Benzine Auto

45
CURS 3+4 BENZINE AUTO Benzinele sunt in mod normal amestecuri complexe de hidrocarburi cu 5+10 atomi de carbon in molecula, continand eventual eteri, cu 5-6 atomi de carbon in molecula si/sau alcooli cu pana la 5 atomi de carbon in molecula. Motorinele sunt, de obicei, amestecuri de hidrocarburi cu 11+20 atomi de carbon in molecula. Pot contine pana la 5% esteri. BENZINELE AUTO (55 – 200 0 C); benzinele folosite în aviaţie (40 – 180 0 C); benzinele de extracţie (65 – 120 0 C - folosite drept solvenţi); benzinele grele (125 – 200 0 C). La distilarea atmosferică a ţiţeiului rezultă benzină în procent de 22% de tipul: benzină uşoară (40-160 0 C) şi benzină grea (140 -200 0 C). Caracteristicile la care trebuie să răspundă benzinele pentru a putea fi folosite drept combustibil sunt: - puritatea lor (lipsa impurităţilor, apei, compuşilor cu sulf şi azot, conţinut minim de olefine ce pot polimeriza conducând la obturarea sistemelor de alimentare ale motorului) - compoziţia chimică şi stabilitatea - corozivitate scăzută Cele mai importante caracteristici de utilizare a benzinelor în circuitul energetic prevăzute prin standarde naţionale şi internaţionale sunt: - COMPOZIŢIA CHIMICĂ 1

description

benzine auto

Transcript of Benzine Auto

Page 1: Benzine Auto

CURS 3+4

BENZINE AUTO

Benzinele sunt in mod normal amestecuri complexe de hidrocarburi cu 5+10 atomi de

carbon in molecula, continand eventual eteri, cu 5-6 atomi de carbon in molecula si/sau

alcooli cu pana la 5 atomi de carbon in molecula.

Motorinele sunt, de obicei, amestecuri de hidrocarburi cu 11+20 atomi de carbon in

molecula. Pot contine pana la 5% esteri.

BENZINELE AUTO (55 – 2000C);

benzinele folosite în aviaţie (40 – 1800C);

benzinele de extracţie (65 – 1200C - folosite drept solvenţi);

benzinele grele (125 – 2000C).

La distilarea atmosferică a ţiţeiului rezultă benzină în procent de 22% de tipul: benzină

uşoară (40-1600C) şi benzină grea (140 -2000C).

Caracteristicile la care trebuie să răspundă benzinele pentru a putea fi folosite drept

combustibil sunt:

- puritatea lor (lipsa impurităţilor, apei, compuşilor cu sulf şi azot, conţinut minim de

olefine ce pot polimeriza conducând la obturarea sistemelor de alimentare ale motorului)

- compoziţia chimică şi stabilitatea

- corozivitate scăzută

Cele mai importante caracteristici de utilizare a benzinelor în circuitul energetic prevăzute

prin standarde naţionale şi internaţionale sunt:

- COMPOZIŢIA CHIMICĂ

Benzinele sunt produse petroliere lichide constituite din amestecuri de hidrocarburi lichide

uşoare cu limite de distilare între 20ºC şi max. 215ºC, provenite din procesele secundare

catalitice, de la stabilizarea fazei lichide de sondă şi din produşi oxigenaţi (alcooli, eteri). În

general, benzinele care provin de la distilarea primară a ţiţeiului au un conţinut ridicat în

hidrocarburi saturate. Conţin în mare parte n-parafine şi un conţinut redus de naftene şi

hidrocarburi aromatice.

Compoziţia procentuală în hidrocarburi a benzinelor

1

Page 2: Benzine Auto

Hidrocarbură Benzină auto

(cifra octanica-CO)

Benzină de aviaţie (CO)

75 90 98 91/96 100/130 115/145

Parafine 54-67 65-80 69-81 67-82 70-83 85

Naftene 20-30 14-27 10-11 6-25 12-20 7

Aromate 4-25 3-14 1-20 5-17 1-20 8

Olefine 1-4 0,8-4 1-3,5 0,5-3,5 0,5-3,5 1

- CIFRA OCTANICĂ

Benzinele obţinute în procesul de reformare catalitică prezintă cifră octanică ridicată şi

conţin preponderant izoparafine şi hidrocarburi aromatice. Cifra octanică reprezintă una din

caracteristicele de interes general şi este un indice convenţional ce dă informaţii privind

evaluarea proprietăţilor antidetonante ale carburanţilor utilizaţi la motoarele cu aprindere prin

scânteie. Prin cifra octanică se cunoaşte raportul de compresie maxim posibil al motorului

(raportul dintre volumul maxim şi cel minim în cilindrii motorului). Factorul de compresie

(comprimarea combustibilului) sau gradul de compresie şi limita de explozie a amestecului

benzină – aer determină randamentul motorului şi implicit consumul de benzină şi forţa

motorului. În funcţie de compoziţia benzinei se asigură o anumită valoare a cifrei octanice

care determină creşterea gradului de compresie şi scăderea consumului de benzină. Prin

arderea combustibilului rezultă produşi de oxidare (oxizi şi peroxizi) care prin aglomerare în

motor pot provoca explozii premature prin aprinderea amestecului carburant înainte ca

pistonul să-şi efectueze cursa până la capăt. Apare fenomenul de detonaţie care produce o

bătaie la capătul pistonului, însoţită de zgomot, de scăderea randamentului motorului şi uzura

prematură a acestuia. În funcţie de compoziţia chimică a benzinei se determină rezistenţa la

oxidare a hidrocarburilor prezente. N-parafinele, olefinele şi naftenele se oxidează mai uşor

decât hidrocarburile aromatice şi izoparafinele. Antidetonanţa sau valoarea detonantă a

benzinei se exprimă prin valoarea cifrei octanice care se încadrează în intervalul 0-100.

Recent, această scală s-a extins la valori mai mari de 100 (cifra de performanta) care se

determină prin calculul aditiv al antidetonaţiei.

2

Page 3: Benzine Auto

Motoarele moderne, caracterizate prin rapoarte de compresie mari, necesită combustibili cu

calităţi deosebite de ardere, adică benzine cu rezistenţă la detonaţie. Cifra octanică (CO) este

un criteriu de apreciere al calităţii antidetonante a benzinei in m.a.i., la un raport de

comprimare determinat.

Cifra octanică reprezintă conţinutul procentual (%vol) de izooctan (2,2,4- trimetil-pentan)

dintr-un amestec etalon (pe scara Edgar) de izooctan şi n-heptan, care se comportă la ardere,

în condiţii identice de încercare, similar cu benzina testată.

Metodele de laborator utilizate pentru aprecierea cifrei octanice sunt Research (COR) si

Motor (COM). Ambele metode de laborator utilizeaza un motor monocilindric de tip CFR-

ASTM, IT9-6, IT9-2M, IT9-2.

Cu cât valoarea cifrei octanice este mai mare cu atât benzina este mai rezistentă la detonaţie.

