Спирт вместо бензина в автомобиле

Спирты в качестве топлива

К спиртовым топливам можно отнести метанол и этанол. Они получили наибольшее распространение в качестве моторного топлива.

Метанол (метиловый спирт), или древесный спирт, представляет собой бесцветную воспламеняющуюся жидкость со слабым спиртовым и чуть острым запахом. Хорошо смешивается с водой.

Этанол (этиловый спирт, метилкарбинол, винный спирт, спирт) C₂H₅OH, или CH₃-CH₂-OH, — второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов.

В настоящее время автомобильная и топливная экономика стимулирует развитие промышленного производства этанола из возобновляемых отходов лесоперерабатывающей и сельскохозяйственной отраслей, а также массовое внедрение двигателей внутреннего сгорания, работающих на смесях, содержащих более 50 % этанола.

Этанол можно получать из различных технических культур.

Выход этанола из некоторых культур следующий, л/т:

сахарный тростник — 70;
маниок — 180;
сладкое сорго — 86;
сладкий картофель —125;
зерновые (кукуруза) — 370;
плодовые — 160.

Кроме того, этанол можно вырабатывать из соломы, как это делают в Канаде, из опилок — технология, прижившаяся в Швеции. Существует два способа получения этанола. Известный с давних времен способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих сахар (свекла и т.п.). Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, древесины под действием фермента зимаза. Реакция эта довольно сложна, ее схему можно выразить уравнением

В результате брожения получается раствор, содержащий не более 20 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

В промышленности наряду с первым способом используют гидратацию этилена. Гидратацию можно вести по двум схемам:

– прямая гидратация при температуре 300 °C, давлении 7 МПа; в качестве катализатора применяют ортофосфорную кислоту, нанесенную на силикагель, активированный уголь или асбест:

– гидратация через стадию промежуточного эфира серной кислоты с последующим его гидролизом (при температуре 80…90 °С и давлении 3,5 МПа):

Эта реакция осложняется образованием диэтилового эфира.

Этиловый спирт можно получать из целлюлозы, которую предварительно гидролизуют. Образующуюся при этом глюкозу подвергают в дальнейшем спиртовому брожению. Полученный спирт называют гидролизным.

В настоящее время осахариванию подвергают также другой полисахарид — целлюлозу (клетчатку), образующую главную массу древесины. Для этого целлюлозу гидролизуют в присутствии кислот (например, древесные опилки при 150…170 °С обрабатывают 0,1…5%-ной серной кислотой под давлением 0,7…1,5 МПа). Полученный таким образом продукт также содержит глюкозу и сбраживается на спирт при помощи дрожжей. Из 5500 т сухих опилок (отходы лесопильного завода средней производительности за год) можно получить 790 т спирта (считая на 100%-ный).

Обезвоженный этанол — жидкость в интервале температур от –117 °С до 78 °С с температурой воспламенения 423 °С.

Важная особенность этанола — способность выдерживать ударные нагрузки без взрыва, т.е. он обладает антидетонационными свойствами, из-за этого этанол гораздо предпочтительнее добавок из тетраэтилсвинца.

Превосходные свойства этанола как горючего обеспечивают двигателям 20%-ное увеличение мощности по сравнению с чистым бензином. Массовая плотность и теплотворная способность этанола ниже, чем бензина, соответственно, теплота сгорания (24 МДж/м3) на 40 % ниже, чем бензина (39 МДж/м3). Однако лучшее горение этанола компенсирует это уменьшение теплотворной способности. При этом двигатели потребляют примерно одинаковое количество газохола и бензина.

Топливный биоэтанол почти не содержит воды (его концентрация 99,8 %). Поэтому в технологии используется дополнительное обезвоживание при помощи молекулярных сит.

Топливо из смеси бензина с этанолом уменьшает образование нагара и снижает количество вредных веществ в двигателе автомобиля, сохраняя двигатель чистым и обеспечивая оптимальную его работу.

