Химическатапромишленост биогорива...EN228 макс. изискване лято = 60 kPa EN228 макс. изискване = 3,7 % Кислород

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


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.


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.


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.


EN228 мин. изискване

EN228 макс. 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


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



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


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


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 !

Documents

Химическатапромишленост биогорива...EN228 макс. изискване лято = 60 kPa EN228 макс. изискване = 3,7 % Кислород