Επίδραση της Προσθήκης Αιθανόλης στην Τάση Ατμών της Βενζίνης

Abstract

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση της προσθήκης αιθανόλης στην τάση ατμών της βενζίνης και κατά πόσο η επίδραση αυτή είναι ικανή να συμβαδίσει με την ισχύουσα νομοθεσία και τις προδιαγραφές στις οποίες εμπίπτει. Αρχικά στο θεωρητικό μέρος, περιγράφεται συνοπτικά η παραγωγή, η σύσταση και οι ιδιότητες της βενζίνης και φυσικά τα πρόσθετα αυτής, ένα εκ των οποίων είναι και η αιθανόλη. Η αιθανόλη χρησιμοποιείται ως υποκατάστατο της βενζίνης που προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ταυτόχρονα ως βελτιωτικό των ιδιοτήτων της βενζίνης, όπως πολλά άλλα οξυγονούχα. Εν συνεχεία, παρατίθενται οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή αιθανόλης και οι μέθοδοι παραγωγής της. Εκτενής αναφορά γίνεται στην παγκόσμια αγορά αιθανόλης, στην Ευρωπαϊκή νομοθεσία και τις Οδηγίες της Ευρωπαϊκής Ένωσης καθώς και στην κατάσταση της χώρας μας ως προς την είσοδο της βιοαιθανόλης, και γενικότερα των βιοκαυσίμων, στην ελληνική αγορά. Τέλος, βλέπουμε τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζει η χρήση της αιθανόλης ως πρόσθετο στη βενζίνη, τις μεταβολές των ιδιοτήτων των μιγμάτων και τα προβλήματα που αυτές επιφέρουν στις λειτουργίες του οχήματος. Στην πειραματική διαδικασία μετρήθηκε η τάση ατμών των κλασμάτων ισομερίωσης νάφθας (ISOMERATE), αναμόρφωσης (REFORMATE), αλκυλίωσης (ALKYLATE), «ελαφριάς» βενζίνης [Light Straight Run (LSR)], καταλυτικής πυρόλυσης ρευστοποιημένης κλίνης [Fluid Catalytic Cracking (FCC)] και C5 ρεύμα εξευγενισμού απ’ την παραγωγή TAME (C5 raf + TAME + Ref). Σε όλες τις περιπτώσεις η τάση ατμών αυξάνεται με την προσθήκη αιθανόλης, με τις μεγαλύτερες αυξήσεις να παρατηρούνται για τα κλάσματα χαμηλής πτητικότητας, και αντίστροφα. Στη συνέχεια παρασκευάστηκαν 4 μίγματα δύο κλασμάτων σε 3 διαφορετικές αναλογίες. Τα αποτελέσματα όταν προστέθηκε αιθανόλη ήταν αναμενόμενα, με την έννοια ότι ανταποκρίνονταν στη συμπεριφορά των κλασμάτων που τα αποτελούσαν χωρίς ιδιαίτερες «ανωμαλίες». Τέλος, παρασκευάστηκαν 12 μίγματα που προσεγγίζουν τη σύσταση της εμπορικής βενζίνης, 6 θερινών (Κλάση A) και 6 χειμερινών (Κλάση C) προδιαγραφών. Από αυτά, μόνο τα 4 μίγματα Κλάσης Α (Μίγματα 3, 4, 5, 6) ξεπέρασαν το όριο των 60 kPa της θερινής προδιαγραφής, ενώ όλα τα υπόλοιπα διατηρήθηκαν εντός των ορίων των αρχικών προδιαγραφών τους.

In this project we investigated the impact of the ethanol addition on the vapor pressure of gasoline and whether this impact is feasible to conform with the current legislation and the standards which comes under. At first, we described briefly the production, the composition, the properties and the additives of gasoline, with ethanol being one of them. Ethanol is used as a renewable gasoline substitute and, at the same time, as gasoline improver, like many other oxygenated. Then, we cite the raw materials and the methods for ethanol production. We also refer the world ethanol market, the European legislation, the European Standards and the current situation in our country to the bio-ethanol entrance in the Greek market. Finally, we present the advantages and disadvantages of ethanol as additive, the variation of blend properties and the problems caused at the vehicle performance. In the experimental part, we measured the vapor pressure of six different refinery fractions: isomerized light naphtha (ISOMERATE), reformed heavy naphtha (REFORMATE), alkylated light naphtha (ALKYLATE), Light Straight Run (LSR), Fluidized Catalytic Cracking unit (FCC) and C5 raffinate stream from TAME production (C5 raf + TAME + Ref). In all cases, the vapor pressure is increased when ethanol is added and the greater increase is observed for the less volatile fractions, and the other way around. Then, we prepared four two-fraction blends in three different proportions. The results of ethanol addition were expected, meaning that they corresponded with the behavior of their fractions without notable variances. Also, we prepared twelve blends that approach the gasoline composition; 6 summer grade blends (Class A) and 6 winter grade blends (Class C). Only four of the summer grade blends (Blends 3, 4, 5, 6) outstripped the 60 kPa limit, while all the others stayed on their initial Class.