9.4: Властивості та технічні характеристики біодизеля

Last updated
Save as PDF

Page ID: 31905

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

9.4 Властивості та технічні характеристики біодизеля

Для забезпечення якісного біодизеля існують стандарти для перевірки палива належним чином, щоб переконатися, що воно відповідає технічним умовам використання. ASTM (міжнародна група стандартів та випробувань) має метод юридичного визначення біодизеля для використання в дизельних двигунів з маркуванням ASTM D6751. У таблиці 9.4 наведені методи випробувань, необхідні для всіх очікуваних стандартів на біодизель.

Таблиця 9.4: Юридичне визначення біодизеля відповідно до ASTM D6751
Кредит: www.biodiesel.org

Нерухомість	Метод ASTM	Обмеження	Одиниці
Са & Mg, комбіновані	АН 14538	5 макс	проміле (мкг/г)
Точка спалаху	Д 93	93 хв	°C
Контроль алкоголю	-	-	-
1. Вміст метанолу	ЕН 14110	0,2 макс	% маси
2. Точка спалаху	Д 93	130 хв	°C
Вода і осад	Д2709	0,05 макс	% об.
Кінематична в'язкість, 40° C	Д445	1,9-6,0	мм ² /сек
Сульфатна зола	Д874	0,02 макс	% маси
Сірка	-	-	-
S 15 клас	Д5453	0.0015 макс (15)	% маси (проміле)
S 500 клас	Д5453	0,05 макс (500)	% маси (проміле)
Корозія мідної смуги	Д130	№ 3 макс	-
Цетановий	Д613	47 хв	-
Хмарна точка	Д2500	звіту	°C
Вуглецевий залишок (100% зразок)	D4530	0,05 макс	% маси
Кислотне число	Д664	0,50 макс	мг КОН/г
Безкоштовний гліцерин	Д6584	0,020 макс	% маси
Загальний гліцерин	Д6584	0,240 макс	% маси
Вміст фосфору	Д4951	0,001 макс	% маси
Дистиляція, Т90 АЕТ	Д1160	360 макс	°C
Натрій/Калій, комбінований	АН 14538	5 макс	проміле
Стійкість до окислення	АН 14112	3 хв	Години
Фільтрація холодного замочування	Додаток до Д6751	360 макс	секунд
Для використання при температурі нижче -12° C	Додаток до Д6751	200 макс	секунд

Існують переваги та недоліки використання біодизеля порівняно з дизельним паливом із наднизьким сіркою. Він має більш високу змащувальну здатність, низький вміст сірки та низькі викиди CO та вуглеводнів. Це дозволяє добре поєднуватися з дизелем з нафти, щоб мати можливість досягти необхідних специфікацій для дизельного палива з наднизьким вмістом сірки, оскільки дизельне паливо з наднизьким вмістом сірки має погану змащувальну здатність. Але як обговорювалося раніше, біодизель має погані властивості холодної погоди. Це дійсно залежить від місця розташування; наприклад, якщо використовувати біодизель на верхньому Середньому Заході, взимку можуть виникнути проблеми.

Як і у всіх матеріалах, важливе значення має виробництво і якість біодизеля. Найголовніше, реакція переетерифікації повинна досягати завершення для найвищого виробництва та якості. Через характер переетерифікації тригліцеридів залишається невелика кількість три-, ді- і моногліцеридів. На малюнку 9.15 показані зміни цих сполук, коли гліцериди реагують з утворенням біодизеля. Деяка термінологія, про яку слід знати: 1) зв'язаний гліцерин - це гліцерин, який не був повністю відокремлений від гліцериду і являє собою суму трьох-, ді- та моногліцеридів і 2) загальний гліцерин поєднує пов'язаний гліцерин з вільним гліцерином.

вихід на y, час на x, тригліцериди падають швидко Біодизель швидко піднімається & плато @ 90%, di & моно підйом коротко @ почати потім падіння 2 0 — Малюнок 9.15: Перетворення гліцеридів у біодизель із зображенням проміжних продуктів.

*Кредит: BEEMS модуль B4*

Вміст гліцерину в біодизелі повинен бути якомога нижчим, як стверджуються стандарти ASTM. Біодизель технічно не буде «біодизелем», якщо не будуть виконані стандарти ASTM, що означає, що він нижче загальних специфікацій гліцерину. Високий вміст гліцерину може спричинити проблеми з високою в'язкістю і може сприяти утворенню відкладень та закупорці фільтра. Сирий гліцерин часто має темно-коричневий колір і повинен бути очищений і очищений перед використанням в іншому місці. При приготуванні біодизеля будуть утворюватися коричневі шари, і, можливо, білі пластівці або опади, утворені з насичених моногліцеридів, які потраплять на дно резервуара, в якому зберігається біодизель.

Біодизель також є чудовим розчинником, кращим, ніж дизельне паливо на основі нафти. Це може розпушити вуглецеві відкладення та лаки, які були відкладені бензиновим дизелем, і може спричинити закупорку паливного фільтра при переході на біодизель. Фільтри слід міняти після перших 1000 миль з біодизелем.

