59,2	62,8	63	66,5	68,4	73,1	63,5	67,1	64,6	68,3
Прирост О.Ч.	-	-	3,8	3,7	9,2	10,3	4,3	4,3	5,4	5,5
Алкилбензин	91,6	94,6	92,1	97,3	94,6	100,2	92,4	97,6	92,5	97,3
Прирост О.Ч.	-	-	0,5	2,7	3	5,6	0,8	3	0,9	2,7

Добавка АДА — это практически N-метиланилин.

Добавка АвтоВэм — смесь N-метиланилина с марганецсодержащим компонентом.

Добавка БВД — смесь N-метиланилин с МТБЭ.

При использовании сочетания N-метиланилина с соединениями марганца отмечается синергетический эффект, то есть прирост октанового числа бензина при совместном использовании этих антидетонаторов больше, чем суммарный прирост в случае раздельного их применения в тех же концентрациях.

Наряду с антидетонаторами на основе марганца в составе неэтилированных  бензинов могут быть использованы железосодержащие антидетонаторы: карбинол-ферроцены, диалкилферроцены и ферроцены.

На основании положительных  испытаний автобензинов, содержащих ферроценовые соединения до 37 мг железа на 1 дм3 бензина, Государственная Межведомственная комиссия по испытанию топлив, масел, смазок и специальных жидкостей при Госстандарте РФ допустила их к производству и применению.

 

 

14Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду. Понятие о предельно- допустимых выбросах и концентрациях.

   

 Природа – целостная система с множеством сбалансированных связей.

Нарушение этих связей приводит к изменению установившихся в  природе

круговоротов веществ  и энергии. Современным обществом  в производство и

потребление вовлекается  такое количество вещества и энергии, которое в сотни

раз превосходит биологические  потребности человека, что и является основной причиной современного экологического кризиса (высокий уровень и быстрое

нарастание антропогенной  нагрузки на окружающую природную среду).

Сегодня производственная деятельность человечества связана с использованием

разнообразных природных  ресурсов, охватывающих большинство  химических

элементов. Усиление техногенного воздействия на природную среду  породило ряд

экологических проблем. Самые  острые связаны с состоянием атмосферы,

гидросферы и литосферы.

Некоторые «изменения», такие  как загрязнение воздуха или  воды, могут

непосредственно влиять на здоровье и жизнедеятельность организма. Другие

чреваты косвенными эффектами, например, выбросы углекислого газа сказываются

на климате, что в свою очередь отражается на производстве продуктов питания;

сдвиги в концентрации биогенов приводят к гибели одних популяций и бурному

размножению других.

В результате накопления различных  загрязнений в атмосфере, в первую очередь

фреонов, происходит разрушение озонного слоя, который предохраняет земную

поверхность от солнечной  радиации. Загрязнения, поступающие  в атмосферу, с