Приготовление дизельных смесей и исследование их физических свойств

Целью работы являлся синтез биодизельного топлива из подсолнечного масла по реакции переэтерификации в присутствии новой каталитической системы. При молярном соотношении масла к метанолу 1:3 и температуре 55 С выход продукта составил 83 %. В соответствии со стандартами ASTM были исследованы важные физические свойства биодизельного и дизельного топлив, а также их смесей, содержащих 20 и 50 % (об.) биодизельного топлива (В20 и В50). Плотность смесей В20 и В50 растет с увеличением доли биодизельного топлива. Кинематическая вязкость смесей с ростом содержания биодизельного топлива незначительно 
увеличивается, оставаясь в пределах 2–5 мм2/с при 40 °C, что соответствует требованиям ASTM. Как показали результаты исследования, содержание ненасыщенных соединений в биодизельных смесях находилось в пределах, нормируемых ASTM. Температура вспышки для биодизельного топлива, смесей B20 и B50 выше, чем у дизельного топлива. Это приводит к некоторому ухудшению их воспламеняемости, но, с другой стороны, делает транспортировку и хранение этих видов топлива более безопасной. Содержание серы в биодизельных смесях значительно уменьшается с ростом содержания биодизельного топлива: от 50 м.д. в дизельном топливе до 27 м.д. в смеси В50. Использование таких биодизельных смесей  снижает содержание оксидов серы в выхлопных газах, что благоприятно сказывается на состоянии окружающей среды и здоровье человека. Использование новой каталитической системы позволяет снизить объем пены, образующейся при промывке биодизеля, что упрощает технологический процесс его синтеза. Благодаря отсутствию стадии нейтрализации применяемая каталитическая система может быть использована повторно после удаления промывной воды методом дистилляции.

биодизельное топливо, реакция переэтерификации, нормы ASTM, новая каталитическая система, цетановое число

1. Barman S.C., Kumar N., Singh R., Kisku G.C., Khan A.H., Kidwai M.M., et al. Assessment of urban air pollution and its health impact // Journal of Environmental Biology. 2010. Vol. 31. Issue 6. P. 913–920.

2. Janaun J., Ellis N. Perspectives on biodiesel as a sustainable fuel // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010. Vol. 14. Issue 4. P. 1312–1320. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.12.011

3. Meher L.C., Vidya Sagar D., Naik S.N. Technical aspects of biodiesel production by transesterification – a review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 10. Issue 3. P. 248–268. https://doi.org/10.1016/j.rser.2004.09.002

4. Igbokwe J.O., Nwufo O.C., Nwaiwu C.F. Effects of blend on the properties, performance and emission of palm kernel oil biodiesel // Biofuel. 2015. Vol. 6. Issue 1-2. P. 1–8. https://doi.org/10.1080/17597269.2015.1030719

5. Lotero E, Liu Y, lopez DE, Suwannakaran K, Bruce DA, Goodwin JG. Synthesis of biodiesel via acid catalysis. Industrial & Engineering Chemistry Research 2005;44(14):5353–5363. https://doi.org/10.1021/ie049157g

6. Shahid E.M., Jamal Y. A review of biodiesel as vehicular fuel // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2008. Vol. 12. Issue 9. P. 2484–2494. https://doi.org/10.1016/j.rser.2007.06.001

7. Kegl B, Pehan S. Influence of biodiesel on injection, fuel spray, and engine characteristics // Thermal Science. 2008. Vol. 12. Issue 2. P. 171–182. https://doi.org/10.2298/TSC10802171K

8. Nagarhalli M.V., Nandedkar V.M., Mohite K.C. Emission and performance characteristics of Karanja biodiesel and its blends in a C.I. engine and its economics // ARPN. Journal of Engineering and Applied Sciences. 2010. Vol. 5. Issue 2. P. 52–56.

9. Nwafor O.M.I. Emission characteristics of diesel engine operating on rapeseed methyl ester // Renewable Energy. 2004. Vol. 29. Issue 1. P. 119–129. https://doi.org/10.1016/S0960-1481(03)00133-2

10. Prasad T.H., Reddy K.H.C., Rao M.M. Performance and exhaust emissions analysis of a diesel engine using methyl esters of fish oil with artificial neural network aid // International Journal of Engineering and Technology. 2010. Vol. 2. Issue 1. P. 23–27. https://doi.org/10.7763/IJET.2010.V2.94

11. Carroll A., Somerville C. Cellulosic biofuels // Annual Review of Plant Biology. 2009. Vol. 60. P. 165–182. https//doi.org/10.1146/annurev.arplant.043008.092125

12. Krishnakumar J., Venkatachalapathy V.S.K., Elancheliyan S. Technical aspects of biodiesel production from vegetable oils // Thermal Science. 2008. Vol. 12. Issue 2. P. 159–169. https://doi.org/10.2298/TSCI0802159K

13. Garcez C.A.G., Vianna J.N.S. Brazilian Biodiesel Policy: Social and environmental considerations of sustainabilit // Energy. 2009. Vol. 34. Issue 5. P. 645–54. https://doi.org/10.1016/j.energy.2008.11.005

14. Марков В.А., Девянин С.Н., Мальчук В.И. Влияние качества процесса топливоподачи на экономические и экологические показатели транспортного дизеля // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2005. N 2. С. 78–102.

15. Марков В.А, Иващенко Н.А, Девянин С.Н, Нагорнов С.А. Сравнительный анализ показателей дизельного двигателя, работающего на смесях нефтяного дизельного топлива и растительных масел // Инженерный журнал: наука и инновации. Электронное научно-техническое издание. 2012. N 10. С 59–73. https://doi.org/10.18698/2308-6033-2012-10-391

16. Вальехо Мальдонадо П.Р., Девянин С.Н., Марков В.А., Бирюков В.В. Сравнительные испытания альтернативных топлив для дизельных двигателей // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. 2014. N 6. С. 59–72.

17. Марков В.А., Девянин С.Н., Семенов В.Г., Шахов А.В., Багров В.В. Использование растительных масел и топлив на их основе в дизельных двигателях. М.: ООО НИЦ «Инженер», ООО «Онико-М», 2011: 536 с.

18. Garcez C.A.G., Vianna J.N.S. Brazilian Biodiesel Policy: Social and environmental considerations of sustainability // Energy. 2009. Vol. 34. Issue 5. P. 645–654. http://doi.org/10.1016/j.energy.2008.11.005

19. Krisnangkura K. A Simple method for estimation of cetane index of vegetable oil methyl esters // Journal of the American Oil Chemical Society. 1986. Vol. 63. Issue 4. P. 552–553.

20. Milan L.S., Ronald W., Marvın R., Brıan R., Terry T. Application of 13C and 1H Nuclear Magnetic Resonance for the evaluation of cetane rating of middle distillates // Fuel Processing Technology. 1990. Vol. 26. P. 117–134.