банку, що містить шари світлої (зверху, біодизель) і темної (дно, гліцерин з осадом) забарвленої рідини — Малюнок 9.16: Приклад біодизеля з сирим гліцерином і насиченим моногліцеридом, що осідає на дні.

*Кредит: Продовження*

Іншим питанням є властивості холодної погоди для біодизеля. Ці властивості включають температуру хмари, температуру застигання та фільтрацію холодного замочування. Біодизель може утворювати хмарні точки при набагато вищій температурі, ніж нафтодизель, близько до точки замерзання. Хмарна точка - це температура, з якою починають утворюватися кристали; це може призвести до того, що біодизель гелевий і протікає повільніше, ніж слід. Після досягнення точки застигання (в основному повністю заморожене) паливо не може рухатися. Це залежить від нормальної температури клімату, чи можна використовувати паливо або змішувати з нафтодизелем. Що може ускладнити це більше, так це вміст насичених або ненасичених жирних кислот. Високий вміст насичених жирних кислот може призвести до більш високої стабільності палива, але більш високих температур застигання. Високий вміст ненасичених кислот може призвести до зниження температури застигання, але меншої стабільності для зберігання. На малюнку 9.17 показано порівняння температури застигання біодизелів, виготовлених з різних масел (включаючи вміст жирних кислот) порівняно з нафтодизелем. Температура застигання нафти дизельного палива значно нижче, ніж у біодизелів.

Порівняння точки застигання. Дивіться текстовий опис нижче — Малюнок 9.17: Порівняння температури застигання біодизелів, виготовлених з різних масел (включаючи вміст жирних кислот) і дизельного палива № 1.

Клацніть тут для тексту, альтернативного малюнку 9.17

Порівняння точки застигання біодизелів та дизельного палива № 1. (№ 1 Дизель не є ні метиловим ефіром, ні етиловим ефіром)

**Біодизель** **Температура застигання (метиловий ефір) ºC** **Температура застигання (етиловий ефір) ºC** **% Насичені жирні кислоти** **% мононенасичених жирних кислот** **% поліненасичених жирних кислот**

**Ріпак** 15 22 6% **62%** **32%**

**Сафлор** 22 22 **10%** **20%** **77%**

**Соняшник** 24 28 **11%** **13%** **69%**

**Соя** 25 30 **15%** **24%** **61%**

**асдф** **-45** - - - -

*Кредит: Дані з посібника з біодизеля*

Біодизель	Температура застигання (метиловий ефір) ºC	Температура застигання (етиловий ефір) ºC	% Насичені жирні кислоти	% мононенасичених жирних кислот	% поліненасичених жирних кислот
Ріпак	15	22	6%	62%	32%
Сафлор	22	22	10%	20%	77%
Соняшник	24	28	11%	13%	69%
Соя	25	30	15%	24%	61%
асдф	-45	-	-	-	-

Цетанове число також є важливою властивістю для дизельного палива. Цетанове число вимірює точку, що паливо запалюється при стисненні, і це те, що ми хочемо для дизельного двигуна. Чим вище цетанове число, тим більша легкість розпалювання. Більшість нафтодизельних палив мають цетанове число 40-50 і відповідають специфікації ASTM для ASTM D975. Загалом, більшість біодизелів мають вищі цетанові числа, 46-60 (деякі до 100) і відповідають специфікаціям ASTM D6751. Через більш високі цетанові числа біодизеля двигун, що працює на біодизелі, матиме простіший час запуску та має низький рівень шуму холостого ходу. У таблиці 9.5 наведені теплоти горінь для різних видів палива поряд з їх цетановим числом.

Таблиця 9.5: Різні біодизелі та № 2 дизельні теплоти згоряння та цетанового числа (Кредит: Національна освітня програма біодизеля)
Паливо	Теплота згоряння (МДж/кг)	Цетановий №.
Метиловий ефір (соя)	39.8	46.2
Етиловий ефір (соя)	40.0	48.2
Бутиловий ефір (соя)	40.7	51.7
Метиловий ефір (соняшник)	39.8	47.0
Метиловий ефір (арахіс)	-	54.0
Метиловий ефір (ріпак)	40.1	-
№ 2 Дизель	45.3	47.0

Якщо використовується повноміцний біодизель (тобто В100), більшість гарантій на двигун не покриваються. Також буде потрібно заміна гумових ущільнювачів у старих двигунів. Суміші включають В2, В10 і В20 (2%, 10% і 20% біодизеля відповідно). Додавання біодизеля у вигляді суміші з наднизькою сіркою має поліпшити змащувальну здатність для дизельного палива з наднизьким вмістом сірки, що поліпшить знос двигуна. Викиди вуглеводнів, CO, NO _x та твердих частинок схожі на нафтодизельне паливо, хоча в деяких випадках можуть бути зменшені.

Біодизель зберігається дуже аналогічно нафтодизелю. Зберігається в чистому, темному та сухому середовищі. Його можна зберігати в контейнерах з алюмінію, сталі, фторованого поліетилену, фторованого поліпропілену та тефлонового типів. Найкраще уникати мідних, латунних, свинцевих, олов'яних та цинкових контейнерів.

В іншому уроці ми обговоримо економіку використання біодизеля.