Upload
others
View
19
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Всегда в движении!
София17.05.2018
Химическата промишленост, биогориваи биорафинерии - връзка, иновации
Росен Динков – р-л група „Качество“,„ЛУКОЙЛ Нефтохим Бургас“ АД
Цели
1
ДИРЕКТИВА 2009/28/ЕО за насърчаване използването на енергия от възобновяеми източници въвежда следните цели:• 20 % енергия от възобновяеми източници в брутното крайно потребление на енергия в ЕС; • 10 % енергиен дял на възобновяеми източници (предимно биогорива) в транспорта до 2020 г.
произведено от суровините: водорасли; биомаса от смесени битови и промишлени отпадъци; био отпадъци; слама; животински тор; смола; суров глицерин; багаса; гроздови джибри и винена утайка; кочани; нехранителни целулозни материали.
произведено от суровините: използвано олио за готвене; определени животински мазнини.
ДИРЕКТИВА (ЕС) 2015/1513диференцира и ограничава биогоривата
Постигане на 10 % енергийна цел при автомобилните бензини
2
Е10 - минерален бензин смесен с 10% етанол, постига 6% енергийно понижение на минералния бензин. За постигане на 10 % био дял от енергията на бензина е необходимо да се прибави 16 % об. биоетанол.
Енергия, MJ
Бензин 34,8
1 литър
Биоетанол
Бензин900 мл.
БЕ100 мл.
21,2
33,4
Бензин939 мл.
БЕ100 мл.
1,0391 литра
34,8
10 %
обемни
биоетанол
Същото
количество
енергия при
намаляне бензина
от 1 л. на 939 мл.
→ 6,1 %
Постигане на 10 % енергийна цел при горивата за дизелови двигатели
3
Енергия, MJ
Дизел 40,3
1 литър
Биодизел
Дизел940 мл.
БД60 мл.
34,5
39,95
Дизел948,6 мл.
БД60 мл.
1,0086 литра
40,3
6 % обемни
биодизел
Същото
количество
енергия при
намаляне дизела
от 1 л. на 948,6 мл.
→ 5,14 %
B6 – минерално гориво за дизелови двигатели смесено с 6% биодизел, постига 5,14 % енергийно понижение на минералното гориво. За постигане на 10 % био дял от енергията на дизела е необходимо да се прибави 12 % об. биодизел.
4
Физико-химични свойства на био и минерални горива
Property/Fuel Gasoline Ethanol Methanol Diesel RME DME Hydrogen Natural gas Propane
Mol.wt. ≈110 46.07 32.04 ≈195 ≈ 300 46.1 2.015 ≈18.7 44.10
Specific gravity 0.72-0.78 0.794 0.796 0.82-0.84 0.882 0.67 0.090 0.72 0.51
LHV, MJ/kg 44.0 26.8 19.9 42.5 37.7 28.4 120 50.0 46.3
Heat of
vaporization,kJ/kg
305 904 1110 250 410
at 20º C
509 426
Boiling point,ºC 30-215 78 65 180-370 330-340 -24.9 -253 -160 -43
RON
MON
90-98
80-90
111
92
112
91
- - - 106 120-130
120-130
112
97
Cetane number - - - 45-55 51-52 >55 - - -
Stoichiometric A/
F ratio
14.7 8.94 6.43 15.0 11.2 9.0 34.13 17.12 15.58
По-ниското енергийно съдържание на биогоривата се дължи на наличието на кислород в молекулите им:
34,7 %
етанолМетил олеат (биодизел)
10,8 %
Еволюция на промишленото производство на биогорива
5
1.Физическо смесване набиокомпонент (инсталации извънрафинериите за ферментация,етерификация, естерификация наразстителни и животински суровини)с минерално гориво – повечеторафинерии и разпространители.
3.Газификация наорганични суровини ипоследваща Fischer-Tropsch синтеза.
2.Хидротретиране на растителни масла (HVO) исмесване или не с минерално гориво –използват се хидротретиращитеинсталации в рафинериите – AxensIFP(Vegan); Honeywell UOP (Green Diesel); Neste(NEXBTLTM, Neste Renewable Diesel); HaldorTopsoe (Hydroflex); ENI (Ecofining).
Производство на биогорива в „ЛУКОЙЛ Нефтохим Бургас“ АД
6
Физическо смесване защото актуалното издание на ЗЕВИ задължава влагане:
• Към горивото за дизелови двигатели - „биодизел“: метилов естер, произведен чрез преестерификация на растителни или животински мазнини;
• Към автомобилни бензини – „биоетанол“ и „етери, произведени от биоетанол“.
Естерификация и ферментация –
нетипични/нетрадиционни процеси
в рафинериите
ЗЕВИ Физическо смесване
Производство на биогорива в „ЛУКОЙЛ Нефтохим Бургас“ АД
7
Лек хидрогенизат
Тежък хидрогенизат
Присадки
Биодизелпредимно от рапично/слънчогледово масло
Риформат
Хидротретиранкомпонент от Каталитичен крекинг
Алкилат
Хидротретиранпрякодестилатенбензин
МТБЕ
Биоетанол
Стоково гориво за дизелови двигатели -биодизел/минерален дизел
Стоков автомобилен бензин -биоетанол/ минерален бензин
Автомобилен бензин от „ЛУКОЙЛ Нефтохим Бургас“ АД –предимства от влагане на биоетанол
8
y = 0,2x
0,9
1,1
1,3
1,5
1,7
1,9
2,1
5 6 7 8 9 10
Изм
ен
ен
ие
на
ИО
Ч
Съдържание на биоетанол, % об.
y = 0,13x - 0,14
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
5 6 7 8 9 10
Изм
ен
ен
ие
на
МО
Ч
Съдържание на биоетанол, % об.
