Анализ качества топлива автозаправок города Калуги

XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Анализ качества топлива автозаправок города Калуги

Фисенко П.В. 1
1МБОУ "Гимназия № 24"
Калашнюк Л.В. 1Рыжова Е.В. 2
1МБОУ "Средняя общеобразовательная школа № 49"
2ГАПОУ КО "ККЭТ"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Мобильность - одна из важных человеческих потребностей в современном мире. Среднее количество поездок и среднее расстояние передвижения на человека постоянно увеличивается.

Большинство транспортных средств приводятся в движение углеводородным топливом, получаемым из нефти. Особенно это касается автомобильного, воздушного и водного транспорта.

Транспорт, являясь важным элементом человеческого существования, в тоже время оказывает негативное влияние на окружающую среду из-за шума, вибрации, несчастных случаев, потребностей территории, заторов и энергоемкости. Кроме того, приводит к увеличению количества парниковых газов в атмосфере. В мире идет активная разработка технологий по замене нефтяных топлив на другие виды энергоносителей, но несмотря на это бензин и дизельное топливо продолжают оставаться важнейшими источниками энергии для транспорта.

Проектно-исследовательская работа началась летом 2023 года с опроса автолюбителей города Калуги на разных автозаправках. Результаты опроса [25] позволили сделать следующие выводы:

- основная часть опрошенных заправляются 92, 95 бензином;

- 75% опрошенных предпочтение отдают компании Роснефть, т.к. устраивает качество, стоимость топлива и основная часть транспортных компаний города Калуги имеют заключенные договора;

- 78% водителей отдают свой голос за автомобили иностранного производства с полным приводом, автоматической коробкой передач, марки которых указаны в приложении;

- следует отметить, выбранный водителями данный сегмент машин, имеет средние показатели по расходу топлива в разные время года.

С ростом активности и мобильности нашего времени, использование автомобилей является необходимостью в настоящее время для людей.

Актуальность исследования заключается в том, что потребность в передвижении постоянно растет, без углеводородного топлива, это передвижение пока на данный момент невозможно, поэтому важно выяснить, возможно ли повысить энергетическую эффективность данного вида топлива, без нанесения вреда окружающей среде. Связано ли качество углеводородного топлива с его экологичностью.

Новизна исследования:проведение независимого качественного анализа углеводородного топлива на заправках города Калуги и сравнение полученных данных с качеством топливных компаний.

Объект исследования:углеводородное топливо

Предмет исследования: качество углеводородного топлива.

Цель исследования: проанализировать состав различного углеводородного топлива и его экологичность

Задачи исследования:

  1. Изучить информационные источники по данной теме

  2. Рассмотреть получение углеводородного топлива из нефти

  3. Проанализировать химический состав бензина и дизельного топлива

  4. Сравнить принцип работы бензинового и дизельного двигателя

  5. Проанализировать энергетические и экологические характеристики бензинового и дизельного топлива

6. Провести физико-химический анализ качества различных марок бензина и дизельного топлива

7. Выяснить возможность повышения энергетической эффективности и экологичности различных видов углеводородного топлива

Гипотеза исследования: использование углеводородного топлива, связанное с получением энергии, наносит вред окружающей среде. Энергетически эффективное углеводородное топливо не всегда экологично.

Методы исследования:

1. Теоритические: анализ и синтез

2. Эмпирические: тестирование, эксперимент

3. Математические: статистические

Теоретическая значимостьработы заключается в обобщении информации о связи химического состава углеводородного топлива с его качественными характеристиками и экологичностью.

Практическая значимостьзаключается в использовании собранной информации для информирования водителей о возможных способах повышения экологичности различного вида углеводородного топлива.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ КАЧЕСТВЕННОГО БЕНЗИНА

1.1. Получение углеводородного топлива из нефти и его химический состав

Одним из основных источников углеводородного топлива является нефть. Нефть представляет собой сложную смесь органических соединений. В ее составе обнаружены сотни углеводородов различного строения, многочисленные гетероорганические соединения. Основные химические элементы, из которых состоит нефть, - углерод и водород. Содержание углерода в нефти 83 - 87 %, водорода 11,5 - 14 %. В нефтях содержатся также азот, кислород, сера. Количество и наличие тех или иных компонентов зависит от месторождения нефти и определяет ее фракционный состав [6.23].

Фракционный состав определяется при лабораторной перегонке, в процессе которой при постепенно повышающейся температуре из нефти отгоняют части-фракции, отличающиеся друг от друга пределами выкипания. Каждая из фракций характеризуется температурами начала и конца кипения [6.23].

