Бензин

Влияние испаряемости на загрязнение атмосферы парами топлив

Потери бензинов от испарения сопровождаются загрязнением атмосферы парами топлив. Обычно рассматривают два возможных источника загрязнения атмосферы углеводородами:
1) низкокипящие углеводороды, испаряющиеся в процессах транспортирования, хранения и применения нефтепродуктов;

Потери бензина за 1 месяц хранения в кг/м3 парового пространства за счет «малых дыханий»

 

 

 

 

Северная зона

 

Средняя зона

 

Ожная зона

 

Резервуар

Бензин

Зима

Весна осень

Лето

Зима

Весна-осень

Лето

Зима

Весна-осень

Лето

Наземный гори­зонтальный

РВС-2000

Зимний Летний

1,14 0,57

7,98 3,28

32,30 11,10

1,43 0,68

8,78 4,12

42,0 14,20

1,92 0,89

10,50 4,56

49,10 17,10

Наземный верти­кальный РВС-740

Зимний Летний

0,76 0,36

3,93 1,90

12,8 5,94

0,95

0,45

4,91 2,38

16,0

7,43

1,38 0,61

6,42 2,98

19,90

8,75

Полуподземный РГС-24

Зимний Летний

0,49

0,23

1,77 0,71

4,65 1,77

0,61 0,30

2,16 0,94

5,42 1,97

0,80 0,32

2,68

1,23

7,98 2,60

Подземный РГС-24

Зимний Летний

0.16 0,09

0,49 0,27

0,96 0,56

0,19 0,10

0,53 0,30

1,01 0,56

0,24 0,13

0,60 0,33

1,13 0,68


2) отработавшие газы двигателей. Состав и свойства углеводородов, поступающих в атмосферу с продуктами сгорания топлива, определяются главным образом организацией процесса сгорания, конструктивными особенностями топочных устройств и лишь в небольшой степени зависят от испаряемости топлива. Углеводороды, попадающие в атмосферу с продуктами сгорания, могут обладать не только токсичностью, но и канцерогенностью.
Атмосфера загрязняется углеводородами не только в результате испарения низкокипящих фракций при транспортировании и хранении, но и в процессе применения топлив. Борьба с испарением топлив и особенно бензинов в условиях хранения и транспортирования ведется давно. Кроме того, крупные склады горючего и нефтебазы расположены обычно вне больших населенных пунктов, и загрязнение атмосферы от испарения при хранении лишь незначительно влияет на состояние их воздушного бассейна.
В последние годы все больше внимания уделяется борьбе с испарением бензинов в условиях применения. При эксплуатации автомобилей бензин испаряется в топливных баках и карбюраторе. Образующиеся пары углеводородов загрязняют атмосферу крупных городов, напряженных автомагистралей и т.д.
Как уже указывалось, низкокипящие углеводороды обладают определенной токсичностью, а некоторые олефиновые углеводороды способны к химическим реакциям с другими загрязнениями, содержащимися в атмосфере. При больших концентрациях олефиновых углеводородов с участием углеродистых частиц, оксидов азота и других загрязнений под действием солнечного света происходит фотохимическая реакция образования так называемого фотохимического смога. При появлении смога снижается прозрачность атмосферы, возникает неприятный запах, появляются ощущение удушья, раздражение глаз. Смог не только воздействует на человека, он вызывает разрушение резиновых и текстильных изделий, некоторых красок, быструю порчу продуктов и гибель растений.
Таким образом, наибольший вред наносят низкокипящие олефиновые углеводороды. При использовании в качестве компонентов бензинов дистиллятов вторичных процессов, в частности одноступенчатого каталитического крекинга, содержание таких углеводородов в бензинах может быть довольно значительным. Так, в одном из образцов, во фракции н.к. — 60°С каталитического крекинга олефины составляют 70,5%, в том числе содержится 21,9% 2-метилбутена-2, который может принимать участие в фотохимических реакциях образования смога. Во фракции н.к. — 60°С деструктивно-вакуумной перегонки гудрона арланской нефти содержится 41,5% олефиновых углеводородов; из них 5,1% пентена-1, 6,5% 2-метилбутена-2, 9,5% гексена-1, около 3% изобутилена и бутена-1, 2—4% бутена-2.
В той же фракции каталитического крекинга грозненских дистиллятов содержание олефинов достигает 50%, при этом преобладает 1, 2-метилбутен-2 (13,5%).
В некоторых странах (США, Швеции, Канаде, Мексике и др.) с целью снижения загрязнения атмосферы введено законодательное ограничение количества бензиновых испарений, выделяющихся из системы питания автомобилей. Вначале было установлено, что из бензобака и поплавковой камеры карбюратора одного автомобиля углеводородов не должно испаряться более 6 г/сут (при испытаниях по специальной программе). Затем было признано целесообразным, чтобы все автомобили, выпускаемые в США и ввозимые в США из других стран, были оборудованы системой улавливания паров бензина, и норма на выделяемые испарения была снижена до 2 г/сут.
Проведены работы по выявлению основных источников бензиновых испарений в системе питания автомобиля и их доля в общем загрязнении атмосферы низкокипящими углеводородами. Исследования на автополигоне НАМИ по принятой за рубежом методике показали, что автомобили, не оборудованные системой улавливания паров бензина, выделяют от 10 до 16 г паров углеводородов в 1 сут, что в 5-8 раз превышает норму стандарта США. Основным источником испарения является топливный бак (80—100% суммы паров углеводородов). Испарения из поплавковой камеры карбюратора и впускного патрубка воздушного фильтра могут быть практически полностью устранены конструктивными мероприятиями.
Для уменьшения попадания углеводородов в атмосферу при испарении бензина из бензобака разработаны различные конструкции систем улавливания паров. Применение находят различного рода адсорберы и конденсаторы. В качестве адсорбентов используют активированный уголь, вспененный полиуретан и другие материалы. Адсорбированные углеводороды десорбируются воздухом или отработавшими газами и сжигаются в двигателе или нейтрализаторе (дожигателе) отработавших газов.
Применение простых систем улавливания паров углеводородов из топливного бака отечественных автомобилей позволяет удовлетворить действующие требования мировых стандартов по токсичности автомобиля.