Повишаване на ОЧ осигурява:• ↑ мощност на двигателя;• ↑ ускорение.
Автомобилен бензин от „ЛУКОЙЛ Нефтохим Бургас“ АД –предимства от влагане на биоетанол
9
y = 1,77x + 23,72R² = 0,99
2022242628303234363840424446485052
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Де
сти
лац
ио
нн
и
хар
акте
ри
сти
ки
Е70
, % о
б.
Съдържание на биоетанол, % об.
y = 0,62x + 45,87R² = 0,96
44464850525456586062646668707274
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Де
сти
лац
ио
нн
и
хар
акте
ри
сти
ки
Е10
0,
% о
б.
Съдържание на биоетанол, % об.
y = 0,17x + 80,95R² = 0,99
72
74
76
78
80
82
84
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Де
сти
лац
ио
нн
и
хар
акте
ри
сти
ки
Е15
0,
% о
б.
Съдържание на биоетанол, % об.
EN228 мин. изискване
EN228 макс. изискване
EN228 мин. изискване
EN228 мин. изискване
EN228 макс. изискване
Повишаване на Е70 и Е100 над мин. ЕN228 осигурява:• ↑ стартиране при студени/зимни
условия;• ↑ загряването на двигателя;• ↑ плавно ускорение;• ↓ разхода на гориво на къси
разстояния.
Предизвикателства при влагане на биоетанол
10
0
2
4
6
8
10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
По
виш
аван
е н
аляг
ане
то н
а п
ари
те, k
Pa
Съдържание на биоетанол, % об.
Производствени данниДопустимо превишаване по Директива 2011/63/ЕС
EN228 макс. изискване лято = 60 kPa EN228 макс. изискване = 3,7 %
Кислород в бензина =𝟑𝟒,𝟕∗ЕТОН+𝟏𝟖.𝟐∗МТБЕ + 0,2
600
650
700
750
800
850
900
950
1000
1050
1100
1150
1200
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ин
дук
ци
он
ен
пе
ри
од
, min
.
Съдържание на биоетанол, % об
Биоетанолът:
• ↑ налягането на парите;• ↓възможността за влагане на
други кислородсъдържащисъединения;
• ↓ окислителната стабилност.
Предизвикателства при влагане на биодизел
11
Съдържание на биодизел, %
Пр
ом
яна
в е
ми
сии
те,
%
Тем
пе
рат
ура
на
по
мъ
тняв
ане
, 0С
Съдържание на биодизел, %
Съдържание на биодизел, %
Гран
ичн
а те
мп
ер
атур
а н
а ф
ил
трув
ане
, 0 С Цетаново число на метилови
естери на:• Рапично масло - 54• Слънчогледово масло - 49
12
Предизвикателства при влагане на нестабилизиран биодизел
Съдържание на биодизел, %
Пл
ътн
ост
пр
и 1
5 0
С, %
Ви
ско
зите
т, m
m2/s
Об
що
ки
сел
ин
но
чи
сло
, m
g K
OH
/g
Съ
дъ
рж
ани
е н
а п
ер
окс
ид
и,
%
Преди окисление
След окисление по ASTM D2274
0
100
200
300
400
500
600
0 5 10 15 20
Ста
би
лн
ост
на
оки
сле
ни
е(н
ер
азтв
ор
им
и),
g/m
3
Съдържание на биодизел, %
Биодизелът:• ↓ вредните емисии (без
NОx);• ↓ нискотемпературните
свойства (по-високи Тпомътняване и ГТФ);
• ↓ окислителната стабилност;
• ↑ плътността;• ↑ вискозитета.
13
Бъдещи предизвикателства към качеството на биодизела
Съгласно предстоящите промени в ЗЕВИ, съществува следната неопределеност:
• Не е нормирано качеството и вида (FAME, дизелово гориво от Fischer-Tropsch, хидротретирани растителни масла, диметилов етер, и др.) на биогоривото от ново поколение, което се предвижда да се смесва с горивото за дизелови двигатели след 01.09.2018г.;
• Наличие на производители на биодизел от ново поколение тип „А“ и тип „Б“;
• Методи/начини за доказване на биодизела от ново поколение в смеси с минерални горива и FAME.
Бъдещи предизвикателства към качеството на биобензина
14
• Включване в Наредбата за качество на компонент за смесване с кислородсъдържащи съединения (Blendstock for Oxygenate Blending), който няма да удовлетворява изискванията по показател „ИОЧ“ и „МОЧ“ до добавяне на етанол:• Тръбопроводен транспорт на бензин съдържащ биоетанол крие значителен риск от
физическа НЕстабилност – образуване на биоетанол/водна фаза;• Постигането на изискванията за ИОЧ и МОЧ се осигурява с МТБЕ
(кислородсъдържащо съединение), а при високи нива на биоетанол (> 8 % обемни), показател „съдържание на кислород” ще надвиши допустимите 3,7 %.
• За показателя „налягане на парите“ при отпадане (декември, 2020 г.) на дерогацията, издадена от ЕК:• Замяна в Наредбата на класа летливост за лятната марка автомобилен бензин от
Клас А на Клас В (45 – 70 кPa);• Влагане на биоетанол само към зимните марки, за които максималната стойност е
80 кPa;• Използване на алтернативни (според ЗЕВИ - био-ЕТБЕ, биодиметилетер, био-МТБЕ)
на биоетанола компоненти;• Национална политика по намаляване съдържанието на биоетанол в автомобилни
бензини за сметка повишаване количеството биодизел към горивото за дизелови двигатели (ЕС и Национална цел - 10 % енергиен дял общо на биогоривата в транспорта до 2020 г.)
Всегда в движении!
Благодаря за вниманието !