سلام، مهمان
08-04-2017، 12:28 PM
چکیده:
اگرچه کاهش بسیار قابل ملاحظه‌ای در میزان سولفور سوخت دیزل محقق گردید، اما گره خوردن کاهش گوگرد با کاهش میزان ترکیبات آروماتیک سوخت دیزل، افزایش مراحل پیچیده شیرین‌سازی گازوئیل و نیز بالا رفتن قیمت تمام شده آن، استفاده از سوختهای جایگزین را مطرح میکند.
راه حل سازگاری با استانداردهای جدید آلایندگی، استفاده از منابع جدید سوخت دیزل است. به بیان دیگر با روی آوردن به منابع دیگر سوخت دیزل، مثل سوختهای با منبع طبیعی تجدیدپذیر، می‌توان استانداردهای جدید آلایندگی را ارضا نمود، در عین حال می‌توان میزان وابستگی به منابع فسیلی را کاهش داد و سوخت ارزانتری را فراهم آورد.
فصل1 – مقدمه
سیکل تولید توان تراکمی (دیزل) راندمان حرارتی بالا و میزان تولید دی‌اکسیدکربن پایینی دارد، اما همیشه با مسئله تولید اکسیدهای نیتروژن، دوده و ذرات معلق مواجه بوده است.
سوخت دیزل که به اختصار آنرا گازوئیل می‌نامیم، از منابع فسیلی بدست می‌آید و همواره دارای مقادیری آب و گوگرد (به صورت سولفور) بوده است. سولفور موجود در سوخت دیزل در فرایندهای پس از احتراق شرکت کرده و تولید اکسید گوگرد می‌نماید. اکسید گوگرد در ترکیب با آب، تشکیل اسید سولفوریک می‌دهد و خوردگیهایی را در مسیر خود، در بدنه سیلندر، درگاه خروجی و اگزوز ایجاد می‌نماید. علاوه‌براین اکسید گوگرد خارج شده از اگزوز، در آب باران حل می‌شود، اسید سولفوریک تولید میکند و یکی از منابع اصلی ریزش بارانهای اسیدی را تشکیل می‌دهد.
براساس تحقیقات انجام شده، مقدار ذرات معلق و دوده تولید شده در موتورهای دیزل رابطه مستقیمی با میزان سولفور و آروماتیکهای موجود در سوخت مصرفی دارد. بطوریکه هرچه میزان سولفور و آروماتیکها در سوخت دیزل بیشتر باشد، میزات دوده و ذرات معلق تولید شده در موتور دیزل بیشتر خواهد بود[1,2].
از آنجاییکه موتورهای دیزلی که امروزه تولید می‌شوند، از نظر میزان مصرف، آلایندگی، توان و گشتاور برتری غیر قابل انکاری نسبت به موتورهای سیکل اتو (احتراق جرقه‌ای) یافته‌اند، 45 درصد اتومبیلهای تولیدی امروز در اروپا و امریکا با موتورهای دیزل ارائه می‌شوند. به همین دلیل دستیابی به سوخت دیزل کم سولفور از سال 1992 در دستور کار وزارت انرژی ایالات متحده و اتحادیه اروپا قرار گرفته است.
میزان سولفور موجود در سوخت دیزل، بستگی زیادی به منبع فسیلی تولید آن دارد. تا قبل از سال 2001 سوخت دیزلی که حاوی کمتر از 500 واحد در میلیون گوگرد (<500ppm) بود، سوخت کم سولفور خوانده می‌شد. از ابتدای سال 2001، سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده قوانین جدیدی را برای کاهش میزان گوگرد سوخت دیزل و براساس استاندارد ASTM D975 وضع کرد که طبق آن میزان گوگرد سوخت دیزل تا سال 2005 باید به زیر 50 واحد در میلیون کاهش میافت، تا براساس آن تولید کنندگان موتور و خودرو بتوانند میزان تولید آلاینده های خود را با قوانین جدید[1] تطابق دهند.
با تحقق این قانون در سال 2005، میزان گوگرد سوخت دیزل در سال 2006 به 10- 20 واحد در میلیون در کشور انگلستان و به 1 واحد در میلیون در کشور سوئد و به 15 واحد در میلیون در ایالات متحده کاهش یافت. پیش‌بینی می‌شود که افزایش قیمت ناشی از اعمال این قوانین 2 تا 4 سنت در هر گالن سوخت دیزل خواهد بود که ناشی از سولفور زدایی، افزودنیهای روانکار و حمل و نقل می‌باشد.
قوانین فوق هر ساله مورد بازنگری قرار می‌گیرد، بطوریکه میزان سولفور موجود در سوخت دیزل براساس قوانین CARB باید به 15 واحد در میلیون در ایالات متحده و براساس استاندارد EURO به 10 واحد در میلیون در اروپا در سال 2010 برسد. شکل 1 میزان سولفور مجاز را در برخی کشورها تا سال 2010 نشان می‌دهد. نمونه ای از قانون تولید آلاینده ها در اروپا در ضمیمه 3 آمده است.