В двигателях внутреннего сгорания может применяться 95%- ный и обезвоженный 100%-ный этанол. При сжигании 95%-ного этанола требуется некоторая модернизация карбюратора. Смесь бензина с 20…22 % обезвоженного этанола, называемую газохолом, используют в обычных карбюраторных двигателях. Добавки спирта освобождают от необходимости введения в бензин такого антидетонатора, как свинец.

Читать еще: Фары лада калина для автомобиля маз

Этанол прекрасно горит, выдерживает ударные нагрузки без взрыва. Его октановое число равно 108 (по исследовательскому методу).

Этанол способствует снижению образования парниковых газов, выбросов котельных и автомобильных выхлопов, токсических веществ и аэрозолей в атмосферу. Это эквивалентно исчезновению 1 миллиона автомобилей с дорог каждый год.

Использование 10 % смесей этанола снижает выброс парниковых газов на 12…19 % по сравнению с обычным бензином. Этанол снижает выброс оксида углерода на 30 % (даже в новых автомобилях), твердых частиц — на 50 %, уменьшает образование вторичной пыли, количество ароматических углеводородов в бензине. Токсичность отработавших газов снижается на 21 %.

Недостатком применения спиртов как топлива для дизелей являются их низкие цетановые числа (для метанола — 5, для этанола — 8) и теплота парообразования, более чем в 4 раза превышающая теплоту парообразования дизельного топлива, что приводит к большой продолжительности задержки воспламенения, а также к затруднению пуска дизеля. Помимо указанных выше недостатков использование спиртов в дизелях затрудняется из-за их плохих смазывающих свойств, что ведет к повышенному износу топливной аппаратуры. В связи с высокой коррозионной активностью элементы топливной системы двигателя, изготовленные из легких сплавов и неметаллических материалов, должны быть заменены. Так как низшая теплота сгорания спиртов ниже нефтяного топлива, то и расход его увеличится в 1,5 раза. В связи с облегчением топлива повышается шумность дизеля.

Просто заменить дизельное топливо на спирт в штатной топливной системе дизеля невозможно. Необходимо компенсировать изменение свойств этих топлив. В настоящее время найдены разнообразные способы применения спиртов в качестве топлив для дизелей: растворы и эмульсии спиртов в дизельном топливе; карбюрирование или впрыскивание спирта во впускную систему, а дизельного топлива — в цилиндр; впрыскивание спирта и запального топлива в цилиндр; конвертация дизеля в двигатель с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием; впрыскивание спирта с присадкой, повышающей цетановое число. При использовании эмульсии метилового спирта в дизельном топливе наблюдается снижение содержания сажи и твердых частиц в отработавших газах дизеля, что является следствием повышенного содержания кислорода в спирте. При использовании спирта температура отработавших газов снижается, соответственно, уменьшаются выбросы NO_x. Содержание СО остается на уровне работы на дизельном топливе. Наблюдается незначительное повышение СО₂ и C_nH_m. Также спиртам при сгорании свойственны повышенные выбросы альдегидов (формальдегиды для метанола и альдегиды для этанола). Но тем не менее спирты возможно получать из возобновляемых источников, и они расширяют спектр топлив для дизелей.

Плюсы и минусы использования спиртового бензина

Спиртовой бензин, как не трудно догадаться из названия, содержит в своём составе какое-либо количество технического или винного спирта. Обычно добавляется 5-10% спирта, но существуют и другие варианты спиртового топлива. Бензиновое топливо с содержанием спирта более 30% не стоит называть бензином, поскольку в нём слишком много технического спирта и мало бензина.

Определить такой бензин по его наименованию достаточно просто, его название состоит из буквы E и цифры, обозначающей процентное соотношение спирта, например E5, E10, E30 и т. д. Необходимо быть осторожным, поскольку не во всех заправочных станциях используются стандартные обозначения спиртового бензина, в некоторых случаях к наименованию простого бензина добавляется буква Е. Примером этого может стать бензин A-95E, который не является обычным 95-бензином. Наименование такого бензина означает, что это спирта-содержащее топливо с октановым числом, равным 95-бензину. У спиртового топлива имеются свои достоинства и недостатки.

