Prężność par butanolu jako komponentu benzyn silnikowych

• Autorzy: Rogowska Delfina

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.05.07

Warianty tytułu

EN

Vapour pressure of butanol as a component of gasoline

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Polityka w zakresie dekarbonizacji paliw silnikowych powoduje stały wzrost zainteresowania biopaliwami. Wśród nich, jako komponent benzyn silnikowych, najpopularniejszy jest etanol oraz eter ETBE. Jednak ze względu na korzystne właściwości użytkowe i pojawiające się technologie produkcji biobutanolu, wydaje się, że ten komponent benzyn silnikowych nabiera wagi. (Bio)butanol, podobnie jak etanol podczas komponowania benzyn w przypadku wielu parametrów wykazuje efekty nieliniowe, tzn. dla mieszaniny wyliczona – w oparciu o udziały i właściwości komponentów – wielkość danego parametru jest inna niż oznaczona laboratoryjnie. Dotyczy to głównie takich parametrów jak liczby oktanowe, destylacja, prężność par. Należy zauważyć, że do planowania i optymalizacji produkcji paliw silnikowych wykorzystywane jest programowanie liniowe, które wymaga, aby układ był opisany w sposób liniowy. Z tego względu dla wspomnianych parametrów wyznacza się liczby blendingowe (addytywne wskaźniki mieszania), które odwzorowują „zachowanie” danego komponentu w konkretnym układzie. W niniejszym artykule wyznaczono liczby blendingowe dla prężności par n-butanolu oraz i-butanolu w układzie z innymi związkami tlenowymi i komponentami benzynowymi dla benzyn zawierających powyżej 2,7% (m/m) tlenu. Doświadczenie zostało zaplanowane według zmodyfikowanej metody Andersona i McLeana planowania doświadczeń. Do wyznaczenia liczb blendingowych wykorzystano wbudowaną w arkusz kalkulacyjny Excel funkcję statystycznej analizy danych „regresja”, stanowiącą element dodatku Analysis ToolPak. W układzie etanolu z ETBE, alkoholami butylowymi i komponentami węglowodorowymi liczba blendingowa etanolu jest dużo wyższa niż jego wartość prężności par (98,0 kPa vs 16,1 kPa), a blendingowa ETBE jest niższa (blendingowa 15,7 kPa, oznaczona 32,0 kPa). Natomiast wyznaczona liczba blendingowa prężności par zarówno n-butanolu, jak i i-butanolu jest zbliżona do wartości oznaczonej (n-butanol: oznaczona 1,3 kPa, blendingowa 2,0 kPa; i-butanol: oznaczona 2,6 kPa, blendingowa 3,0).

EN

The policy on motor fuels decarbonizastion results in a steady increase in interest in biofuels. Among them, the most popular gasoline components are ethanol and ETBE ether. However, because of advantageous performance properties and new production technologies of biobuthanol, this gasoline component is gaining importance. During gasoline blending, (bio-)buthanol as well as ethanol shows nonlinear effects in case of many parameters, it is that parameter value calculated based on the share and properties of components that is different than that measured in a laboratory. This applies mainly to such parameters as octane numbers, distillation parameters, vapour pressure. It should be noticed that linear programming is used very often for optimization and production planning, which requires a set to be linear. Having the above in mind, blending numbers (additive mixing factors) are calculated for the above parameters, which reflect “behavior” of a given component in specific component set. In this article, the blending number for vapour pressure of n-buthanol and i–buthanol in combination with other oxygen components and gasoline components for gasoline containing above 2.7% (m/m) of oxygen were assessed. The experiment was planned according to modified Andreson’s and McLean’s methodology of planning of experiments. In order to establish the blending numbers, the “regression” statistical data analysis function, which is a component of Excel sheet Analysis ToolPak, was used. In the set of such components as ethanol, ETBE, buthyl alcohols and hydrocarbon components, the vapor pressure blending number of ethanol is much higher than its real vapor pressure value (98.0 kPa vs 16.1 kPa), the ETBE blending value is lower (the blending number is 15.7, the determinate number is 32.0 kPa). In turn, the established vapour pressure blending value of both n-buthanol and i-buthanol is close to the determinate value (the determinate value for n-buthanlo is 1.3 kPa, the blending number is 2.0 kPa, for i-buthanol the determine value is 2.6 kPa, the blending number is 3.0 kPa).

