Диметиловый эфир экологически чистое топливо будущего Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

экология

УДК 662.767:621.431.74

Г. А. Джихинто, С. С. Дмитриев Астраханский государственный технический университет

ДИМЕТИЛОВЫЙ ЭФИР - ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ ТОПЛИВО БУДУЩЕГО

Экологические проблемы, связанные с использованием традиционного моторного топлива в двигателях транспортных средств, актуальны не только для России, но и для всех стран мира. В настоящее время многие зарубежные машиностроительные фирмы взяли курс на достижение нулевой токсичности отработанных газов. Их многолетний опыт показывает, что добиться этого можно путем использования альтернативных (не нефтяных) видов моторного топлива. Исследовательские работы в области достяжения наиболее высокой эффективности, низких издержек производства и создания значительных запасов новых видов моторных топлив проводятся практически в каждой промышленно развитой стране производителями и научными организациями.

Одним из перспективных заменителей традиционного топлива может стать диметиловый эфир (ДМЭ) - СН3ОСН3 [1, 2].

Диметиловый эфир является одним из простейших соединений, промышленное производство которого можно реализовать на базе существующей технологии с незначительным усовершенствованием.

По энергоемкости, цене и температуре вспышки ДМЭ уступает традиционному дизельному топливу (ДТ):

— энергоемкость в 1,6 раза ниже энергоемкости ДТ из нефти;

— цены на ДМЭ в настоящее время приблизительно в полтора раза выше цен на другие виды топлива;

— температура вспышки ДМЭ в чистом виде ниже допускаемой Правилами Регистра судоходства РФ, поэтому его применение целесообразно только в виде добавок.

Преимущества ДМЭ обеспечиваются следующими показателями:

— цетановое число ДМЭ - 50-60 против 45-55 для ДТ;

— температура воспламенения ДМЭ - 235 °С против 250 °С для ДТ;

— давление насыщенного пара - 0,61 МПа;

— отсутствие сажи и оксидов азота в выхлопных газах, что особенно важно для охраны окружающей среды [3, 4].

По физическим свойствам ДМЭ близок к традиционным пропан-бутановым смесям, что позволяет использовать соответствующую инфраструктуру и опыт ее эксплуатации (табл.).

Физические свойства ДМЭ и других углеводородных топлив [4, 5]

Показатель ДМЭ Метан Пропан Метанол Дизельное топливо

Химическая формула СН3ОСН3 СН4 С3Н8 СН3ОН

Температура кипения, °С -25,1 -161,5 -42,0 64,6 180-370

Плотность при 20 °С, г/см3 0,69 0,42 0,49 0,79 0,84

Давление насыщенных паров при 25 °С, МПа 0,61 24,6 0,93 - -

Вязкость кинематическая при 20 °С, мм2/с 0,15 - 0,17 - 3-5

Температура воспламенения, °С 235 650 504 470 250

Предел взрываемости, % 3,4-17 5 5 2,1-9,4 5,5-26 0,6-7,5

Цетановое число 55-60 0 5 5 40-55

Низшая теплота сгорания, кДж/кг 28 900 50 300 46 500 21 100 42 500

Температура вспышки, °С -70 -188 - 15,6 °С +70

Температура сжижения, °С 20 -161 - - -

Плотность метана определена при температуре -161,5 °С.

ДМЭ нетоксичен (уже используется в качестве наполнителя в аэрозольных упаковках), быстро деградирует в атмосфере и может применяться как хладагент - заменитель фреонов.

Расходы на производство и транспортировку ДМЭ в 10 раз ниже, чем соответствующие показатели сжиженного природного газа (СПГ) [3, 5].

В Астраханском государственном техническом университете на кафедре «Эксплуатация водного транспорта» были поставлены опыты по смешению ДТ и ДМЭ. Целью работы являлось получение экспериментального топлива, а также изучение его свойств.

Для эксперимента было выбрано ДТ марки Л (летнее) ГОСТ 305-82 и пусковая жидкость «Холод Д-40». В сухую чистую колбу налили ДТ и добавили ДМЭ; перемешивая, получили однородную смесь. По истечении пяти часов смесь стала гомогенной, а через 7 дней поменяла цвет от мутного до ярко-желтого. В ходе эксперимента были применены смеси с различной концентрацией ДМЭ: 9; 7; 5; 2,8; 1; 0,63; 0,5 % соответственно. Физико-химические свойства оценили при помощи судовой комплексной лаборатории СКЛАМТ-1.

При добавлении ДМЭ в ДТ в малых количествах (от 0,5 до 0,7 %) температура вспышки смеси изменяется незначительно. Пользуясь экспериментальными данными, можно сделать вывод, что использование экспериментальных топлив с концентрацией ДМЭ от 9 до 1,1 % на судах недопустимо из-за низкой температуры вспышки, а с концентрацией от 0,7 до 0,50 % отвечает требования Регистра судоходства России.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Леонард Р. Истощение нефтяных запасов и грядущая эпоха природного газа // Нефтегазовая вертикаль. - 2001. - № 9. - С. 50-59.

2. Кириллов Н. Г. Состояние топливно-энергетического комплекса России и энергосберегающий путь развития энергетики // Энергетика и промышленность России. - 2002. - № 1. - С. 6-7.

3. Елисеев В. Г., Кунис И. Д. Экологические аспекты применения сжиженного природного газа как альтернативного топлива // Конверсия в машиностроении. - 2001. - № 2. - С. 21-23.

4. htt: //neft.tatcenter.ru.

5. htt: //www.rambler.ru.

Статья поступила в редакцию 14.09.2006

DIMETHYL ETHER -POLLUTION-FREE FUEL OF THE FUTURE

G. A. Dzhikhinto, S. S. Dmitriev

Nowadays many machine - building companies try to reduce the rate of harmful substances in exhaust gases up to zero. It can be realized only by using alternative (not oil) fuels. One of promising substitutes of diesel oil may be dimethyl ether (CH3OCH3). Although, power intensity of dimethyl ether is less than traditional diesel oil from petroleum in 1.6 times, but its superiority is obvious in other indexes.