 Antidetonanţa şi implicit cifra octanică a benzinelor creşte în următoarea ordine: n-parafine

< naftene < izoparafine < hidrocarburi aromatice. Astfel, cele mai bune benzine

(antidetonante) sunt cele cu un conţinut ridicat în izoparafine şi hidrocarburi aromatice.

Convenţional, Hidrocarburile etalon faţă de care s-au stabilit valorile cifrei octanice (CO)

sunt n-heptanul (CO=0) şi izooctanul (2,2,4-trimetilpentan cu CO = 100). Pentru valori ale

cifrei octanice mai mari de 100, determinarea se face prin comparaţie cu izooctanul în care s-

au introdus în diferite proporţii tetraetilplumb, Pb(C2H5)4. În vederea creşterii cifrei octanice

şi a proprietăţilor antidetonante ale benzinelor, în practica industrială, s-au elaborat anumite

procese catalice: cracarea catalitică şi reformarea catalitică sau au fost concepuţi aditivi

antidetonanţi folosiţi prin adaos la benzinele existente, care captează radicalii peroxidici şi

înhibă aprinderea prematură a amestecului carburant. Dintre aditivi antidetonanţi cunoscuţi

sunt: tetraetilplumbul (adaos de până la 0,8mL/l în benzinele auto şi până la 1,5mL/l în

benzinele de aviaţie), tetrametilplumbul şi amestecul celor doi compuşi. Utilizarea derivaţilor

plumbului în benzine determină la arderea acestora formarea oxidului şi sulfatului de plumb

care măresc gradul de poluare al atmosferei. Plumbul dezactivează catalizatorul din filtrele

ataşate vehiculelor în scopul reţinerii gazelor de eşapament care au un conţinut sporit în

monoxid de carbon, oxizi de azot şi unele hidrocarburi nearse. Pentru economisirea

hidrocarburilor şi reducerea pe cât este posibil a efectului plumbului s-a recurs şi la alte

3

Page 4: Benzine Auto

variante prin introducerea în benzine a 5-20% metanol, etanol sau metil-terţ-butil-eter

(MTBE) cu ajutorul cărora s-a redus considerabil conţinutul în componenţi poluanţi: CO,

NOx, SO2 sau săruri de plumb. Tendinţa actuală în rafinării este de a modifica structura

chimică a benzinelor prin procese de izomerizare, alchilare şi aromatizare şi de a renunţa de

adaosuri.

Benzinele auto, cu cifra octanică ridicată, au componenţii de bază benzinele de la cracarea

catalitică (CC), reformarea catalitică (RC) şi benzina uşoară de la hidrocracare. Benzina de

cracare catalitică reprezintă mai mult de 50% din conţinutul unei benzine comerciale, deci

este un component de bază al benzinelor reformulate şi astfel prin calităţile ei influenţează

calitatea amestecului final.

- STABILITATEA LA OXIDARE a benzinelor este determinată de conţinutul în alchene

(olefine) şi se apreciază prin perioada de inducţie. Pentru determinarea acestei mărimi se

pune benzina în contact cu oxigenul la 100oC şi presiune de 6,7.105 N/m2 şi se măsoară timpul

până când scade presiunea oxigenului ca urmare a consumării lui în reacţiile de oxidare a

olefinelor. Acest timp se numeşte perioadă de inducţie şi sunt admise benzinele cu perioadă

de inducţie de 300 – 600 min.

- TOLERANŢA FAŢĂ DE APĂ. Cantitatea de apă care se poate dizolva în benzină

diferă în funcţie de calitatea benzinei, de temperatură, de adaosuri etc. Dacă benzina conţine

o cantitate mare de apă, aceasta se poate separa în fază lichidă (sau solidă la temperaturi

joase) împiedicând funcţionarea motorului. Cantitatea de apă tolerată de benzină scade odată

cu scăderea temperaturii determinând probleme de funcţionare a motorului şi de coroziune a

rezervorului precum şi a traseelor de combustibil mai ales pe timpul iernii.

- VOLATILITATEA reprezintă capacitatea de vaporizare a benzinei în condiţii date de

temperatură şi de presiune. Volatilitatea se apreciază pe baza presiunii de vapori, care

trebuie să fie cuprinsă între 5 .105 – 8.105 N / m2 şi pe baza curbei de distilare.

Curba de distilare se determină pe un volum de 100 ml de benzină, măsurând temperatura

pentru fiecare volum de 10 ml de benzină adus în stare de vapori ulterior condensat; cu datele

obţinute se trasează o curbă care reprezintă variaţia temperaturii funcţie de cantitatea de

benzină distilată, exprimată în procente de volum, Fig. 1. De regulă benzinele pentru

4

Page 5: Benzine Auto

autovehicule au temperatura iniţială de fierbere de aprox. 40oC şi temperatura finală de

fierbere de maxim 205oC. De pe curba de distilare se citesc temperaturile la care a distilat

10%, 50% respectiv 90% din volumul total de benzină, temperaturi notate cu T10, T50 şi T90.

Cu cât aceste temperaturi sunt mai mici cu atât benzina este mai volatilă. Temperatura

punctului de 10% reprezintă aptitudinea benzinei de pornire a motorului. Perioada de

încălzire a motorului este reflectată de valoarea T50 iar vaporizarea şi arderea integrală

precum şi consumul de carburant pot fi corelate cu T90 ca şi cu temperatura finală de fierbere. Benzina

cu volatilitate ridicată prezintă şi o serie de dezavantaje printre care pericolul de a forma dopuri de vapori şi tendinţa

de îngheţare a combustibilului, împiedicând alimentarea şi provocând astfel oprirea motorului.

 

 

Figura 1. Curba de distilare a

unui combustibil

 

Dacă benzina nu este suficient de volatilă, nu se evaporă integral, nu arde integral şi părţile

nearse diluează uleiul provocând o serie de efecte negative şi o uzură accentuată a motorului.

Se recomandă utilizarea benzinelor cu volatilitate mare în timpul iernii şi a celor mai puţin

volatile pe timp de vară. Compozitia fractionata (curba de distilare) se determina conform

SR ISO 3405/98 si ASTM D86 prin incalzirea unui volum de 100 mL combustibil intr-un

aparat special de distilare, la presiune atmosferica. Se noteaza temperatura initiala si finala de

fierbere si temperaturile de fierbere pentru fiecare 10 mL distilat care se noteaza simbolic cu

t10, t20, etc. Caracteristicile care sunt in mare masura reprezentative, sunt temperaturile t 10, t50,

t90 si punctul final de fierbere (PF), care dau informatii asupra proportiei de hidrocarburi

usoare, medii si respectiv grele din combustibil.

Cu datele obţinute se trasează o curbă care reprezintă variaţia temperaturii funcţie de

cantitatea de benzină distilată, exprimată în procente de volum, Fig. 1.

5

Page 6: Benzine Auto

Din datele curbei de distilare se poate calcula temperatura medie volumetrica de fierbere tmvf,

cu relatia 1:

(1)

in care ti este temperatura la care distileaza i % vol. de combustibil

In calculele tehnice mai putin precise tmvf se poate estima cu relatia:

(2)

Valorile maxime impuse de documentele lor de calitate, pentru benzinele auto, sunt, in

general, urmatoarele:

In figura 2 sunt prezentate curbele de distilare medii obtinute pe benzine si motorine

romanesti comercializate in perioada 2000-2002 - vara.