Обычно при атмосферной перегонке получают следующие фракции, название которым присвоено в зависимости от направления их дальнейшего использования: начало кипения - 1400С - бензиновая фракция

140 - 1800С - легроиновая фракция (тяжелая нафта)

140 - 2200С (180-2400С) - керосиновая фракция

180 - 3500С (220 - 3500С, 240 - 3500С) - дизельная фракция (легкий или атмосферный газойль, соляровый дистиллят)

Остаток после отбора светлых дистиллятов (фракция, выкипающая выше 3500С) называется мазутом. Мазут разгоняют под вакуумом, при этом в зависимости от направления переработки нефти получают следующие фракции:

Для получения топлив: 350-5000С - вакуумный газойль (вакуумный дистиллят); >5000С вакуумный остаток (гудрон);

Для получения масел:

300 - 4000С (350 - 4200С) - легкая масляная фракция (трансформаторный дистиллят); 400 - 4500С (420 - 4900С) - средняя масляная фракция (машинный дистиллят); 450 - 4900С тяжелая масляная фракция (цилиндровый дистиллят);

> 4900С - гудрон.

Мазут и полученные из него фракции называют темными.

Перегонка с ректификацией - самый распространённый способ фракционирования по температурам кипения. Принцип работы лабораторных ректификационных установок заключается в том, что пары жидкости из колбы или куба отводятся не в конденсатор, как при простой перегонке, а поступают в ректификационную колонку, чаще всего насадочного типа. Поднимаясь по колонке, пары достигают верха и оттуда поступают в дефлегматор-конденсатор, где они конденсируются. Полученный конденсат частично отбирается через холодильник в приемник, но большая его часть вновь попадает в колонку, стекая по насадке сверху вниз. Эта часть конденсата называется флегмой. Таким образом, в колонке образуются два потока: нагретые пары движутся по колонке снизу-вверх, а охлажденная жидкая флегма - сверху вниз. Между жидкой и паровой фазами по всей высоте колонки происходит интенсивный теплообмен. В результате нагретые пары испаряют из жидкой фазы наиболее летучие компоненты, а более холодная флегма конденсирует из паров наименее летучие составные части. При этом теплота конденсации нижележащего слоя используется для испарения жидкости вышележащего слоя. Следовательно, жидкость и пар в результате многократного повторения процессов испарения и конденсации все время обмениваются компонентами [6.20].

Углеводороды нефти кипят при той или иной температуре, в зависимости от количества атомов углерода в их цепочках и циклах. Бензин самая низкокипящая фракция и он представлен углеводорода С511. Дизельное топливо - углеводородами С12- С18 [6.23].

Углеводородный состав различных марок бензина представлен в таблице №1 [29]

Вывод: состав различных торговых марок бензина изменяется следующим образом: АИ-80 - преобладают алканы, которые практически отсутствуют в АИ-92 и АИ-95, в этих бензинах преобладают ароматические углеводороды.

Одним из основных источников углеводородного топлива является нефть. При перегонке с ректификацией из нефти получают различные фракции углеводородов. Бензин является самой низкокипящей фракцией и содержит углеводороды, содержащие от пяти до одиннадцати атомов углерода. Различные марки бензина отличаются по соотношению между различными классами углеводородов. В АИ-95 преобладают ароматические углеводороды. Дизельное топливо - это фракция углеводородов, содержащих от двенадцати до восемнадцати атомов углерода, кипящих при температуре от 180 до 3500С.

1.2. Принцип работы бензинового и дизельного двигателя. Октановое и цетановое число

Авиационные, автомобильные и тракторные поршневые двигатели внутреннего сгорания с принудительным воспламенением от искры работают по четырехтактному циклу. В первом такте - всасывание - топливно-воздушная рабочая смесь заполняет цилиндр двигателя и нагревается к концу такта в двигателях, работающих на бензине до 80-130°С, и до 140-205°С в керосиновых двигателях. Во втором такте - сжатие - давление смеси возрастает до 10-12 бар (бар=105 н/м2), а температура - до 150-350°С. В конце хода сжатия с некоторым опережением смесь воспламеняется от электрической искры. Хотя время сгорания топлива очень мало - тысячные доли секунды, но оно все же сгорает постепенно, по мере продвижения фронта пламени по камере сгорания. Температура сгорания достигает 2200-2800°С, а давление газов сравнительно плавно возрастает до 30-50 бар в автомобильных двигателях и до 80 бар в авиационных. В третьем такте (рабочий ход) реализуется энергия сжатых продуктов сгорания и во время четвертого такта цилиндр двигателя освобождается от продуктов сгорания [7.23].

