На нынешнем этапе развития двигателестроения улучшение экологических характеристик дизелей невозможно достигнуть только совершенствованием их конструкций. Проблема может быть решена применением на двигателях новых топлив с улучшенными экологическими свойствами.
Для улучшения экологических, энергетических и прочих характеристик дизтоплива широко используется добавление компонентов не нефтяного происхождения. В настоящее время наиболее приемлемым вариантом считается работа дизельных двигателей на нефтяном дизтопливе с добавлением водород- или кислородсодержащих компонентов для улучшения эксплуатационных и экологических характеристик, а также для экономии углеводородов нефти. В качестве таких кислородсодержащих компонентов используется биодизельное топливо, синтезируемое из растительных масел по реакции метанолиза (метиловые эфиры растительных масел или МЭРМ).
Основными достоинствами МЭРМ являются: суммарное уменьшение токсичности выхлопа, высокое цетановое число и температура вспышки, хорошие смазывающие свойства, быстрое биоразложение.
Применение чистого биодизельного топлива сдерживает некоторое отличие его физико-химических характеристик от соответствующих показателей товарного нефтяного топлива, низкая химическая стабильность и высокая агрессивность по отношению к неметаллическим материалам.
Компоненты биодизельного топлива по своей химической природе представляют собой сложные эфиры и являются достаточно сильными органическими растворителями. В связи с этим при длительном воздействии биодизельного топлива наблюдалось размягчение или повреждение шлангов, сальников, уплотнений. Особенно подвержены воздействию биодизельного топлива полипропилен, поливинил и некоторые сорта резины.
Поэтому биодизельное топливо в настоящее время применяется и в составе двухкомпонентных смесевых дизельных топлив, представляющих собой раствор МЭРМ в нефтяном дизельном топливе.
Существенным недостатком этих жидких топлив на основе биодизельных топлив является наличие в их составе нефтяного дизельного топлива, сжигание которого приводит к значительному загрязнению окружающей среды. Кроме того, наличие дизельных нефтяных фракций определяет предрасположенность этих топлив к образованию парафинов при низких температурах. Это ухудшает их низкотемпературные характеристики, что приводит к необходимости применения присадок. Наличие метиловых эфиров непредельных кислот, входящих в состав растительных масел, делает эти топлива менее устойчивыми при хранении.
Для создания жидкого органического топлива, аналогичного по своим характеристикам нефтяному дизельному топливу, но обладающего лучшими экологическими свойствами, необходимо к биодизельному топливу, синтезируемому по реакции метанолиза растительных масел, добавлять компоненты меньшей молекулярной массы (что позволит получить композитное топливо более широкого фракционного состава, содержащего более легкокипящие фракции, чем МЭРМ), не содержащие кратных связей (что позволит повысить химическую стабильность биодизельного топлива).
Наиболее перспективным представляется добавление сложных эфиров предельных карбоновых кислот и спиртов меньшей молекулярной массы.
В таком случае мы получаем композитное топливо: смесь соединений одного класса (сложные эфиры) и широкого фракционного состава (различная молекулярная масса эфиров), не содержащую углеводородов нефти.
Однако низкомолекулярные эфиры могут оказаться ещё более агрессивными по отношению к деталям, изготовленным из резины.
Нами была проведена серия экспериментов по определению воздействия товарного нефтяного, биодизельного и композитного органического топлив на шланги, изготовленные из различных видов резины.
В стеклянные бюксы с притёртыми крышками помещали взвешенные и измеренные образцы шлангов, затем добавляли такое количество топлива, чтобы образец был погружен в него полностью. Периодически образцы извлекали, взвешивали с точностью до 0,001 г и измеряли с помощью штангенциркуля.
Исследовали нефтяное летнее дизтопливо, биодизельное топливо, синтезированное из подсолнечного масла, композитное органическое топливо, содержащее 50 об. % биодизельного топлива и 50 об. % низкомолекулярных предельных эфиров. Для исследования были взяты: топливопровод, изготовленный из пластиката ПВХ (СЕ 2201 МБ), рукав напорный резиновый для топливо-раздаточных колонок (РТК, ТУ 38 105 888-80), состоящий из внутреннего резинового слоя, нитяного каркаса и наружного резинового слоя.
При исследовании воздействия топлива на масло-и бензостойкую резину установлено, что изделия из этой резины разбухают при контакте резиновых изделий с биодизельным топливом и композитным органическим топливом и незначительно увеличиваются в размерах при контакте с углеводородами нефтяного дизельного топлива. Максимальные изменения размеров резиновых деталей отмечаются при использовании биодизельного топлива, контакт с композитным органическим топливом оказывает несколько меньшее влияние. Наибольшая скорость набухания наблюдается в первые двое суток контакта и увеличение размеров резиновой детали может достигать 35-38 %. Далее процесс замедляется и в течение 2-й – 4-й недель хранения размеры резиновых деталей практически не изменяются.
На рисунках 1-4 представлено изменение длины, толщины, а также внутреннего и внешнего диаметров топливозаправочного шланга.
Наиболее заметно изменение толщины шланга (рис. 1), т.к. из-за разбухания шланга одновременно наблюдается уменьшение внутреннего и увеличение внешнего диаметров заправочного рукава (рис. 3, 4). Изменение этой величины в течение месяца составило 27 %.
Примерно на ту же величину (24 %) увеличилась длина образца топливозаправочного шланга (рис. 2). Максимальное увеличение длины происходит при действии биодизельного топлива.
Рисунок 1. Изменение толщины топливозаправочного шланга:
1 – биодизельное топливо, 2 – композитное органическое топливо,
3 – дизельное топливо
Рисунок 2. Изменение длины топливозаправочного шланга:
1 – биодизельное топливо, 2 – композитное органическое топливо,
3 – дизельное топливо
Рисунок 3. Изменение внутреннего диаметра топливозаправочного шланга:
1 – дизельное топливо, 2 – композитное органическое топливо,
3 – биодизельное топливо
Рисунок 4. Изменение внешнего диаметра топливозаправочного шланга:
1 – биодизельное топливо, 2 – композитное органическое топливо,
3 – дизельное топливо
Меньшее изменение размеров наблюдается для топливопроводного шланга, изготовленного из пластиката ПВХ. Размеры этого шланга при соприкосновении с биодизельным топливом могут измениться на 3-5%, с композитным дизельным топливом – на 1-2 %, с нефтяным дизельным топливом всего на 0,5-0,7%.
Таким образом, введение в биодизельное топливо низкомолекулярных сложных эфиров не увеличивает его агрессивности по отношению к изделиям из резины.
Количество просмотров публикации: Please wait