Fig.2.

Curba de distilare obtinuta conform celor mentionate anterior nu reprezinta fidel conditiile de

vaporizare ale benzinei in galeria de admisie. Pentru a aprecia mai corect volatilitatea reala a

benzinelor se foloseste metoda de distilare la echilibru in prezenta aerului, la care un amestec

6

Page 7: Benzine Auto

dozat de aer si benzina se introduce intr-o serpentina mentinuta la temperatura constanta. In

documentul de calitate al benzinei fara plumb (EN 228/1999) care exprima cerintele

europene in vigoare la aceasta data, pentru carburantii de acest tip, conditiile referitoare la

caracteristicile de volatilitate sunt exprimate intr-o maniera noua, in cadrul curbei de distilare

urmarindu-se, pentru 4 temperaturi de referinta, procentele evaporate (E70, E100, E150) ca

interval min-max, v/v (70°C, 100°C, 150°C si punctul final - PF) precum si indicele de

volatilitate.

Indicele de volatilitate, VLI, s-a dedus din incercari pe vehicule la cald. Din variatia presiunii

de vapori Reid (definita de EN 12 si respectiv de ASTM D323) in functie de procentul

evaporat la 70°C (E70) s-a ales panta pentru media ponderata a parcului cu functionare fara

probleme si au fost retinute pentru norme.

Indicele de volatilitate,VLI, este determinat cu formula:

unde: PVR este presiunea de vapori Reid; E70, %V evaporate la 70°C.

Curba de distilare si performantele motorului

Temperatura t10 la care distila 10% vol. benzina furnizeaza indicatii privind usurinta de

pornire la rece a motorului. Pentru pornirea motorului la temperaturi joase, in special la

motoarele cu carburator, este necesara o cantitate de vapori suficienta. Cu cat temperatura

ambianta (ta) si a motorului vor fi mai scazute, cu atat t10 trebuie sa fie mai mic.

Daca se cunoaste temperatura t10 si temperatura de inceput de distilare tid, temperatura

ambianta ta la care poate porni motorul echipat cu carburator poate fi estimata utilizand una

din formulele:

Limita superioara a t10 este determinata de posibilitatea formarii dopurilor de vapori in

conducta de alimentare.

In ceea ce priveste temperatura minima la care motorul automobilului poate porni, aceasta

este conditionata si de o serie de factori mecanici, de viscozitatea uleiului, de capacitatea

bateriei la temperaturi scazute si, in mai mica masura, de volatilitatea benzinei. Avand in

7

Page 8: Benzine Auto

vedere ca benzinei i se pot incorpora o serie de hidrocarburi volatile (butan, izopentan etc.),

se poate trage concluzia ca din punct de vedere al combustibilului pornirea la rece nu mai

este o problema, chiar la motoarele echipate cu carburator.

Temperatura de distilare a factorilor medii - tso, la care distila 50% din volum,

conditioneaza calitatea amestecului carburant la un motor incalzit si stabilitatea

functionarii motorului.

Cu cat t50 este mai redusa omogenizarea amestecului carburant se va face mai bine si vor fi

mai reduse:

• durata de incalzire a motorului;

• timpul de accelerare (accelerarea va fi mai usoara);

• consumul de combustibil in perioada incalzirii motorului.

Temperatura t90 care caracterizeaza fractiile grele din benzina este corelata cu

tempeatura minima a galeriei de admisie. Limitarea lui t90 si a temperaturii finale de

distilare este determinata de inconvenientul ca o cantitate mare de hidrocarburi greu volatile

poate ramane nevaporizata, ceea ce are ca urmare o alimentare neuniforma a cilindrilor, la

motoarele cu carburator, cresterea consumului specific de benzina si uzura motorului.

Benzina care trece in stare lichida in cilindri sufera transformari chimice in faza lichida si

arde incomplet, ceea ce contribute la formarea de depuneri carbonoase in camera de ardere.

Cantitatea de depuneri depinde de t90.

Fractiile grele nevaporizate patrunse sub forma de ceata fina spala pelicula de ulei de pe

oglinda cilindrului, creand posibilitatea aparitiei frecarii uscate intre cilindru, segmenti,

piston si patrunzand in baia de ulei il dilueaza, scazand viscozitatea si respectiv capacitatea

portanta a acestuia (fig.3).

8

Page 9: Benzine Auto

Fig.3- Curba de distilare a unei benzine si efectele care se obtin prin modificarea ei

Givrajul carburatorului

Formarea ghetii pe difuzorul, obturatorul si pulverizatorul carburatorului, in conditii de

temperatura ambianta (ta) relativ scazuta si umiditate ridicata, se explica prin scaderea cu 16-

210C a temperaturii pieselor mentionate, ca urmare a vaporizarii dinamice a benzinei (caldura

de vaporizare este absorbita din aerul invecinat si de la piesele carburatorului).

Pentru vaporizarea benzinei sunt necesare aproximativ 80 kcal/kg. La intrarea in carburator,

aerul incarcat cu vapori de apa poate ajunge la punctul de roua, cand apa condenseaza. Daca

partile metalice ale carburatorului sunt sub 00C, se produce depunere de gheata. Se poate

forma rapid destula gheata, astfel incat clapeta este repusa in pozitia de ralanti, motorul se

opreste.

Daca temperatura aerului ta = +4°C, dupa circa doua minute de la pornirea motorului

temperatura carburatorului poate scadea pana la -17°C, iar cand umiditatea relativa a aerului

este de 75 - 100%, este posibila aparitia givrajului.

Cand difuzorul are gheata (la turatii mari si regim stabilizat) se constata marirea

consumului de benzina si scaderea puterii motorului.9

Page 10: Benzine Auto

Astazi inlocuirea carburatoarelor prin dispozitive de injectie si incalzirea circuitelor de

alimentare au condus la disparitia aproape completa a givrajului la automobilele moderne.

Explicatia pentru unele cazuri de aparitie a givrajului este prezentata in figurile 4 si 5.