В поршневых авиационных и автомобильных двигателях в качестве топлива применяются бензины, а в тракторных - керосины. Важнейшее эксплуатационное требование к этим видам моторных топлив - обеспечение нормального бездетонационного сгорания в двигателях, для которых эти топлива предназначены [7.23].

Детонацией называется особый ненормальный характер сгорания топлива в двигателе. При детонации только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью.

Детонационная стойкость бензина характеризуется октановым числом. Смесь паров гептана с воздухом при сильном сжатии легко детонирует, поэтому качество гептана как топлива считается нулевым. Изооктан, являясь разветвленным углеводородом, устойчив к детонации, и его качество принимают равным 100. Топлива, имеющие низкое октановое число, детонируют. Вначале для улучшения детонационных характеристик добавляли в топливо присадки, содержащие металлы. Одним из таких присадок был тетраэтилсвинец (ТЭС). Данная присадка была запрещена, так как она токсична и негативно влияет на окружающую среду. Кроме нее также применялись такие присадки, как марганецсодержащие, ферроцен. Содержание этих присадок было сведено к минимуму по экологическим требованиям [7.23].

Постоянно идет ужесточение экологических норм и требований к различным видам топлива, в том числе и к бензину. В результате этого наиболее целесообразно в качестве присадок стали применять кислородсодержащие соединения, которые позволяют повысить октановое число. Такие соединения называются оксигенатами. В большинстве стран из оксигенатов применяют спирты: метанол, этанол, изопропанол, изобутанол и эфиры: метил-трет-бутиловый (МТБЭ), этил-трет-бутиловый (ЭТБЭ), трет-амил-метиловый (ТАМЭ) [5.23].

Дизельный двигатель отличается по принципу работы от бензинового. Дизельный двигатель - это поршневой двигатель внутреннего сгорания, в цилиндрах которого топливо воспламеняется при взаимодействии с воздухом, нагретым в результате сжатия. В бензиновом двигателе горючее в нужный момент поджигается искрой. А вот в дизеле никаких искр нет - дизельное топливо воспламеняется за счет высокой температуры, которая получается при сильном сжатии воздуха в цилиндре. Согласно физическим законам, давление и температура газа - взаимосвязаны. Цетановое число равно процентному содержанию (объему) цетана и смеси с альфаметилнафталином, которая по характеру сгорания равноценна испытуемому топливу. Определяется характеристика временем задержки, т.е. интервалом между поступлением воздушно-топливной смеси в цилиндр и до начала его горения. И чем выше будет цетановое число, тем время задержки будет ниже, следовательно, двигатель будет запускаться проще. Так называемое белое дымление будет занимать меньше времени. Также более высокое цетановое число дизельного топлива увеличивает мощность работы силовой установки и ускоряет ее работу. Оптимальную работу современных дизельных двигателей обеспечивают дизельные топлива с цетановым числом от 45 до 55. При цетановом числе меньше 40 резко возрастает задержка горения (время между началом впрыскивания и воспламенением топлива) и скорость нарастания давления в камере сгорания, увеличивается износ двигателя. Стандартное топливо характеризуется цетановым числом 48-51, а топливо высшего качества (премиальное) имеет цетановое число 51-55 [7.23].

В настоящее время производители в качестве присадок к дизельному топливу используют окислители, которые содержат непрочно связанный кислород. Такого типа присадками являются перекись ацетона, изоамилнитрат и этилнитрат. Недостатками этих присадок являются низкая стабильность при хранении и пожарная опасность.

На этапе производства в зависимости от фракционного состава нефтепродукта (доли различных видов углеводородов) меняется и цетановое число. При этом дальнейшая работа по увеличению этого параметра приводит к повышению расходов, поэтому в большинстве случаев на предприятиях используются специальные присадки (это может быть циклогексилнитрат или изопропил). Их использование позволяет увеличить показатель на 2-7 единицы. Более высокое содержание присадок снижает другие рабочие показатели дизельного топлива, поэтому не допускается [7.23].

Вывод: качественной характеристикой бензина является детонационная стойкость, которая выражается октановым числом.

Например, марка бензина АИ -95, говорит о том, что он детонирует как смесь, состоящая из 95% изооктана и 5% н-гексана. Бензин марки АИ-92 имеет более низкую детонационную стойкость, но это не значит, что он хуже. Данные марки бензина просто созданы для разных двигателей. Одни имеют более низкую степень сжатия, и риск возникновения детонации в них ниже. Поэтому для них подходит более низкооктановый сорт - АИ-92. В других двигателях степень сжатия выше, или топливная смесь может быть больше обогащена кислородом благодаря турбине, которая попутно повышает итоговую компрессию в цилиндре, и в результате риск возникновения детонации тоже растет, поэтому таким двигателям требуется более высокооктановое топливо, чтобы ее избежать.