Słowa kluczowe

PL

benzyna E10; biobutanol; liczby blendingowe prężności par

EN

E10 gasoline; biobuthanol; vapour pressure blending numbers

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 5
• Strony: 340--348
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Rogowska Delfina

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Anderson J.E., DiCicco D.M., Ginder J.M., Kramer U., Leone T.G., Raney-Pablo H.E., Wallington T.J., 2012. High octane number ethanol–gasoline blends: Quantifying the potential benefits in the United States. Fuel, 97: 585–594. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.03.017.
• Ekobenz. <https://www.ekobenz.pl> (dostęp: listopad 2019).
• Kaczmarczyk A., Rogowska D., 2002. Zmodyfikowana metoda McLeana–Andersona planowania doświadczeń dla opracowania modeli matematycznych właściwości mieszanin. Biuletyn Instytutu Technologii Nafty, 2: 94–100.
• Kukharonak H., Ivashko V., Pukalskas S., Rimkus A., Matijošius J., 2017. Operation of a Spark-Ignition Engine on Mixtures of Petrol and N-Butanol. Procedia Engineering, 187: 588–598.
• Man H., Liu H., Xiao Q., Deng F., Yu Q., Wang K., Yang Z., Wu Y., He K., Hao J., 2018. How ethanol and gasoline formula changes evaporative emissions of the vehicles. Applied Energy, 222: 584–594. DOI: 10.1016/j.apenergy.2018.03.109.
• Mourad M., Mahmoud K., 2019. Investigation into SI engine performance characteristics and emissions fuelled with ethanol/butanolgasoline blends. Renewable Energy, 143: 762–771.
• Pałuchowska M., 2014. Badanie wpływu izomerów biobutanolu na właściwości fizykochemiczne benzyny silnikowej. Dokumentacja Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, nr arch. TP-4101-75/14.
• Pałuchowska M., 2015. Biobutanol produkowany z biomasy. Nafta-Gaz, 7: 502–509.
• Pałuchowska M., 2017. Formuły paliw etanolowych – wpływ na właściwości eksploatacyjne. Nafta-Gaz, 9: 668–674. DOI:10.18668/NG.2017.09.06.
• Pałuchowska M., Rogowska D., 2009. Wpływ bioetanolu na nieaddytywne właściwości benzyny silnikowej. Nafta-Gaz, 1: 21–28.
• Rogowska D., 2010. Problem nieaddytywnych efektów mieszania dla parametru „prężność par” w trakcie blendingu biopaliwa E85. NaftaGaz, 3: 211–215.
• Rogowska D., 2011. Wybrane zagadnienia jakościowe w produkcji i dystrybucji biopaliwa E85. Przemysł Chemiczny, 6: 1133–1136.
• Shirazi S.A., Abdollahipoorb B., Martinson J., Windom B., Foust T.D., Reardon K.F., 2019. Effects of dual-alcohol gasoline blends on physiochemical properties and volatility behavior. Fuel, 252: 542–552. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.04.105.
• System KZR INiG. <http://www.kzr.inig.eu> (dostęp: listopad 2019).
• Szałkowska U., 2019. Jakość paliw w Europie historia i przyszłość. X Konferencja Naukowo-Techniczna Fuels’ Zoom pt. Paliwa i biopaliwa silnikowe po roku 2020. Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, Kraków.
• Trindade W.R.S., Gonçalves dos Santos R., 2017. Review on the characteristics of butanol, its production and use as fuel in internal combustion engines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 69: 642–651.
• Zaharin M.S.M., Abdullah N.R., Masjuki H.H., Obed M.A., Najafi G., Talal Y., 2018. Evaluation on physicochemical properties of isobutanol additives in ethanol-gasoline blend on performance and emission characteristics of a spark-ignition engine. Applied Thermal Engineering, 144: 960–971. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.08.057.
• Akty prawne i normatywne
• Dyrektywa 2003/30/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 8 maja 2003 r. w sprawie wspierania użycia w transporcie biopaliw lub innych paliw odnawialnych (Dz. Urz. UE L 123 z 17.5.2003, s. 42).
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2015/1513 z dnia 9 września 2015 r. zmieniająca dyrektywę 98/70/WE odnoszącą się do jakości benzyny i olejów napędowych oraz zmieniająca dyrektywę 2009/28/WE w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych (Dz. Urz. UE L 239 z 15.9.2015, s. 1).
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2001 z dnia 11 grudnia 2018 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych (Dz. Urz. UE L 328 z 21.12.2018, s. 82).
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE (Dz. Urz. UE L 140 z 5.06.2009, s. 16).
• PN-EN 228+A1:2017-06 Paliwa do pojazdów samochodowych – Benzyna bezołowiowa – Wymagania i metody badań.
• Ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 r. o biokomponentach i biopaliwach ciekłych (Dz.U. z 2006 r. nr 169, poz. 1199).