Преимущества спиртового бензина

Низкая цена. Спиртовой бензин приблизительно на 5-15% дешевле своего нефтяного аналога.
Данное топливо экологически чище, нежели простой бензин.
Двигатель работает на достаточно низких температурах, что благоприятно сказывается на износе.
Снижается температура внутри двигателя при езде в жару.
В случае серьёзной аварии уменьшается шанс возгорания бензина.
При использовании на современном авто, увеличивается ресурс двигателя.
Увеличивается ресурс моторного масла. Благодаря чему можно проехать большее расстояние без замены масла.
Обладает немного более мягким запахом.
Меньший шум двигателя при езде.

Читать еще: Фломастер для автомобиля от царапин

Недостатки спиртового бензина

Данное топливо не рекомендуется использовать в старых автомобилях, поскольку их топливная система попросту не рассчитана на использование бензина с добавлением технического спирта.
Необходимость обеспечения специальных условиях хранения и перевозки со стороны поставщиков, в противном случае качество спиртового бензина сильно ухудшаются.
Его нельзя лить в карбюраторные автомобили. В противном случае увеличивается расход топливо, а спирт, содержащийся в топливе, «разъедает» карбюратор, по причине наличия в нём деталей из пластмассы или резины.
Небольшое увеличение потребляемого автомобилем топлива.
Заправочные станции со спиртовым бензином слабо распространены на территории Российской Федерации и стран СНГ, поэтому заправить авто получится далеко не везде.
Автомобиль, заправленный спиртовым бензином, хуже заводится в зимнее время года.
Увеличивается время на прогрев двигателя при езде зимой, что может поставить под сомнение целесообразность использование спиртового топлива при минусовой температуре воздуха.
Автомобили, рассчитанные для езды на бензине с большим содержанием спирта стоят дороже, нежели обычные бензиновые авто.
Чем выше процент спирта в бензине, тем хуже ездовые качества автомобиля.
При низком количестве спиртового бензина в баке, машина может попросту не завестись.
Большое количество плохих отзывов от людей, пробовавших использовать спиртовой бензин.
В некачественном спирта-содержащем топливе может образовываться вода. Нельзя допускать появление воды в топливной системе.
При езде в жару автомобиль может ощутимо потерять в своей мощности.
В России и странах СНГ качество спиртового бензина значительно хуже, нежели в США или странах Евросоюза.
Некоторые производители автомобилей откажут в гарантийном обслуживании в случае обнаружения следов заправки спиртового бензина.
При совмещении спиртового топлива с обычным бензином, двигатель может начать постоянно сбрасывать обороты, глохнуть или не заводиться без видимых для этого причин.
Возможно сильное засорение топливной системы автомобиля.
В случае длительного использовании в старом автомобиле, могут лопнуть топливные шланги.
Некоторые производители спиртового бензина не удовлетворяют требования к качество, но это можно сказать и про обычный бензин.
Для использования спиртового бензина в старых авто, необходимо модернизировать топливную систему (регулировка топливного насоса и замена деталей, подверженных коррозии).

Итоги

В заключение можно подвести следующее: перед заливкой данного бензина необходимо тщательно подумать — а стоит его лить? Однозначно не рекомендуется использование в автомобилях с карбюратором или слишком старых авто (2010 год выпуска и ниже). В остальных случаях лить такой бензин в авто стоит «на свой страх и риск», даже автомобиле одной модели но разного года выпуска могут по разному отреагировать на спиртовое топливо.

Ни смотря на все достоинства, у такого бензина присутствует множество разных недостатков, не позволяющих полностью перейти на данный тип топлива.

Спирт вместо бензина?