Чем больше можно сжать воздушно-бензиновую смесь без самовозгорания, тем больше работу в дальнейшем совершает поршень. Дизельное топливо, в отличие от бензинового наоборот должно обладать способность самовозгораться при сжатии в смеси с воздухом, так как дизельный двигатель работает иначе.

Вывод: количественной характеристикой дизельного топлива является цетановое число.

1.3. Энергетические и экологические характеристики бензинового и дизельного топлива

В основе выработке энергии, лежит химический процесс горения углеводородов, входящих в состав топлива

СmHn + (m + 0,25n) О2 = m СО2 + 0,5n H2O + Q

При этом мы видим, что при сгорании углеводородов выделяется разное количество энергии, на горение требуется различное количество кислорода (разное соотношение воздуха и паров бензина). При этом продуктом реакции обязательно является углекислый газ, накопление которого в атмосфере приводит к повышению температуры в атмосфере Земли (парниковый газ). Следовательно, для оценки эффективности и экологичности работы двигателя надо учитывать данные факторы. Объективной характеристикой моторного топлива относительно выделения диоксида углерода при его сжигании является отношение образования диоксида углерода к получаемой энергии [7.23].

Температура термического разложения углеводородных газов несколько выше температуры воспламенения газа. Поэтому при хорошем смесеобразовании, когда все молекулы горючего вступают в контакт с необходимым для полного горения количеством молекул окислителя, горение протекает до начала термического разложения углеводородных соединений их пиролиз не происходит. Если же количества окислителя недостаточно для полного окисления газа или смесеобразование организовано плохо, то часть молекул газа, не имея контакта с молекулами окислителя, в зоне высоких температур подвергается термическому разложению с образованием более легких соединений и атомов углерода.

СmHn = mС + 0,5nH2

СmHn = mСО2 + 0,5nH2

При сгорании бензина, в условиях недостатка кислорода, происходит термический распад углеводородов с образованием сажи. При диффузионном горении, реализуемом в дизельном двигателе, сажа образуется всегда. Сажи образуется тем больше, чем больше массовая доля углерода в органическом веществе, т.е. из ароматических углеводородов. Таким образом, выбросы сажи двигателями внутреннего сгорания тем больше, чем больше степень ароматизованности моторного топлива, и соответственно, его плотность. В бензинах наибольший выход сажи при горении с недостатком воздуха (или при детонационном горении) дает бензол; дизельные топлива дают тем большее сажеобразование, чем выше в них содержание конденсированных (би- и трициклических) ароматических углеводородов [7.23].

Нагарообразование повышает максимальную температуру в двигателе, ввиду теплоизоляционных свойств нагара, что повышает вероятность возникновения детонационного горения в бензиновых двигателях. Нагар представляет собой аналог окисленного нефтяного кокса, весьма реакционно активен и склонен к самовоспламенению при 330-360 0С. При сгорании топливовоздушной смеси и выпуске продуктов сгорания нагар раскаляется и вследствие низкой теплопроводности сохраняет высокую температуру при впуске новой порции топливовоздушной смеси. Взаимодействуя с кислородом, нагар образует «горячие точки», вызывающие преждевременное горение в такте сжатия. Это увеличивает расход энергии на сжатие и удельный расход топлива, снижает мощность двигателя, а в бензиновых двигателях еще в большей степени увеличивает вероятность возникновения детонации. Для обеспечения бездетонационной работы требуемое октановое число бензина после образования нагара в двигателе повышается, как известно, на 10 и более пунктов. Нагар приводит также к преждевременному выходу из строя свечей зажигания. Следует отметить, что увеличение удельного расхода и снижение мощности двигателя происходят также вследствие значительного увеличения затрат энергии на трение в двигателе после образования нагара [7.23].

Устранение нагарообразования в двигателе, значительно улучшает как эксплуатационные, так и экологические характеристики автомобильного топлива.

Вывод: для повышения экологичности бензина, современной тенденцией является уменьшение ароматических соединений в топливе, но что бы это не привело к ухудшению детонационной стойкости, не вызвало уменьшение октанового числа, необходимо увеличивать количество разветвленных алканов.

Необходимо наращивать мощности гидрокрекинга, продукты которого содержат незначительное количество ароматических углеводородов, при максимальном увеличении изоалканов. В ряде стран уже принято решение об ограничении содержания риформата в бензине, ввиду высокого содержания ароматических углеводородов в бензинах риформинга.

