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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
- 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
Top Related