Fig. 4. – Influenta temperaturii atmosferice asupra inghetarii carburatorului in cursul

deplasarii automobilului, dupa pornire

Fig.5.- Influenta conditiilor atmosferice asupra aparitiei givrajului

A-zona cu risc de givraj; B- zona cu risc mediu de givraj; C- zona fara risc de givraj

10

Page 11: Benzine Auto

- Comportarea la ardere. Aprinderea amestecului carburant benzină – aer se realizează de

la scânteia electrică produsă de bujie. Dacă flacăra progresează treptat, cu o viteză mică de

20 – 50 m/s, consumându-se integral amestecul, are loc o combustie fără detonaţie sau o

ardere normală. În anumite condiţii de funcţionare a motorului şi dacă se utilizează

combustibili inadecvaţi, temperatura şi presiunea gazelor nearse existente în camera de

ardere pot determina autoaprinderea acestora în zona aflată înaintea frontului de flacără

corespunzător arderii normale. Amestecul carburant reacţionează cu viteză explozivă iar

presiunea provocată de degajarea bruscă de căldură acţionează asupra pistonului înaintea ca

acesta să-şi fi terminat cursa producând fenomenul de detonaţie. Motorul “bate” ca urmare a

vibraţiilor rapide ale masei de gaz din cilindri. Detonaţia se produce când în amestecul

carburant au loc reacţii de combustie foarte rapide, care determină deplasarea frontului de

flacără cu viteze foarte mari de 1500 – 3000 m/s şi se datorează oxidării hidrocarburilor cu

formare de compuşi foarte reactivi cum sunt peroxizii şi aldehidele. Cea mai mare inerţie la

detonaţie o prezintă hidrocarburile parafinice ramificate şi cele aromatice în timp ce n-

parafinele imprimă benzinei slabă rezistenţă. Fenomenul de detonaţie este absolut nedorit

deoarece determină creşterea consumului de combustibil, scăderea puterii şi a randamentului

acestuia, scăderea temperaturii gazelor de ardere (evacuare) care conţin negru de fum şi

scântei, creşterea temperaturii pistoanelor şi a supapelor de evacuare şi uzura accentuată a

motorului.

- CONŢINUTUL DE SULF

Un alt aspect legat de protecţia mediului în industria petrolului se referă la conţinutul total al

sulfului în produsele petroliere finite. Sulful este prezent în benzine prin conţinutul ridicat în

mercaptani, R-SH (sulful coroziv), care pot degrada cilindrul motorului şi al disulfurilor şi

polisulfurilor (sulful necoroziv) care reduc efectul adaosului de aditivi antidetonanţi. După

arderea benzinelor în motoare, compuşii sulfului se transformă în dioxid şi trioxid de sulf

care în prezenţa vaporilor de apă pot forma urme de acizi ce produc efecte de coroziune la

nivelul sistemelor de eşapare al gazelor în atmosferă. În prezent s-a redus considerabil

conţinutul în sulf al benzinelor (benzine EURO 5), care au un conţinut în sulf mai mic de 15

ppm. Drept inhibitori de coroziune se folosesc sulfonaţii de amoniu şi anumiţi compuşi

11

Page 12: Benzine Auto

anorganici ai fosforului. Poluarea continuă a atmosferei cu gazele de eşapament: SO2, NOx,

CO, hidrocarburi nearse şi alţi compuşi ce provin din aditivarea benzinelor, au impus

introducerea pe circuitul gazelor a unor sisteme catalitice de oxidare a monoxidului de

carbon şi a resturilor de hidrocarburi, cât şi reducerea oxizilor de azot în vederea diminuării

efectelor poluante nedorite.

- PRESIUNEA DE VAPORI

Presiunea reala de vapori este presiunea absoluta exercitata de gazele produse prin evaporare

din masa lichidului la atingerea starii de echilibru intre faza lichida si faza gazoasa a

produsului respectiv. La o anumita stare un produs petrolier creeaza si elibereaza gaze, la o

alta stare apare tendinta ca o parte din vapori sa se redizolve in masa lichidului de

provenienta. Pentru un produs pur presiunea reala de vapori depinde numai de temperatura

acestuia, pentru un amestec de doua sau mai multe produse, presiunea reala de vapori

depinde atat de temperatura cat si de volumul spatiului in care se produce vaporizarea;

Presiunea de vapori saturati sau presiunea de vapori Reid (PVR) - Reid vapour pressure- este

o caracteristica stabilita in maniera standard cu aparatul ce-i poarta numele si se determinata

in conditii standard cu ajutorul aparatului Reid la 1000F (37,80C) in timp de 20 de minute la

un raport gaz-lichid 4/1 (lichidul fiind 1/5 din volum). Valoarea citita la un manometru

reprezinta PVR.

Specificaţii de calitate ale benzinelor fabricate în România

Legat de specificaţiile de calitate ale combustibililor, România s-a mişcat relativ rapid,

normele europene fiind deja aplicate în rafinăriile româneşti. Guvernul a aprobat o serie de

norme prin care sunt devansate termenele de la care va fi obligatorie comercializarea unor

carburanţi ce răspund normelor europene Euro 4. Potrivit actului normativ, pe lângă alte

prevederi, începand cu 1 ianuarie 2005 - şi nu de la 1 ianuarie 2007, cum se prevedea iniţial,

s-a admis introducerea pe piaţă numai a benzinei fără plumb care are un conţinut de sulf de

maxim 50 părţi pe milion (ppm) şi un conţinut de hidrocarburi aromate de cel mult 35%,

conform standardului Euro 4, iar din 2008-2009 a aparut benzina Euro 5.

De asemenea, în conformitate cu standardul naţional SR EN 228/1997- la benzine, se

specifica ca începând cu 1 ianuarie 2005, importurile vor fi limitate. Specificaţiile de calitate

12

Page 13: Benzine Auto

impuse benzinei fabricate în prezent în România sunt prezentate în tabelul 1. De asemenea

trebuie menţionat faptul că începând cu 2007, emisiile datorate motoarelor auto trebuie sa fie

reduse considerabil.

În prezent, pe piaţa mondială a benzinelor auto normele restrictive privind controlul emisiilor

poluante conduc la obţinerea de benzine neetilate, dar cu o calitate octanică superioară -

benzina EN 228, ale cărei condiţii de calitate sunt prezentate în tabelul 2.

Compoziţia rezervoarelor cu benzină din Europa şi America de Nord se află într-o continuă

tranziţie. Specificaţiile stringente pentru sulf impuse de regulamentele Auto Oil II (Europa)

şi Tier II (S.U.A.), combinate cu presiunile legate de mediu asupra MTBE vor avea un

impact dramatic asupra cifrei octanice a benzinei. Specificaţiile pentru benzină au suferit

numeroase schimbări de la perioada plumbului din S.U.A. de la sfărşitul anilor ’70.

Tabelul 1. Specificaţii tehnice ale carburanţilor pe piaţă destinaţi vehiculelor echipate

cu motor cu aprindere prin scânteie de la 1 ianuarie 2005. Tipul: Benzină

Specificaţia Unităţi Limite Metode de testare

Min. Max.

Cifra octanică Research - 95 - EN 25164

Cifra octanică Motor - 85 - EN 25163

Presiune de vapori, Reid,

vara

kPa - 60 EN 12

Distilare ASTM

Vaporizat la 100ºC

Vaporizat la 150ºC

% vol.

% vol.

46,0

75,0

-

-

EN ISO 3405

Analiza hidrocarburilor

Olefine

Aromate

Benzen

% vol.