Еще одним способ решения проблемы был предложен в результате исследований, проводимых в лаборатории «Топливо и теория горения» на кафедре «Промышленная теплоэнергетика и экология» ГГТУ им. П.О. Сухого. Учеными было доказано, что применение этанола и изопропанола в качестве оксигенатной добавки к дизельному топливу и бензину обеспечит экономию природной нефти и внедрение альтернативных автомобильных топлив из возобновляемого сырья [5.23].

Вывод: проведенный информационный анализ показал, что для наиболее полного сгорания топлива необходимо соблюдать соотношения в топливно-воздушной смеси. В бензинах наибольший выход сажи при горении с недостатком воздуха (или при детонационном горении) дает бензол; дизельные топлива дают тем большее сажеобразование, чем выше в них содержание конденсированных (би- и трициклических) ароматических углеводородов. Для повышения экологичности топлива, без уменьшения его технических характеристик, надо уменьшать в бензине количество ароматических соединений и увеличивать долю разветвленных алканов. Еще одним способом решения данной проблемы является введение различных присадок, относящихся к классу спиртов.

ГЛАВА 2. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КАЧЕСТВА РАЗЛИЧНЫХ МАРОК БЕНЗИНА И ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА

2.1. Определение кислотности и щелочности топлива

Одним из показателей качества топлива является отсутствие в топливе кислот и щелочей. Наличие данных веществ приводит к коррозии металлов, вызывает интенсивное изнашивание деталей двигателя. Определение водорастворимых кислот и щелочей проводилось согласно ГОСТ 6307-75. Для этого взятые образцы топлива объемом 50мл вносились в делительную воронку, туда же добавляют 50мл воды. Дизельное топливо, прежде чем проводить анализ нагревалось до температуры 600С. Затем данную смесь аккуратно взбалтывали без образования эмульсии. После 10-15 мин отстаивания нижний водный слой сливали через воронку с бумажным фильтром в коническую колбу и определяли значение РН с помощью универсальной индикаторной бумаги [3.23].

Полученные значения занесли в таблицу №2 [29]

Вывод: все проанализированные виды топлива имеют нейтральных характер среды, что соответствует СТО 44905015-006-2017. Следовательно, данные пробы топлива будут минимально вызывать коррозию двигателя, из-за отсутствия в них кислот и щелочей.

2.2. Определение плотности топлива

Второй анализируемый показатель - это плотность топлива при 15оС. Плотностью называется физическая величина, определяемая массой вещества в единице объема.

Плотность является одним из наиболее универсальных и доступных для измерения качественных показателей нефтепродуктов. Значение ее необходимо как для оптимизации режимов эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, так и для учета массы нефтепродуктов. Плотность характеризует химические свойства топлива, фракционный состав, испаряемость [1-2.23]. Плотности нефтепродуктов существенно зависят от фракционного состава и изменяются в пределах, указанных в таблице №3 [29]

Вывод: проведенный анализ показал, чем меньше плотность моторного топлива, тем меньше выбросы углекислого газа за единицу времени получаемой при его сжигании энергии (для двигателя данного типа). Плотность топлива возрастает с ростом содержания непредельных и ароматических углеводородов, что приводит соответственно и к росту удельных выбросов диоксида углерода. Утяжеление фракций бензина и дизельного топлива, увеличивает вероятность попадания капель топлива на стенку и, соответственно, долю реакций, протекающих в пристенном слое. Это снижает образование продуктов полного горения топлива и увеличивает выбросы недогоревших углеводородов и продуктов их неполного окисления и конденсации. При повышении плотности топлива увеличивается не только общее содержание углеводородов в отработавших газах, но и значительно возрастают выбросы наиболее токсичных из них - бензола и бенз(α)пирена.

Самый простой инструмент для замеров плотности нефтяных продуктов - это ареометр. Ареометрический метод анализа заложен в ГОСТе 3900-85 «Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности» и ГОСТе Р 51069-97 «Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах АРI ареометром». Подобные инструменты разработаны для измерения плотностных характеристик любых жидких субстанций. В конструкции две шкалы - одна для определения температуры вещества, другая - для относительной плотности [2.23].

Для проведения замеров с помощью ареометра нужно взять цилиндр, высота которого будет на пятую часть (20%) превышать длину ареометра.

