Автомобильные и авиационные бензины (Экологические требования)
Бурный рост автомобильного транспорта в развитых странах, где плотность автомобилей достигла 10-20 ед. на 1 кв.км, привел к сильному загрязнению окружающей среды и, в первую очередь, воздушного бассейна вредными выбросами отработавших газов. Огромное количество загрязняющих веществ, образующих при сжигании автомобильных бензинов, обусловливает тот факт, что среди всех требований, предъявляемых к бензинам, на первое место выдвигаются экологические.
Загрязнение окружающей среды, связанное с применением бензинов, может происходить на этапах транспортирования, заправки и др. (испарение, утечки и пр.). Однако основным источником загрязнения являются отработавшие газы. в их составе содержится более 300 соединений, наносящихся вред окружающей среде и здоровью человека.
Среди экологических показателей бензинов важнейшим является содержание в них соединений свинца. Это связано не только с высокой токсичностью этилированных бензинов и продуктов их сгорания, но и с возможностью применения каталитических систем нейтрализации отработавших газов, так как продукты сгорания свинца отравляют катализатор. Поэтому одной из первоочередных экологических задач в области производства бензинов запрещено законом. Переход на производство и применение этилированных бензинов запрещено законом. Переход на производство и применение неэтилированных бензинов позволит не только снизить выбросы в атмосферу высокотоксичных соединений свинца, но и даст возможность оборудовать автомобили каталитическими системами нейтрализации отработавших газов и до минимума сократить токсичность последних. В России также приняты и осуществляются программы, направленные на решение экологических проблем. По относительному объему производства и потребления неэтилированных автобензинов Россия в настоящее время находится на уровне развитых европейских стран. За последние пять лет его выработка увеличилась втрое и в 1997 года составила 70% общего объема. Максимальная норма на содержание свинца в автомобильных бензинах снижена с 0,37 до 0,15 г/дм3.
Среди продуктов сгорания неэтилированных бензинов наибольшую опасность представляют оксид и диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, углеводороды и твердые частицы.
Токсичность неэтилированных бензинов и продуктов их сгорания в основном определяется содержанием в них ароматических углеводородов, особенно бензола, олефиновых углеводородов и серы. Ароматические углеводороды более токсичны по сравнению с парафиновыми углеводородами. Если парафины в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 относится к 4-му классу опасности, то бензин относится ко 2-му классу, а толуол - к 3-му. При их сгорании образуются полициклические ароматические углеводороды (бензпирены), обладающие канцерогенными свойствами. Чем выше содержание ароматических углеводородов в бензине, тем выше температура его сгорания и содержание оксидов азота в отработавших газах. Несгоревшие углеводороды, содержащиеся в отработавших газах, в воздушной среде под воздействием различных факторов (повышенная влажность, солнечный свет и пр.). способствуют образованию стойких аэрозолей, получивших название "смог". Наибольшей фотохимической активностью обладают продукты сгорания олефиновых и ароматических углеводородов. Высокое содержание серы в бензины увеличивает выбросы оксидов серы, которые губительно действуют на здоровье человека, животный и растительный мир, конструкционные материалы. При использовании бензинов с кислородсодержащими добавками содержание токсичных продуктов в отработавших газах несколько снижается.
Запрет на применение свинцовых антидетонаторов в бензинах можно считать первым шагом в изменении экологических свойств бензинов, вторым шагом является переход к использованию так называемых реформулированных бензинов, связанный с принятием в США в 1990 г. поправок к закону о чистом воздухе. Для реформулированного бензина предусматривается введение ограничений и ужесточение требований по целому ряду показателей: давление насыщенных паров, фракционный состав, содержание ароматических углеводородов, бензола, олефинов, серы, предусматривается обязательное добавление кислородсодержащих соединений (не менее 1,8% по кислороду) и моющих присадок. С 1 января 1995 г. в девяти городах США (Нью-Йорк, Чикаго, Хьюстон и др.) потребляется только реформулированный бензин. Требования калифорнийского Совета по охране воздушного бассейна (CARB) к качеству реформулированного бензина, предусмотренные сверх федеральных норм, приведены в табл. 1.1. Переход к реформулированному бензину разбит на два этапа (первыЙ этап действует с 1990 г.).
В России также приняты и осуществляются программы, направленные на решение экологических проблем. ГОСТ Р 51105-97 "Бензины для автомобильного транспорта" предусматривает доведение требований к отечественным автобензинам до уровня европейских норм (EN 228). Ужесточена норма на содержание в бензинах общей серы - до 0,05%; введена норма на содержание бензола - не более 5%. Еще более жесткие требования установлены на автобензины, предназначенные для применения в Москве.
Одним из путей снижения токсичных выбросов автотранспорта является введение моющих присадок в автобензины, так как образование отложений во впускной системе двигателя и особенно в карбюраторе приводит к падению мощности и ухудшению экономичности работы двигателя, возрастанию таксичности отработавших газов, особенно на режимах холостого хода и на малых оборотах (условия городской езды). Путем поддержания в чистоте топливной системы моющие присадки способствуют снижению содержания оксидов углерода и несгоревших углеводородов в отработавших газах. На ряде нефтеперерабатывающих предприятий осуществляется организация производства автомобильных бензинов с моющими присадками и с улучшенными экологическими свойствами.