-

-

-

18,0

42,0

1,0

SR 13474

Conţinutul de oxigen % masă - 2,7 EN 1601

13

Page 14: Benzine Auto

Compuşi oxigenaţi

metanol (trebuie adăugaţi

agenţi de stabilizare)

etanol (ar putea fi adăugaţi

agenţi de stabilizare)

alcool izopropilic

alcool terţbutilic

alcool izobutilic

eteri C5 sau mai grei

Alţi compuşi oxigenaţi

Vol. %

- 3

5

10

7

10

15

10

EN 1601

EN 13132

Conţinut de sulf mg/kg

-

50

10

SR ISO 14596

SR ISO 24260

SR ISO 8754

Conţinut de plumb g/l - 0,005 EN 237

Tabelul 2. Condiţii tehnice pentru benzina EN 228

CaracteristicaValoare

Cifra octanica Research(COR)min 95

Cifra octanică Motor(COM)min 85

Conţinutul de Pb,mg/lmax 5

Densitate la 150C, Kg/m3 720-775

Conţinutul de sulf,mg/kg,max 150

Stabilitatea la oxidare, min min 360

Conţinutul de gume, mg/100ml 5

14

Page 15: Benzine Auto

Aspect Limpede si transparent

Tipuri de hidrocarburi conţinute, %

Olefine

Aromatice

max 18,0

max 42,0

Continutul de benzen, %max 1

Distilate

Evaporat la 700C : - vara

- iarna

20-48

22-50

Evaporat la 1000C,% :-vara

-iarna

46-71

46-72

Evaporat la 1500C,%,min :-vara

-iarna

75

75

Punct final de fierbere,0Cmax 210

Reziduu la distilare,% max 2,0

Presiune de vapori,VP,(KPa) -vara

-iarna

45-60

60-90

Indice de volatilitate,max(VLI)

-vara

-iarna

1000

1250

Conţinutul de O2, % max 2,7

Conţinutul de compuşi oxigenati,%max :

-Etanol 3

-Etanol 5

-alcool izopropilic 10

-alcool izobutilic 10

-alcool terţ-butilic 7

-eteri 15

-alţi compuşi oxigenati 10

15

Page 16: Benzine Auto

Obţinerea benzinelor comerciale auto

De obicei, procesele de prelucrare a ţiţeiului nu conduc direct la obţinerea produselor

comerciale, finite. Realizarea calităţii combustibililor comerciali implică o serie de operaţii

complexe – reformularea propriu – zisă – care constau în selecţionarea componenţilor şi

amestecarea lor în proporţiile necesare, încorporarea aditivilor specifici, controlul

caracteristicilor fizico – chimice şi, eventual, urmărirea şi verificarea performanţelor

produsului final. Componenţii care se utilizează pentru fabricarea produselor petroliere prin

amestecare, se pot împărţi în componenţi de bază, de corecţie şi aditivi. Un produs comercial

se obţine prin amestecarea următoarelor materiale:

a) componenţi de bază în proporţie mai mare de aprox. 60 %;

b) componenţi de corecţie în proporţie mai mică de 40%;

c) aditivi în proporţie mai mică de 1%.

Amestecarea celor trei categorii de componente de fabricare a unui produs se realizează

industrial în instalaţii speciale de amestecare, iar în rafinăriile integrate, moderne actuale prin

optimizarea reţetelor de amestec şi aplicarea automatizată, computerizată a acestor dozaje.

Componenţi de corecţie

Componenţii de corecţie se adaugă în benzina finită în scopul îmbunătăţirii anumitor

proprietăţi cum ar fi: compoziţia fracţionară, presiunea de vapori sau cifra octanică.

Fabricarea benzinelor finite utilizează componenţi de corecţie pentru creşterea tensiunii de

vapori, creşterea cifrei octanice şi asigurarea compoziţiei fracţionare a benzinei pe întreaga

curbă de distilare.

Corectarea tensiunii de vapori se face cu butan (n-C4H10) sau izopentan (i-C5H12).

Corectarea cifrei octanice se poate realiza cu produse de la izomerizarea produselor uşoare

C5, C6, C7, cu alchilatele şi componenţii aromatici: toluen, alchil benzeni superiori, fracţie C 9

de la RC şi compuşi oxigenaţi (alcooli, eteri etc.)

Izopentanul (2 metilbutan) se obţine din diverse procese (RC, CC, HC, izomerizare).

Compoziţia izopentanului tehnic depinde de precizia rectificării utilizate pentru separarea lui.

Tensiunea mare de vapori a izopentanului limitează adăugarea lui la 5 – 20%; se adaugă şi în

benzina de aviaţie deoarece nu reduce prea mult tensiunea de vapori.

16

Page 17: Benzine Auto

Benzina de polimerizare rezultă prin polimerizarea fracţiei de hidrocarburi nesaturate C4

sau chiar a fracţiei C3 – C4 obţinându-se benzină cu cifră octanică de amestec foarte ridicată

(90 – 135). Susceptibilitatea la etilare a benzinei de polimerizare este foarte mică (1 – 2

unităţi octanice).

Benzina de izomerizare. Izomerizarea fracţiei C5 – C6 într-o singură treaptă conduce la o

creştere uşoară a cifrei octanice. Dacă se lucrează cu recirculare, se obţine o benzină de

izomerizare cu cifră octanică 93 – 94, care se utilizează drept component de amestec cu

benzina de RC pentru corectarea CO şi a curbei de distilare.

Benzina de alchilare. Alchilarea izobutanului cu olefine C2 – C5 este aplicată pentru

obţinerea unui component care are stabilitate superioară, cifră octanică ridicată (89 – 98),

susceptibilitate mare, presiune de vapori scăzută şi o sensitivitate scăzută. De asemenea,

alchilatul nu conţine hidrocarburi aromatice sau olefinice şi nici sulf, componenţi ce ar

necesita măsuri suplimentare de tratare impuse de restricţiile de mediu. Proprietăţile unui

asemenea component de corecţie rezultat dintr-o instalaţie tipică de alchilare sunt prezentate

în tabelul 3.

Tabelul 3. Proprietăţile alchilatului

Densitatea relativă, d15 615 6

,,

COR

COM

Tensiunea de vapori Reid, bar

0,710

97,6

94,4

0,4

Curba de distilare ASTM D 86, C

Iniţial 32

t10% 72

t50% 106

t70% 110

t90% 126

Temperatura finală 198

17

Page 18: Benzine Auto

se măreşte densitatea, vâscozitatea şi tensiunea superficială a benzinelor ceea ce are ca

rezultat modificarea condiţiilor de funcţionare a motorului. Astfel se micşorează admisia şi

se măreşte diametrul picăturilor de combustibil pulverizat;

se schimbă compoziţia fracţionară a benzinelor, crescând masa moleculară şi micşorându-

se gradul de vaporizare şi astfel se înrăutăţesc proprietăţile la pornire şi condiţiile de ardere

în motor;

creşte într-o anumită măsură căldura latentă de vaporizare a benzinei ceea ce duce la o

scădere mare a temperaturii în conductele de benzină datorită vaporizării;

se accentuează caracterul toxic ale benzinei, iar mirosul ei este afectat;

se schimbă cantitatea de aer teoretic necesară pentru arderea completă;

se măreşte higroscopicitatea benzinelor şi, asociat cu aceasta, pericolul depunerii de

cristale de gheaţă din benzină la temperaturi joase ale aerului;

se măreşte tendinţa de formare a funinginii ce stimulează autoaprinderea.

