Диссертация (1172993), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Предположительно, основная проблема связанас тем, что этиловый спирт в разных концентрациях проявляет неодинаковоевоздействие на эластомеры [98]. Это может приводить к набуханию резины, потереэластичности и упругости, вымыванию растворителем сополимеризующих ипрочих веществ, что существенно сказывается на потере качества.Несмотря на практическую актуальность, в литературе существует немногоисследований по оценке влияния среднеэтанольных топлив на пластики иэластомеры. Например, в исследовании [99] сравнивается воздействие топлив Е10и Е20, которые в результате не оказывают сколько-нибудь различимого влияния наматериалы топливной системы автомобиля, а в исследовании [93] не рекомендуютк использованию Е20, воздействие которого приводит к изменению массы итвёрдости резин, что в свою очередь может привести к утечке топлива. Однакостоит отметить, что испытания проводились в сравнении с автомобильнымбензином, на автомобилях, в том числе с карбюраторными двигателями 1985-1993гг.
выпуска.В исследовании [100] было оценено влияние топлив Е0, Е10, Е17 и Е25 наобразцы резин из фторуглерода, фторсиликона, акрилонитрилбутадиеновогокаучука (АНБК), стиролбутадиенового каучука (СБК), силикона, неопрена иполиуретана. Измерялись изменения объёма, массы и твёрдости для мокрого исухого состояния резины.46Одним из ключевых свойств, оказывающих влияние на совместимостьполимеров, является взаимная растворимость между полимерным материалом ирастворителем, которая оценивается с использованием комплексного параметрарастворимости Хансена.
Растворители и растворенные вещества, имеющиеаналогичные параметры растворимости, будут иметь большую склонность кпроникновениюирастворению.Упрощеннаязависимостьпараметрарастворимости Хансена от концентрации этанола в бензине показана на рисунке30. Затемнённая область представляет пределы параметров растворимости,характерные длябольшинстваполимерныхматериалов,применяемыхвраздаточных колонках (США). По мере увеличения концентрации этанола от 0 %до 15 % параметр Хансена приближается к этому пределу, следовательно,способностьтопливапроникатьирастворятьполимерныекомпонентыувеличивается, что может приводить к разбуханию и размягчению эластомеров.При этом, если один или более компонентов, таких как пластификаторы,вымываются, герметизирующие свойства детали из данного эластомера будутзначительно ухудшаться.В результате исследований было показано, что для большинства типовэластомеров наибольшая степень разбухания имела место при воздействиииспытательного топлива либо E10, либо E17, однако расчётные параметрырастворимости резин были ближе к значению, характерному для топлива E25.Образцы РТИ из фторуглерода и фторкаучука показали наименьшееснижение физических свойств при испытаниях данных типов эластомеров.
Восемьмарок каучуков НБК при воздействии топлив характеризовались сильнымразбуханием и размягчением. Силикон демонстрировал наибольшее объёмноеразбухание, которое также сопровождалось значительным снижением твёрдости.СБК характеризовался самым высоким сочетанием объёмного разбухания иразмягчения, полиуретан оказался наиболее чувствителен к этанолу – увеличениеобъёма и снижение твёрдости, аналогично неопрен.47Рисунок 30 – Расчётный суммарный параметр растворимости Хансена взависимости от концентрации этанолаСогласно исследованию [100], а также рекомендациям от производителей,основными типами применяющихся в современных автомобилях РТИ являются (вскобках приведена аббревиатура согласно АСТМ Д 1418 [101] и ГОСТ 28860 (ИСО1629) [102]):− акриловая резина (ACN);− нитрильная резина (с различным содержанием акрилонитрила) (NBR);− силиконовая резина (VMQ);− фтористая резина (фторкаучук) (FKM);− полиуретановая резина (AQU);− фторсиликоновая резина (FVMQ);− хлопреновая резина (CR);− бутадиен-стирольная резина (SBR).Согласно данным литературы [103-105] наиболее стойкими к органическимрастворителям являются нитрильные резины и на основе фторкаучуков (таблица8).48Таблица 8 – Справочные свойства эластомеровПараметрПрочность при растяжении,кПа:неармированные (РТИ)армированные (РТИ)Относительное удлинение,% макс.Температура, °С:максимальнаяминимальнаяПрочность при разрывеСтойкость к истираниюСтарение при воздействии:солнечного светаокисленияПроницаемость для газовУпругостьВоздействие растворителей:этанолМТБЭбензин автомобильныйгазохол2)топливо С3)ACNNBRVMQТип резиныFKM AQU0,712,44,127,62,257,615,9200500300425177-23121-40232-7323231-214430-1122233-4234433111131-2323411141-2444FVMQCRSBR44,8-24,124,12,820,7625-50050020493-34-40Баллы1)343-44-93-4093-46-341-234432-433-43-4122212114433411141-2111Примечания1 Плохо – 1, удовлетворительно – 2, хорошо – 3, отлично – 4.2 Представляет собой бензин с 10 % этанола (Е10).3 Изооктан:толуол (50:50% об.) (АСТМ Д 471).Таким образом, важной научно-практической задачей представляетсяизучение и оценка воздействия биоэтанольного топлива Е30 на резинотехническиеизделия (РТИ), применяемые в современных автомобилях.1.3Перспективы производства и применения топливного биоэтанола в РоссииКак было отмечено, лидерство биоэтанола во многих странах помимоэкологических и эксплуатационных преимуществ определяется возможностьюразвития сельского хозяйства.