مقدار آروماتیکهای سوخت دیزل در سال 2007، 35 درصد حجمی بوده است که طبق قوانین مقدار مجاز آن باید به 10 درصد حجمی در آمریکا در سال 2010 و 15 درصد حجمی در استاندارد آلایندگی اروپا EURO V برسد.
[1] محدودیت تولید آلایندگی برای موتور دیزل در امریکا براساس CARB(California Air Resource Board) ، تولید حداکثر 0.05mg/mi اکسید نیتروژن در 50000 مایل اول و 0.07mg/mi در 120000 مایل بعدی و نیز تولید حداکثر 0.01mg/mi ذرات معلق در 120000 مایل در سال 2004 است. معادل همین قانون در اروپا با کد Euro IV به این شرح است: تولید حداکثر 0.4mg/mi، معادل 3.5gr/Kwh اکسید نیتروژن و 0.04mg/mi، معادل 0.02gr/Kwh ذرات معلق. قانون بعدی آلایندگی اروپا ERUO V ، مقادیر بالا را در تولید 2gr/Kwh اکسید نیتروژن و 0.02gr/Kwhذرات معلق محدود میکند. [28]
روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی
استفاده مستقیم از روغنهای گیاهی یا استفاده از مخلوط روغن گیاهی با سوخت دیزل، رویای مقرون به صرفه‌ایست که در مقیاس کوچک و در مصرف کوتاه مدت به تحقق رسیده است. مزیت این روش اینست که روغن گیاهی تجدیدپذیر می‌باشد، ارزش حرارتی بالایی دارد و بدون هیچ فرایندی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده مستقیم از روغنهای گیاهی در موتور دیزل معایبی نیز دارد، از جمله احتراق ناقص، شک در نازل، تهنشین شدن کربن در موتور و مخزن، رقیق سازی روغن روانکار، چسبنده سازی رینگها و نقص در روانکاری[3].
یکی از سوختهایی که دکتر رادولف دیزل برای استفاده در موتور خود بکار برد، روغن گیاهی بود. اولین تجربه استفاده از روغن گیاهی با شکست مواجه شد ولی موتور دیزل رادولف دیزل در سال 1900 در نمایشگاه پاریس با روغن بادام زمینی خالص کار کرد[4].
فرایند تولید روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی
روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی از خانواده تری‌گلیسریدها[1] هستند که از دانه های روغنی گیاهان و چربیهای ذخیره شده در بدن حیوانات بدست می‌آید. فرمول خانواده تری‌گلسیریدها C55H98O6 است که در شکل زیر نمایی از آرایش مولکولی آن هم به نمایش درآمده است.
کاربر مهمان نمی‌تواند مطالب قیمت‌گذاری شده را خریداری کند. برای خرید مطالب قیمت‌گذاری شده، وارد شوید یا ثبت نام کنید .
اگرچه کاهش بسیار قابل ملاحظه‌ای در میزان سولفور سوخت دیزل محقق گردید، اما گره خوردن کاهش گوگرد با کاهش میزان ترکیبات آروماتیک سوخت دیزل، افزایش مراحل پیچیده شیرین‌سازی گازوئیل و نیز بالا رفتن قیمت تمام شده آن، استفاده از سوختهای جایگزین را مطرح میکند.
راه حل سازگاری با استانداردهای جدید آلایندگی، استفاده از منابع جدید سوخت دیزل است. به بیان دیگر با روی آوردن به منابع دیگر سوخت دیزل، مثل سوختهای با منبع طبیعی تجدیدپذیر، می‌توان استانداردهای جدید آلایندگی را ارضا نمود، در عین حال می‌توان میزان وابستگی به منابع فسیلی را کاهش داد و سوخت ارزانتری را فراهم آورد.
فصل1 – مقدمه
سیکل تولید توان تراکمی (دیزل) راندمان حرارتی بالا و میزان تولید دی‌اکسیدکربن پایینی دارد، اما همیشه با مسئله تولید اکسیدهای نیتروژن، دوده و ذرات معلق مواجه بوده است.
سوخت دیزل که به اختصار آنرا گازوئیل می‌نامیم، از منابع فسیلی بدست می‌آید و همواره دارای مقادیری آب و گوگرد (به صورت سولفور) بوده است. سولفور موجود در سوخت دیزل در فرایندهای پس از احتراق شرکت کرده و تولید اکسید گوگرد می‌نماید. اکسید گوگرد در ترکیب با آب، تشکیل اسید سولفوریک می‌دهد و خوردگیهایی را در مسیر خود، در بدنه سیلندر، درگاه خروجی و اگزوز ایجاد می‌نماید. علاوه‌براین اکسید گوگرد خارج شده از اگزوز، در آب باران حل می‌شود، اسید سولفوریک تولید میکند و یکی از منابع اصلی ریزش بارانهای اسیدی را تشکیل می‌دهد.
براساس تحقیقات انجام شده، مقدار ذرات معلق و دوده تولید شده در موتورهای دیزل رابطه مستقیمی با میزان سولفور و آروماتیکهای موجود در سوخت مصرفی دارد. بطوریکه هرچه میزان سولفور و آروماتیکها در سوخت دیزل بیشتر باشد، میزات دوده و ذرات معلق تولید شده در موتور دیزل بیشتر خواهد بود[1,2].