Compuşii organici oxigenaţi. Combustibili de corecţie promiţători, prin prisma

posibilităţilor corelării proprietăţilor cu cerinţele motorului ca şi a posibilităţilor de obţinere,

stocare şi distribuţie, sunt compuşii organici oxigenaţi ca alcoolul metilic şi etilic, eterul

izopropilic, MTBE (metil-terţ-butil-eter), ETBE (etil-terţ-butil-eter), TAME (terţ-amil-metil-

eter), DIPE (di-izo-propil-eter), cetonele etc., care sunt utilizaţi pentru creşterea cifrei

octanice. Comportarea acestor componenţi în amestec diferă între ei, în special, în ceea ce

priveşte CO, volatilitatea, curba de distilare şi căldura de vaporizare (Tabelul 4).

Tabelul 4. Proprietăţi fizice ale benzinei şi ale unor compuşi oxigenati

Metano

l

Etanol MTBE TAME Benzină

Densitatea, d15 615 6

,,

Oxigen, % masă

Temp. de fierbere,º C

Raportul stoechiometric

0,

79

6

50

0,794

35

78

0,746

18

55

0,770

16

86

0,72 – 0,780

20 – 200

18

Page 19: Benzine Auto

aer/combustibil

Căldura netă

de combustie (MJkg-1)

COR

COM

65

6,5

:1

19,

93

11

4

9

5

9:1

27,69

111

94

11,7:

1

35,11

117

101

11,91:

1

37,62

112

99

14,7:1

42,64

91 – 97

82 – 87

În tabelul 5 sunt prezentate cifrele octanice ale componenţilor utilizaţi pentru fabricarea

benzinelor comerciale

Tabelul 5.Cifrele octanice ale unor componenţi de benzină auto

Tip de bază COR COM

Butan 95 92

Izopentan 92 89

Benzină uşoară 68 67

Reformat de presiune medie 94 85

Reformat de presiune joasă 99 88

Reformat greu (iniţial 110 C) 113 102

Benzină totală de CC 91 80

Benzină uşoară de CC 93 82

19

Page 20: Benzine Auto

Benzină grea de CC (iniţial 110 C) 95 85

Alchilat 95 92

Izomerizat 85 82

Dimersol (oligomerizare olefine uşoare) 97 82

MTBE 115 99

ETBE 114 98

Aditivi pentru îmbunătăţirea cifrei octanice

Aditivii reprezintă acele substanţe sau amestecuri de substanţe care adăugate, de obicei în

cantităţi mici produselor, îmbunătăţesc sensibil anumite proprietăţi şi pot conferi altele noi

(tabelul 6) .

Aditivii protejează combustibilii de acţiunea agenţilor fizico-chimici cu care vin în contact,

protejează motorul de produsele rezultate în timpul funcţionării, conferă proprietăţi

funcţionale noi combustibilului. Pentru a-şi exercita rolul, ei trebuie să aibă eficacitate mare

la concentraţii mici, să fie solubili în combustibili şi insolubili în apă, să prezinte stabilitate

termică, să ardă complet, fără reziduuri, să nu fie toxici şi să nu formeze produşi de ardere

toxici, să fie rentabili, uşor de procurat şi de depozitat etc.

Compoziţia carburanţilor pentru motoare este într-un proces continuu de evoluţie atât în ceea

ce priveşte performanţele cât şi în respectarea restricţiilor de mediu. O importanţă aparte în

asigurarea acestor noi cerinţe o au şi aditivii. Pentru benzine aceştia sunt:

* aditivi pentru îmbunătăţirea cifrei octanice

* aditivi antioxidanţi;

* aditivi dezactivatori ai metalelor;

* aditivi anticorozivi şi inhibitori de ruginire;

* aditivi antiîngheţ;

* aditivi depresanţi ai punctului de congelare;

* aditivi detergenţi;

* aditivi dispersanţi.

20

Page 21: Benzine Auto

Tetraetilplumbul (TEP), Pb(C2H5)4, unul dintre aditivii antidetonaţie foarte larg utilizat, este

un lichid incolor, cu miros dulceag, mai dens decât apa, solubil în benzine şi insolubil în apă.

Este foarte toxic, acţionând asupra sistemului nervos central. El se adaugă în benzină în

proporţie de 0,12%. Oxizii plumbului sunt nevolatili şi greu solubili în benzină, putându-se

depune pe pereţii cilindrilor, pe supape, pe bujii determinând uzura acestora. Pentru a

preîntâmpina aceste efecte, TEP se amestecă cu derivaţi halogenaţi, R-X (dicloretan Cl2C2H4,

dibrometan, Br2C2H4, dibrompropan Br2C3H6) care la peste 870oC transformă oxizii

plumbului în halogenuri volatile, evacuându-se în gazele de eşapament. Amestecul TEP – R-

X poartă numele de lichid etilic sau etilfluid iar benzinele care-l conţin se numesc benzine

etilate.

Întrucât plumbul şi derivaţii săi sunt toxici şi poluanţi s-a urmărit înlocuirea TEP cu alţi

antidetonanţi netoxici în benzinele fără plumb. Cu mare succes se utilizează metil-

terţbutileter (MTBE) sau amestecuri antidetonante nepoluante cum sunt cele pe bază de

alcool metilic, alcool etilic, alcool terţbutilic sau alcool izopropilic. În cazul aditivilor

menţionaţi cantitatea adăugată este însă semnificativ mai mare. Alţi aditivi din clasa

carbonililor sunt alternativ utilizaţi, fiind eficace în concentraţii foarte mici, având însă şi un

cost ridicat.

Tabelul 6. ADITIVI PENTRU BENZINE

Tipuri de aditivi Substanţa activă Acţiune

Antidetonanţi Hidrocarburi cu CO mare;

Pb(C2H5)4, Pb(CH3)4, Fe(CO)5,

Se(C2H5)2, Sn(C4H9)4, CH3I,

Amine aromatice,

Metil-terţbutil-eter (MTBE)

Măresc CO a benzinelor,

preîntâmpină fenomenul de

detonaţie

Antioxidanţi

(inhibitori         de

oxidare)

Fenoli (2,6-dibutil 4-metil fenol),

Amine, Aminofenoli (N,N’-

dibutil p-aminofenol)

Încetinesc procesul de oxidare

prin micşorarea numărului de

radicali liberi formaţi în timpul

oxidării

Anticorozivi Amoniac (NH3), amine primare Anihilează acţiunea corozivă a

21

Page 22: Benzine Auto

(R-NH2), săruri de amoniu (NH4+),

azotaţi (NO3-), carbo-naţi alcalini

(Na2CO3), alcooli alifatici (R-

OH), acizi graşi

compuşilor din benzină

Împotriva formării

depunerilor

Compuşi organici ai borului şi

aluminiului; Fosfaţi organici

(metil-etilfosfat, (CH3)3PO4, 

tricrezil-fosfat)

Transformă depunerile de C şi

Pb în particule  fine, uşor

antrenabile în gazele de ardere

Dezactivatori ai

metalelor

Derivaţi ai oxichinoleinei

Baze Schiff

Înlătură metalele Co, Fe, Ni, V,

Cr, Mn, Cu formand chelaţi

Degivranţi

anticongelanţi

Alcooli inferiori (R-OH),

Dimetilformamida,

(HCON(CH3)2), Eteri ai glicolului

Împiedică depunerea gheţii pe

carburator ca urmare a

evaporării benzinei.