Для России этот фактор может оказаться крайневажным, обеспечив спрос на зерно и сахарную свеклу, стратегическоеперепроизводство которых становится серьезной проблемой. Причина роста49урожайности – внедрение передовых технологий в сельское хозяйство, повышениеуровня и качества вносимых удобрений (рисунок 31) [106].Прогнозы развития сельского хозяйства в РФ предполагают, что, даженесмотря на отдельные неблагоприятные года, производство зерна будет расти, аего объёмы серьёзно превышать внутреннее потребление и возможности экспорта.140120млн тонн1008060402001998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018годРисунок 31 – Производство зерна в России с 1998 по 2018 гг.
[107]Таким образом, для нашей страны стратегически правильным решениемпроблем перепроизводства зерновых должно стать развитие их глубокойпереработки [108]. Заводы по глубокой переработке зерна в качестве базовогопродукта, обеспечивающего масштаб и устойчивость развития, могут выбратьбиоэтанол. Причем для его производства требуется только низкосортный крахмал,остальные компоненты зерна идут на выработку пищевого крахмала, глютена,сухой высокопротеиновой барды (DDGS) и другой продукции. Маржинальностьзаводов по глубокой переработке зерна обеспечивается в основном за счётперечисленных продуктов, позволяя отгружать биоэтанол на топливный рынок поконкурентной цене.Значительным преимуществом от использования биоэтанола для Россиитакже будет являться создание новых рабочих мест, как в сельском хозяйстве, таки в промышленном производстве.
По данным Федеральной службы по50регулированию алкогольного рынка на территории России в настоящее времяпростаивают более 50 предприятий по выпуску этилового спирта.На сегодняшний день в России топлива с этиловым спиртом не производятся,однако автомобильный бензин, выпускаемый в оборот на территории страныможет содержать не более 5 % об.
этанола согласно обязательным требованиямбезопасности по Техническому регламенту Таможенного союза (ТР ТС 013/2011)[109]. Аналогичная норма установлена в ГОСТ 32513, по которым осуществляетсявыработка товарных автомобильных бензинов в РФ [110].Также существует стандарт на топливо с 10 % об. этанола – бензанолы (поГОСТ Р 52201) [111] и с высоким содержанием спирта – топлива Е85 (по ГОСТ Р54290) [112]).Вопрос себестоимости биоэтанола в условиях жесткой конкуренции нарынке топливных добавок является одним из ключевых для оценки перспективэтого продукта.
По основному техническому показателю эффективности –способности повышать октановое число бензина, биоэтанол имеет преимуществоперед применяемыми в России добавками – МТБЭ и МТАЭ, которые могутвовлекаться в топливо до 15 % об. Однако, учитывая гигроскопичность спирта ипроблемы с фазовой стабильностью при его низких концентрациях в бензине, егорыночная стоимость должна быть на 5-10 % ниже цены на МТБЭ. Данный уровеньвполне может быть обеспечен при производстве биоэтанола по технологииглубокой переработки зерна [106].Главным фактором, сдерживающим инвестиции в российское производствотопливногобиоэтанола,долгоевремяоставалосьнеопределенноезаконодательство по его обороту и использованию.
Во всех странах развитиюданного направления сопутствовали государственные программы.В настоящее время внесены изменения № 448-ФЗ от 28.11.2018 [113], вфедеральный закон №171-ФЗ «О государственном регулировании производства иоборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции и обограничении потребления (распития) алкогольной продукции», в котором:− введено понятие биоэтанола,51− из-под действия закона выведено производство и (или) оборотавтомобильного бензина, который производится с добавлением этилового спиртаили спиртосодержащей продукции и соответствует ТР ТС 013/2011;− определены основные требования к предприятиям, производящимбиоэтанол и процессу 2-х ступенчатой денатурации биоэтанола; будет выдаватьсяспециальная лицензия на биоэтанол;− отменено государственное регулирование минимальных цен на биоэтанол.Биоэтанол, произведенный в соответствии с требованиями новой редакцииФЗ №171, может отгружаться без уплаты акциза для производства автомобильногобензина с содержанием этилового спирта до 9 % об.Таким образом в России в конце 2018 года законодательно определеныбазовые условия для производства и применения топливного биоэтанола.Главные производители моторного топлива в России –крупные НПЗ,входящие в состав нефтяных компаний, не будут являться в большинстве своемпотенциальными покупателями биоэтанола, однако от его внедрения они такжеполучат преимущества, в первую очередь за счет увеличения конкуренции иснижения цен на рынке антидетонационных добавок.В основном появление биоэтанола на топливном рынке – это практическиединственный шанс для малых и средних производителей автомобильного бензинавыпускать качественное топливо, не отступая от технологии и стандарта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