Алгоритм проведения замеров:

- устойчиво поставить цилиндр на ровную поверхность;

- налить анализируемый нефтепродукт в цилиндр;

- подобрать ареометр по принципу от меньшего к большему;

- при измерении ареометр не должен касаться стенок цилиндра изанимать устойчивое положение;

- измерение проводиться дважды, при этом снимается показания температуры с термометра. В дальнейшем выполняется перерасчет на температуру 150С. Полученные в результате занесены в таблицу №4 [30]

Вывод: дизельное топливо имеет большую плотность, т.е. содержит углеводороды с более длинной углеродной цепочкой, чем в бензине. Полученные показатели плотности полностью соответствуют показателям ГОСТа для соответствующего вида топлива. Следовательно, можно утверждать, что все виды анализируемого топливо качественны по данному показателю. Кроме того, мы наблюдаем, что численные значения плотности топлива находятся на нижних допустимых границах, что говорит о достаточной его экологичности.

2.3. Определение металлических примесей в бензине

Металлсодержащих продукты в топливе чаще всего негативно влияет на их качество и их содержание особенно в составе осадков, может являться индикатором износа или коррозии конструкционных материалов, а также загрязненности масел и топлива посторонними примесями.

Сущность метода определения заключается в экстрагировании из бензина и минерализации железосодержащей присадки смесью серной кислоты и пероксида водорода и последующем фотоколориметрическом определении железа в виде комплекса с сульфосалициловой кислотой.

Первоначально по стандартной серии растворов строят градуировочный график (был предоставлен в лаборатории)

Затем готовят анализируемый раствор. Фильтруют 20 см3 образца исследуемого бензина через бумажный фильтр. Наливают 10 см3 экстрагента (в 1 дм3 экстрагента содержится 3 моля серной кислоты и 1 моль пероксида водорода) в коническую колбу вместимостью 100 см3 и пипеткой вносят 4 мл профильтрованного образца бензина. Осторожно нагревают колбу на электрической плитке, перемешивают жидкость легким встряхиванием, не допуская бурного вскипания и разбрызгивания. Периодически добавляют небольшие порции дистиллированной воды (2-3 см3), поддерживая слабое кипение до полного удаления бензинового слоя. При этом железо переходит в нижний слой - экстракт.

Охлаждают экстракт и переносят количественно из конической в мерную колбу вместимостью 50 см3. Прибавляют 10 см3 10 %-ного раствора сульфосалициловой кислоты, затем, не допуская перегрева, порциями по 2-3 см3 концентрированный раствор аммиака до получения устойчивой желтой окраски, затем добавляют небольшой избыток аммиака (1-2 см3) и охлаждают раствор до температуры окружающей среды, обеспечивая выход пузырьков газа. Доводят объем раствора до метки дистиллированной водой, перемешивают и выдерживают 10-15 мин.

Определяют оптическую плотность полученного раствора на фотоколориметре при длине световой волны (420 ± 20) нм в кюветах с длиной оптического пути 30 мм. В качестве раствора сравнения используют дистиллированную воду. Полученные результаты занесены в таблицу №5

Вывод: в дизельном топливе данный показатель не рассматривался, так как не заложен в ГОСТе (ГОСТ на дизельное топливо предусматривает только рассмотрение общего количества примесей). Автомобильный бензин марки АИ-92 и марки АИ-95 полностью соответствуют ГОСТу и не содержат железосодержащих примесей.

Общий вывод: проведенный анализ различных образцов топлива показал отсутствие кислотно-щелочных и железосодержащих примесей, что способствует хорошей работе двигателя автомобиля, меньшему его износу (коррозии). Соответствие плотности образцов топлива стандарту, дает нам уверенность о том, что данный образец, это именно тот вид топлива, который указан. Не высокое значение плотности, анализируемых образцов топлива, говорит об их высокой экологичности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Непрерывно растущий мировой автопарк является одним из основных потребителей нефтепродуктов. Процесс эксплуатации автотранспорта неизбежно связан с ростом сопутствующих потреблению топлив эмиссий токсичных веществ, сажи и парниковых газов, на современном этапе автомобили являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды. В значительной степени экологические характеристики и энергоэффективность эксплуатации автомобилей связаны с качеством применяемых моторных топлив, которое является лимитирующим фактором при попытке решения проблемы обеспечения экологической безопасности эксплуатации автомобилей методами совершенствования конструкции двигателей и автомобилей, совершенствования системы поддержания работоспособности, дорожной сети и управления движением.

Качество моторных топлив в значительной степени определяется его плотностью - легко определяемым и контролируемым параметром качества нефтепродуктов. Увеличение плотности связано с повышенным содержанием ароматических углеводородов и тяжелых фракций, что приводит к росту выбросов токсичных веществ, сажи и углекислого газа, удельного расхода топлив и требований к октановому числу бензина, снижает цетановое число дизельных топлив, ухудшает смесеобразование в двигателях и увеличивает нагарообразование.

Анализируемые виды топлива имеют минимальные регламентированные значения плотности, что говорит об их высокой экологичности.

