Спирты - Альтернативные топлива для автомобилей - Материалы

Этано́л (эти́ловый спирт, метилкарбинол, винный спирт, часто в просторечии просто «спирт» или алкого́ль) – C2H5OHилиCH3–CH2–OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов. Существует 2 основных способа получения этанола–микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена). Известный с давних времён способ получения этанола – спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды ит.п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий (образование в клетках растений виноградного сахара происходит в соответствии с уравнением:6СО2 + 6Н2О + энергия = С6Н12О6 + 6О2.Этот процесс называется фотосинтезом, потому что необходимую для него энергию дает солнечный свет). Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и прочее. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 сжиженный газ автомобиль топливо

В промышленности, наряду с первым способом, используют гидратацию этилена: CH2=CH2 + H2O → C2H5OH.

Метано́л (метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидрооксид метила) – CH3OH, простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость. Метанол – это первый представитель гомологического ряда одноатомных спиртов. Современный промышленный метод получения – каталитический синтез из оксида углерода CO и водорода 2H2 (синтезгаз)при следующих условиях: температура – 250°C, катализатор – смесь ZnO (оксид цинка) и CuO (оксид меди); давление – 7МПа :CO + 2 H2 → CH3OH. Синтез газ получают газификацией твердого топлива (см. генераторный газ) или каталитической конверсией углеводородов природного газа с водяным паром: СН4+Н20–>СО+ЗН2

Преимущества спиртов по сравнению с бензинами:

1) высокая детонационная стойкость;

2) обеспечивается более полное и стабильное сгорание в камере сгорания двигателя, лучше наполнение цилиндров;

3) в результате более полного сгорания меньше выбросы СО и СН с отработавшими газами; намного меньше концентрация полициклических ароматических углеводородов в выхлопных газах;

4) в результате меньшей температуры горения спиртов меньше эмиссия окислов азота;

5) ресурсы получения биоэтанола являются возобновляемыми

Недостатки спиртов по сравнению с бензинами:

1) теплотворная способность спиртов на 30-40% меньше и как следствие почти в 2 раза больше расход топлива;

2) наличие в спиртах гидроксильной группы ОН повышает их химическую активность, что вызывает коррозию в первую очередь цветных металлов Pb,Sn, Cu, поэтому некоторые детали из меди и цинка заменяются на никелиевые;

3) спирты отрицательно воздействуют на прокладочные материалы бензиновых двигателей;

4) теплота испарения спиртов в 3 раза выше, ниже давление насыщенных паров, практически отсутствуют очень легкие фракции и как следствие у спиртов неудовлетворительны пусковые качества при низких температурах;

5) спирты гигроскопичны, а присутствие воды вызывает коррозию металлов;

6) выше эмиссия альдегидов с отработавшими газами;

7) метанол очень ядовит.

Наиболее часто спирты используются как добавка к бензинам. Оптимальная добавка спирта – от 5 до 20%; при таких концентрациях бензино-спиртовая смесь характеризуется удовлетворительными эксплуатационными свойствами и дает заметный экономический эффект. Одной из наиболее серьезных проблем, затрудняющих применение добавок спиртов, является низкая стабильность бензино-спиртовых смесей и особенно чувствительность их к воде. Различие плотности бензина и спирта и высокая растворимость последнего в воде приводят к тому, что попадание даже небольших количеств воды в смесь ведет к ее немедленному расслоению и осаждению водно-спиртовой фазы. Склонность к расслоению усиливается с понижением температуры, увеличением концентрации воды и уменьшением содержания ароматических соединений в бензине. Например, при содержании от 0,2 до 1,0% (об.) воды в топливной смеси температура расслаивания повышается от –20 до +10°С, т. е. такая смесь практически непригодна для эксплуатации. Для стабилизации бензино-спиртовых смесей используют присадки – пропанол, изопропанол, изобутанол и другие спирты.

За рубежом используются топлива под названием газохолЕ10 (10% этанола + 90% бензина), Е85 (85% этанола + 90% бензина), М15 (15% метанола + 85% бензина). В России в соответствии с ГОСТ Р 52201-2004топлива, содержащие5-10% этанола и 90-95% бензина, получили название бензанол.