از آنجاییکه موتورهای دیزلی که امروزه تولید می‌شوند، از نظر میزان مصرف، آلایندگی، توان و گشتاور برتری غیر قابل انکاری نسبت به موتورهای سیکل اتو (احتراق جرقه‌ای) یافته‌اند، 45 درصد اتومبیلهای تولیدی امروز در اروپا و امریکا با موتورهای دیزل ارائه می‌شوند. به همین دلیل دستیابی به سوخت دیزل کم سولفور از سال 1992 در دستور کار وزارت انرژی ایالات متحده و اتحادیه اروپا قرار گرفته است.
میزان سولفور موجود در سوخت دیزل، بستگی زیادی به منبع فسیلی تولید آن دارد. تا قبل از سال 2001 سوخت دیزلی که حاوی کمتر از 500 واحد در میلیون گوگرد (<500ppm) بود، سوخت کم سولفور خوانده می‌شد. از ابتدای سال 2001، سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده قوانین جدیدی را برای کاهش میزان گوگرد سوخت دیزل و براساس استاندارد ASTM D975 وضع کرد که طبق آن میزان گوگرد سوخت دیزل تا سال 2005 باید به زیر 50 واحد در میلیون کاهش میافت، تا براساس آن تولید کنندگان موتور و خودرو بتوانند میزان تولید آلاینده های خود را با قوانین جدید[1] تطابق دهند.
با تحقق این قانون در سال 2005، میزان گوگرد سوخت دیزل در سال 2006 به 10- 20 واحد در میلیون در کشور انگلستان و به 1 واحد در میلیون در کشور سوئد و به 15 واحد در میلیون در ایالات متحده کاهش یافت. پیش‌بینی می‌شود که افزایش قیمت ناشی از اعمال این قوانین 2 تا 4 سنت در هر گالن سوخت دیزل خواهد بود که ناشی از سولفور زدایی، افزودنیهای روانکار و حمل و نقل می‌باشد.
قوانین فوق هر ساله مورد بازنگری قرار می‌گیرد، بطوریکه میزان سولفور موجود در سوخت دیزل براساس قوانین CARB باید به 15 واحد در میلیون در ایالات متحده و براساس استاندارد EURO به 10 واحد در میلیون در اروپا در سال 2010 برسد. شکل 1 میزان سولفور مجاز را در برخی کشورها تا سال 2010 نشان می‌دهد. نمونه ای از قانون تولید آلاینده ها در اروپا در ضمیمه 3 آمده است.
مقدار آروماتیکهای سوخت دیزل در سال 2007، 35 درصد حجمی بوده است که طبق قوانین مقدار مجاز آن باید به 10 درصد حجمی در آمریکا در سال 2010 و 15 درصد حجمی در استاندارد آلایندگی اروپا EURO V برسد.
[1] محدودیت تولید آلایندگی برای موتور دیزل در امریکا براساس CARB(California Air Resource Board) ، تولید حداکثر 0.05mg/mi اکسید نیتروژن در 50000 مایل اول و 0.07mg/mi در 120000 مایل بعدی و نیز تولید حداکثر 0.01mg/mi ذرات معلق در 120000 مایل در سال 2004 است. معادل همین قانون در اروپا با کد Euro IV به این شرح است: تولید حداکثر 0.4mg/mi، معادل 3.5gr/Kwh اکسید نیتروژن و 0.04mg/mi، معادل 0.02gr/Kwh ذرات معلق. قانون بعدی آلایندگی اروپا ERUO V ، مقادیر بالا را در تولید 2gr/Kwh اکسید نیتروژن و 0.02gr/Kwhذرات معلق محدود میکند. [28]
روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی
استفاده مستقیم از روغنهای گیاهی یا استفاده از مخلوط روغن گیاهی با سوخت دیزل، رویای مقرون به صرفه‌ایست که در مقیاس کوچک و در مصرف کوتاه مدت به تحقق رسیده است. مزیت این روش اینست که روغن گیاهی تجدیدپذیر می‌باشد، ارزش حرارتی بالایی دارد و بدون هیچ فرایندی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده مستقیم از روغنهای گیاهی در موتور دیزل معایبی نیز دارد، از جمله احتراق ناقص، شک در نازل، تهنشین شدن کربن در موتور و مخزن، رقیق سازی روغن روانکار، چسبنده سازی رینگها و نقص در روانکاری[3].
یکی از سوختهایی که دکتر رادولف دیزل برای استفاده در موتور خود بکار برد، روغن گیاهی بود. اولین تجربه استفاده از روغن گیاهی با شکست مواجه شد ولی موتور دیزل رادولف دیزل در سال 1900 در نمایشگاه پاریس با روغن بادام زمینی خالص کار کرد[4].
فرایند تولید روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی
روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی از خانواده تری‌گلیسریدها[1] هستند که از دانه های روغنی گیاهان و چربیهای ذخیره شده در بدن حیوانات بدست می‌آید. فرمول خانواده تری‌گلسیریدها C55H98O6 است که در شکل زیر نمایی از آرایش مولکولی آن هم به نمایش درآمده است.