Preîntâmpină îngheţarea apei.

Antistatici Metil-vinilpiridina

Diizopropilsalicilat de calciu

Măresc conductibilitatea

electrică a benzinei

Bactericizi Crezoli, aminofenoli, naftoli,

compuşi ai borului

Distrug bacteriile din

rezervoare

Tehnologiile noi de prelucrare a produselor petroliere, cum ar fi hidrocracarea, hidrofinarea

şi hidrotratarea, asociate cu tendinţa eliminării benzinei etilate ca şi dezvoltarea de

combustibili noi, fără plumb, au modificat cererea de aditivi şi se estimează în viitor chiar o

utilizare la scară mai mare. Cu foarte rare excepţii, în prezent nu se mai fabrică produse

22

Page 23: Benzine Auto

petroliere finite fără aditivi. Se poate discuta despre familii de aditivi care deja au fost

fabricate şi comercializate, şi nu de produse de serie mică.

Aspecte privind utilizarea compuşilor organici oxigenati drept combustibili auto

Cresterea necesarului de combustibili petrolieri si a costurilor acestora in perspectiva anului

2012, caracterul neregenerabil si repartizarea neuniforma a rezervelor de petrol pe glob,

precum si restrictiile impuse de conservanea mediului ambiant, au impulsionat cercetarile

desfasurate in vederea obtinerii si utilizarii unor noi surse de combustibili neconventionali,

care sa permita substituirea, cel putin partiala a benzinelor si motorinelor clasice.

Preocuparile existente pe plan mondial in acest scop vizeaza, in special, urmatoarele cai:

obtinerea de combustibili pe baza de hidrocarburi rezultate din sisturi bituminoase si

nisipuri asfaltice;

utilizarea gazelor naturale drept combustibili auto;

obtinerea benzinelor sintetice prin chimizarea gazelor naturale, a carbunelui si a

biomaselor;

fabricarea de benzine sintetice pe baza de metanol, etanol si chiar direct din biomase;

obtinerea de carburanti de biosinteza prin cultivarea de ,,plante energetice”;

utilizarea hidrogenului ca viitor combustibil auto;

utilizarea de compusi organici oxigenati.

Compuşii organici oxigenaţi — carburanţi pentru motoarele cu aprindere prin scânteie

(MAS)

Necesitatea reducerii consumului de combustibili auto clasici, precum şi a diminuării

nivelului poluanţilor emişi în atmosferă prin arderea combustibililor în motoare cu ardere

internă, au stimulat cercetările privind utilizarea compusilor organici oxigenaţi pentru

alimentarea mijloacelor de transport. În prezent, sunt elaborate la scară industrială

următoarele variante de substituţie totală sau parţială a benzinei clasice cu compuşi organici

oxigenaţi:

1. Alimentarea motoarelor auto cu alcooli puri (metanol, etanol, terţ-butanol, etc.);

2. Funcţionarea vehiculelor cu amestecuri de alcooli, în proporţii diferite;

23

Page 24: Benzine Auto

3. Utilizarea compuşilor organici oxigenaţi de tip alcooli, eteri, esteri, etc. în amestec cu

benzine;

4. Conversia alcoolilor (metanol, etanol) şi a uleiurilor vegetale în benzine sintetice;

Prin introducerea de alcooli în benzine se îmbunătăţeşte considerabil calitatea octanică a

acestora şi simultan se obţine o scadere notabila a concentraţiei de noxe din gazele emise.

În acelaşi timp, prin adaugarea de alcooli se poate diminua sau elimina total Pb din benzinele

comerciale.

Una din caile importante de substituire a benzinelor clasice o reprezintă transformarea

chimică a Me-OH şi Et-OH în benzine sintetice cu CO ridicate.

Etanolul poate fi transformat în benzină sintetică prin conversie catalitică. Catalizatorii

utilizaţi transformă etanolul în benzină la temperaturi de 300-4000C, presiuni de 1-5atm. şi

viteze volumare în intervalul 0,6-1h-1, cu randament mai mare de 95%.

Carburanţi auto pe baza de benzine, alcooli şi eteri

Dificultatile legate de utilizarea integrala a alcoolilor, drept carburanti pentru alimentarea

motoarelor auto au condus la solutii intermediare, care permit folosirea acestora in amestec

cu benzina, astfel incat modificarile aduse automobilelor sa fie minime, iar motoarele

acestora sa poata functiona atat cu amestecuri de benzina si alcooli, cat si numai cu benzine.

Un interes deosebit il prezinta metanolul, etanolul, tert. butanolul, produsii de fermentatie

acetono-butilica prin introducerea de alcooli in benzine, se imbunatateste considerabil

calitatea octanica a acestora si, simultan, se obtine o scadere notabila a cocentratiilor de noxe

din gazele emise. Influenta alcoolilor asupra raportului COR / COM al unor benzine de baza

neetilate este redata in figura 2.

24

Page 25: Benzine Auto

Figura 2. Influenta adaugarii alcoolilor asupra cifrelor octanice COM si COR ai unor

benzine de bază

a. influenta alcoolilor Me-OH si Et-OH asupra parametrului COR al benzinei nr.3;

b. influenta alcoolilor asupra parametrilor COM ai benzinelor nr.1 si nr.2.

Se poate remarca faptul ca, dintre alcoolii enumerati, metanolul are influenta cea mai ridicata

asupra COR, determinind cresteri notabile ale nivelului octanic al benzinelor. Comportarea

metanolului este, in schimb, mai putin satisfacatoare in privinta factorului COM al

amestecului. Etanolul, desi este caracterizat prin aceeasi valoare proprie COR, are o influenta

mai redusa asupra nivelului octanic al amestecurilor.

O alta dificultate, intampinata la utilizarea amestecurilor benzine—alcooli in calitate de

carburanti auto, este determinata de toleranta redusa fata de apa a acestora. Practic,

combustibilii petrolieri contin intotdeauna, chiar la iesirea din rafinarie, urme de apa (50—80

ppm) care sporesc in cursul diferitelor etape de depozitare (cisterna, depozit, rezervorul

statiei de alimeritare, rezervorul vehiculului etc.), precum si in functie de anotimp, ajungand

pana la 700 ppm.

Toleranta fata de apa a amestecurilor benzine-alcooli este dependenta de temperatura, de

natura si concentratia alcoolului si de continutul in hidrocarburi aromatice al benzinelor.

Toleranta fata de apa a amestecurilor benzine-alcooli (metanol, etanol) se imbunatateste

considerabil prin cresterea continutului de hidrocarburi aromatice din benzina.

Imbunatatirea tolerantei fata de apa a amestecurilor de benzinei si alcooli.

Toleranta fata de apa a amestecurilor benzine—metanol poate fi imbunatatita semnificativ

prin introducerea unor cosolventi de tipul: hidrocarburi aromatice, alcooli superiori (n-

butanol, i-butanol, fractii de ulei de fuzel), eteri (MTBE, TAME etc.), esteri si alti compusi

organici.