Современная нефтеперерабатывающая промышленность занимается повышением экологичности топлива за счёт введения различных присадок, введение бутанов, спиртов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 3900-85 Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности.

2. ГОСТ Р 51069-97 Метод определения плотности, относительной плотности и плотности в градусах АРI ареометром.

3. ГОСТ 6307-75 Нефтепродукты. Метод определения наличия водорастворимых кислот и щелочей

4. Магарил Е. Р., Магарил Р. З. Влияние плотности топлив на эксплуатационные и экологические характеристики автомобилей // Известия вузов. Нефть и газ. 2016. №6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-plotnosti-topliv-na-ekspluatatsionnye-i-ekologicheskie-harakteristiki-avtomobiley (дата обращения: 10.11.2023).

5. Макеева Е.Н., Найден Е.С. Влияние концентрации этанола и изопропанола на октановое число бензина и цетановое число дизельного топлива // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. 2022. №4 (91). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-kontsentratsii-etanola-i-izopropanola-na-oktanovoe-chislo-benzina-i-tsetanovoe-chislo-dizelnogo-topliva (дата обращения: 10.11.2023).

6. Фракционный состав нефти и методы его изучения: Учебно-методическое пособие по изучению фракционного состава нефтей для студентов специалистов, обучающихся по специальности 020305-Геология и геохимия горючих ископаемых, и студентов бакалавров, обучающихся по специальности 020700-Геология, профиль: геология и геохимия нефти и газа. - Казань: Казанский университет, 2012 - 30 с.

7. Щербакова, Е.В. Теория горения и взрыва. Материальный и тепловой баланс процессов горения: учебно-методическое пособие для высшего профессионального образования / Е.В. Щербакова, Т.А. Дмитровская. - Орел: ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», 2011 - 63 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Фото 1 Определение плотности топлива ареометрическим способом

Фото 2 Определение кислотности топлива

Фото 3 Определение содержания железосодержащих примесей

Опрос на автозаправках города Калуги

Бензин 92, 95, дизель:

Опрошено 18 автолюбителей

Каким видом топлива вы чаще всего заправляете автомобиль?

92 бензин

95 бензин

дизель

электричество

7человек

8 человек

3 человека

 

39%

44%

17%

0%

Предпочтение какой топливной компании Вы отдаёте?

Лукойл

2 человека 11%

Газпромнефть

2 человека 11%

Роснефть

9 человек 72%

ТНК

1 человек 6%

Почему вы заправляетесь на той или иной заправке?

а) Устраивает качество топлива?

Газпромнефть

Лукойл

ТНК

Роснефть

 

1/2 = 50%

1/2 = 50%

1/1 = 100%

1/9 = 11%

По вашему мнению достаточно развита сеть топливных заправок, которым вы отдаёте предпочтение в Калужской области?

ДА

16 человек 88%

НЕТ

2 человека 11%

Устраивает стоимость топлива?

Роснефть

5/9 = 56%

Устраивает сервисное обслуживание, предоставляемое данной компанией?

Газпромнефть

Лукойл

2/2 = 100%

1/2 = 50%

Заправляетесь по договору с топливной компанией?

Роснефть

3/9 = 33%

 

Укажите марку машины:

  1. Пежо 306

  1. Тойота Хайлендер

  1. Мерседес ГЛА

  1. Мерседес ГЛС

  1. Опель Мокка

  1. Ситроен СпейсТурер

  1. Митсубиси Аутлендер

  1. Лада Веста

  1. Нива

  1. Нива Ледженд

  1. Рено Трафик

  1. Шевроле АВЕО

  1. Киа Цирато

  1. СсангЙонг Актион

  1. Фиат Альбеа

  1. Сузуки Витара

  1. Фольксваген Террамонт

  1. Лада Ларгус

Отечественных автомобилей – 4/18 = 22%

Иностранных автомобилей - 14/18 = 78%

Какой привод у автомобиля?

RWD = задний привод

FWD – передний привод

4WD – полный привод (постоянный и подключаемый)

AWD – автоматически подключаемый полный привод

0/0%

9/50%

9/50%

0/0%

Какая коробка переключения передач у вашего автомобиля?

Механическая

5 машин 22%

Автоматическая

11 машин 61%

Вариатор

1 машина 5,5%

Роботизированная

1 машина 5.5%

Тип кузова:

СЕДАН

3 машины 17%

ХЭТЧБЕК

3 машины 17%

УНИВЕРСАЛ

1 машина 5,5%

КУПЕ

0 машин 0%

ВНЕДОРОЖНИК

5 машин 28%

ПИКАП

0 машин 0%

МИНИВЭН

2 машины 11%

КРОССОВЕР

4 машины 22%

Расход топлива на 100 км

ЗИМА

ОСЕНЬ-ВЕСНА

ЛЕТО

  1. 12,0

11,8

11,5

  1. 8,8

8,6

8,2

  1. 8,0

7,7

7,3

  1. 11,0

10,0

9,0

  1. 10,0-11,0

9,0-10,0

8,0-9,0

  1. 10,0

9,0

8,0

  1. 10,0

9,0

8,0

  1. 7,0

6,5

7,5

  1. 15,0

15,0

15,0

  1. 12,0

11,0

9,9

  1. 11,0

10,0

9,5

  1. 10,0

9,0

8,0

  1. 8,0

7,5

7,0

  1. 12,0

11,0

10,0

  1. 10,0

9,0

8,0

  1. 8,0

7,7

7,3

  1. 12.0

11,5

11,0

  1. 8,5

8,0

7,5

ЗИМА

15 литров на 100 км - Нива

12 литров на 100 км – Пежо 306; Нива Ледженд; Ссангйонг Актион; Фольксваген Террамонт

11 литров на 100 км – Мерседес ГЛС; Рено Трафик10 литров на 100 км – Опель Мокка; Ситроен СпейсТурер; Митсубиси Аутлендер; Шевроле . АВЕО; Фиат Альбеа

8,8 литров на 100 км – Тайота Хайлендер

8,5 литров на 100 км – Лада Ларгус

8 литров на 100 км - Мерседес ГЛА; Киа Цирато; Сузуки Витара

7 литров на 100 км - Лада Веста

ОСЕНЬ-ВЕСНА

15 литров на 100 км - Нива

11,8 – 11,5 литров на 100 км – Пежо 306; Фольксваген Террамонт

11 литров на 100 км - Нива Ледженд; Ссангйонг Актион

10 литров на 100 км – Мерседес ГЛС; Рено Трафик

9 литров на 100 км – Опель Мокка; Ситроен СпейсТурер; Митсубиси Аутлендер; Шевроле АВЕО; Фиат Альбео

8,6 литров на 100км - Тайота Хайлендер

8 литров на 100 км – Лада Ларгус

7,7 - 7,5 литров на 100 км – Мерседес ГЛА; Сузуки Витара; Киа Цирато

6,5 литров на 100 км – Лада Веста

ЛЕТО

15 литров на 100 км – Нива

11,5 - 11 литров на 100 км - Фольксваген Террамонт; Пежо 306

10 литров на 100 км - Ссангйонг Актион

9,9 – 9,5 литров на 100 км - Нива Ледженд; Рено Трафик

9 литров на 100 км – Мерседес ГЛС

8,2 – 8 литров на 100 км - Тайота Хайлендер; Опель Мокка; Ситроен СпейсТурер; Митсубиси Аутлендер; Шевроле АВЕО; Фиат Альбео

7,5 – 7,3 литров на 100 км – Лада Веста; Лада Ларгус; Мерседес ГЛА; Сузуки Витара

7 литро в на 100 км – Киа Цирато

Таблица №1 Содержание углеводородов в бензинах различных марок

Углеводороды

Марка бензина

АИ-80

АИ-92

АИ-95

Алканы

21,9

0,0

0,0

Циклоалканы

45,6

34,0

25,5

Алкены

1,0

1,0

1,0

Ароматические углеводороды

31,5

65,0

73,5

Таблица №2 Определение содержания водорастворимых кислот и щелочей

Марка топлива

Значение РН

Характер среды

Автомобильный бензин АИ-92

7

нейтральная

Автомобильный бензин АИ-95

7

нейтральная

Дизельное топливо ЕВРО

7

нейтральная

Таблица №3 Значение плотности некоторых нефтепродуктов

Вид нефтепродукта

Плотность нефтепродукта кг/м3

Бензин

710 - 750

Дизельное топливо

800 - 850

Нефть

800 - 950

Мазут

950

Гудрон

990 - 1000

Смолы

> 100

Таблица №4 Плотность образцов топлива

Нефтепродукт

Плотность в пересчете на 15оС, кг/м3

Значение согласно ГОСТу, кг/м3

Автомобильный бензин АИ-92

740

725-780

Автомобильный бензин АИ-95

726

725-775

Дизельное топливо ЕВРО

830

820-845

Таблица №5 Содержание ионов железа в анализируемых образцах топлива

Нефтепродукт

Оптическая плотность

Содержание железа

Значение содержания железа согласно ГОСТу

Автомобильный бензин АИ-92

0

отсутствие

отсутствие

Автомобильный бензин АИ-95

0

отсутствие

отсутствие

Просмотров работы: 45