Dificultati intampinate la utilizarea alcoolilor in motoarele cu aprindere prin scanteie

Analiza proprietatilor fizico-chimice ale produsilor organici oxigenati de tip alcooli

evidentiaza o serie de diferente considerabile fata de combustibilii lichizi de origine

petroliera. Utilizarea eficienta a alcoolilor in calitate de combustibili impune, in consecinta,

25

Page 26: Benzine Auto

modificari de ordin constructiv si privind reglarea motoarelor, atat pentru atenuarea unor

influente negative, cat si pentru valorificarea unor proprietati favorabile.

Dintre problemele principale care se ridica la utilizarea alcoolilor drept combustibili ca atare

in motoarele cu aprindere prin scanteie se pot enumera:

tendinta de reducere a puterii efective la un debit constant de alcooli, ca urmare a

puterii calorifice mai reduse a acestora, comparativ cu benzina (la arderea metanolului se

degaja o cantitate din energie cu circa 50% mai mica decat in cazul arderii unei cantitàti

echivalente de benzina, iar prin arderea etanolului rezulta doar 66% din energia degajata la

ardenea benzinei); prezenta oxigenulni in structura moleculara a alcoolilor asigura, pe de alta

parte, micsorarea necesanului de oxigen pentru ardere, astfel incat, in ansamblu, puterea

calorifica a amestecului combustibil-aer, raportata la volumul de amestec, este putin

modificata (metanol necesita cu 44% mai putin aer pentru combustie, comparativ cu benzina,

iar etanolul — doar 6l% din aerul necesar arderii benzinei); prin urmare, se poate asigura

mentinerea neschimbata a puterii motorului cu o cilindree data, prin marirea corespunzatoare

a debitului de combustibil (pentru mentinerea razei de actiune a automobilului trebuie marita,

totodata, capacitatea rezervorului de combustibil); .

dificultatea pornirii la rece, determinata de presiunea redusa de vapori la temperaturi

joase; in cazul utilizarii alcoolilor puri, pornirea la rece poate fi solutionat prin folosirea de

combustibili auxiliari (benzina sau gaz petrolier lichefiat) sau ameliorarea pulverizarii

(metanolul necesita pentru vaporizare de 3,7 ori mai multa caldura, iar etanolul — de 2,6 ori,

comparativ cu benzina);

tendinta de inrautatire a vaporizarii in sistemul de admisie la motoarele cu carburator,

determinata de valorile ridicate ale caldurilor de vaporizare ale alcoolilor si care necesita

reproiectarea sisternului de admisie;

tendinta de crestere a frecventei incidentelor survenite la functionarea motorului la

cald ca urmare a formarii dopurilor de vapori si a emisiilor de alcooli (punctele de fierbere

ale alcoolilor fiind coborate, cornparativ cu benzina);

26

Page 27: Benzine Auto

calitati defavorabile de ungere, determinate de viscozitatea redusa a alcoolilor si care

afecteaza direct cuplurile de frecare,in primul rand la nivelul pompei si in sectiunea de inalta

presiune a instalatiei de alimentare;

incompatibilitatea compuilor organici si, indeosebi, a alcoolilor cu uleiul de ungere si

cu materiale de tipul elastomerilor, cu care acestia vin in contact nemijlocit; .

coroziunea, determinata de alcooli si, de asemenea, de atacul chimic direct al unor

compui specifici, rezultati in cursul arderii;

toxicitatea alcoolilor si, indeosebi, a metanolului; metanolul poate patrunde in

organism pe cale respiratorie, digestiva si cutanata, provocand, in general, intoxicatii cu

efecte grave, care depind de conditiile expunerii si de susceptibilitatea individuala;

concentratia limita de vapori de metanol in atmosfera, admisa la o expunere continua timp de

8 ore pe zi, este de 2600 mg/m3; efecte fiziologice pot, insa, interveni si prin expunere la

concentratii de 1,71—1,46 mg Me—OH/m3.

Modificări constructive ale MAS alimentate cu alcooli

Pentru ca motoarele ce echipează mijloacele de transport actuale sa poata functiona cu

metanol sau etanol, se impun o serie de modificari constructive. Cateva dintre acestea sunt

prezentate in continuare.

In cazul motoarelor alimentate cu alcooli (metanol, etanol), datorita caldurii de vaporizare

ridicate a alcoolului are loc o racire intensa a amestecului aer—carburant, situatie care

conduce la formarea unei pelicule de alcool pe peretii traseului de admisie. Ca urmare a

repartizarii neuniforme a amestecului in cilindrii, arderea va fi incompleta. Pentru eliminarea

acestui dezavantaj, colectorul de admisie trebuie racordat la circuitul de racire al motorului

sau la traseul de evacuare a gazelor arse. In acest fel, transferul de caldura de la peretii

fierbinti ai camerei de ardere si ai cilindrului este suficient de mare pentru a asigura

vaporizarea rapida a alcoolului si pentru realizarea unui amestec omogen in cilindri.

Utilizarea alcoolilor drept combustibili pentru motoarele cu ardere interna (MAS) implica si

o adaptare corespunzatoare a echipamentului de alimentare. Datorita continutului ridicat de

oxigen din moleculele de alcooli, debitul de aer necesar pentru arderea stoechiometrica este

de circa doua ori mai mic in raport cu debitul corespunzator carburantului clasic, benzina. In

27

Page 28: Benzine Auto

consecinta, sistemul de formare a amestecului carburant trebuie modificat. Astfel, este

necesar sa se mareasca diametrele jicloarelor de combustibil (jiclorul principal, jiclorul de

sarcina si jiclorul de mers in gol) si, respectiv, sa se micsoreze diametrul jiclorului de aer.

Datorita puterii calorifice reduse a alcoolilor, comparativ cu benzina, consumul de

combustibil al motorului alimentat cu metanol este, practic, dublu. Pentru asigurarea unei

autonomii de circulatie echivalente a autovehiculului echipat cu un astfel de motor,

capacitatea rezervorului de combustibil trebuie marita in mod corespunzator.

La proiectarea si constructia sistemului de stocare a alcoolilor la bordul autovehiculului

trebuie sa se ia in considerare proprietatile acestor combustibili, toxicitatea vaporilor de

metanol, efectul corosiv al carburantului asupra pieselor metalice, inclusiv posibilitatea

separarii fazelor alcool-combustibil conventional in prezenta apei (in cazul sistemului mixt

de alimentare).

Pentru prevenirea degajarilor de vapori de alcooli (metanol) in interiorul autovehiculului si

evitarea contactului acestora cu atmosfera umeda, rezervorul de combustibil trebuie etansat

corespunzator. Una din solutiile adoptate consta in constructia rezervoarelor prevazute cu

capac interior flotant. Pentru evitarea efectului corosiv, este necesar ca rezervorul de

combustibil sa se realizeze din materiale rezistente la actiunea alcoolilor.

Una dintre caile importante de substituire a benzinei clasice o reprezinta transformarea

chimica a metanolului si a etanolului in benzine « sintetice », ecologice cu cifre octanice

ridicate.

28