NAGY ENERGIATARTALMÚ, KÖRNYEZETBARÁT HAGYOMÁNYOS ÉS ALTERNATÍV MOTORHAJTÓANYAGOK KUTATÁSA-FEJLESZTÉSE

NAGY ENERGIATARTALMÚ, KÖRNYEZETBARÁT HAGYOMÁNYOS ÉS ALTERNATÍV MOTORHAJTÓANYAGOK KUTATÁSA-FEJLESZTÉSE Tóth Csaba okleveles vegyészmérnök Dr. Hancsók Jenő egyetemi tanár Pannon Egyetem, Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet, MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék

Pannon Egyetem 8200 Veszprém, Pf. 158. Tel.: 88/624313, Fax.: 88/624520

„Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak” Székesfehérvár, 2009. november 19.

I. Ökológia, Regionalitás, Vidékfejlesztés Nemzetközi Nyári Egyetem és Workshop, Százhalombatta, 2008.08.11-14.

1

1

AZ ELŐADÁS TAGOLÁSA      

Környezetvédelmi előírások változása Dízelgázolajokkal szemben támasztott mennyiségi és minőségi előírások Bio-motorhajtóanyagok osztályozása Bio-motorhajtóanyagok Diesel-motorokhoz Gázolaj+triglicerid elegyek katalitikus átalakítása Összefoglalás, következtetések, eredmények „Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak”, Székesfehérvár, 2009. november 19.

2

DIESEL-MOTOROS SZEMÉLYGÉPJÁRMŰVEK KÁROSANYAGKIBOCSÁTÁSÁNAK HATÁRÉRTÉKEI (EU) Fokozat

Év

Kibocsátás, g/km CO

HC

NOx

HC + NOx

részecske

EURO 1

1992

2,72

-

-

0,97

0,140

EURO 2 – IDI5

1996

1,00

-

-

0,70

0,080

EURO 2 – DI6

1999

1,00

-

-

0,90

0,100

EURO 3

2000

0,64

-

0,50

0,56

0,050

EURO 4

2005

0,50

-

0,25

0,30

0,025

EURO 5

2009

0,50

-

0,18

0,23

0,0053

EURO 6

2014

0,50

-

0,08

0,17

0,0053

Futásteljesítmény: legalább 80.000 km vagy 5 év, 2 Futásteljesítmény: legalább 100.000 km vagy 5 év 3 Előírás-tervezet; futásteljesítmény: legalább 160000 km 4 A részecske-kibocsátási határérték csak olyan járművekre vonatkozik, amelyek közvetlen befecskendezéses motorai részben vagy teljesen szegény keverékkel üzemelnek IDI - közvetett befecskendezés, DI – közvetlen befecskendezés 1

„Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak”, Székesfehérvár, 2009. november 19.

3

DÍZELGÁZOLAJOK MINŐSÉGI ELŐÍRÁSAINAK VÁLTOZÁSA MAGYARORSZÁGON Magyarország MSZ 1627 (1986)

MSZ 1627 (1993)

MSZ 1627 (1997)

MSZ EN 590 (1999)

MSZ EN 590 (2000)

MSZ EN 590 (2004)

MSZ EN 590 (2009)

42

48

48

49

51

51

51

815-860

820-860

820-860

820–860

820–845

820–845

820-845

Összes aromástartalom, %, legfeljebb

-

-

-

-

-

-

15-20*

Többgyűrűs aromástartalom, %m/m, legfeljebb

-

-

-

-

11

11

8,0 (2,0-4,0)*

95 ftf%-ig átdesztillált, °C, legfeljebb

-

-

-

-

360

360

360

5000/ 2000

2000/ 500/100

500/100

500

350

50/ 101

10

-

-

-

-

-

5,0

7,0

Jellemzők

Cetánszám, legalább Sűrűség, 15°C-on, kg/m3, legfeljebb

Kéntartalom, mg/kg, legfeljebb Zsírsav-metil-észter-tartalom, v/v%

Az MSZ 1627 dízelgázolajok minőségi előírásait tartalmazó termékszabvány 1999-ben megszűnt és helyette az MSZ EN 590 termékszabvány az érvényes, azaz a dízelgázolajokra vonatkozó hazai és Európai Uniós termékszabvány ettől kezdve azonos. * Előírás várható bevezetése 2010 1 regionálisan biztosítani kell a legfeljebb 10 mgS/kg kéntartalmú motorbenzint is ? Döntés 2008-ben várható - Nincs előírás


4

AZ EU MOTORHAJTÓANYAGFELHASZNÁLÁSÁNAK VÁRHATÓ ALAKULÁSA

6

Felhasznált mennyiség, 10 t/év

250

JET

Motorbenzin

Dízelgázolaj

200 150 100 50 0 1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

Év


5

A GÉPJÁRMŰGYÁRTÁS VÁLTOZÁSAIT ÉS TENDENCIÁIT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK KÉSZLETEK FELHASZNÁLÁSA

KÖRNYEZETVÉDELEM KÁROS KIBOCSÁTÁSOK

FOGYASZTÓI IGÉNYEK KIELÉGÍTÉSE HAJTÓANYAGTAKARÉKOSSÁG MEGBÍZHATÓSÁG

ÚJRAFELHASZNÁLHATÓSÁG

KOMFORT

KEVESEBB KARBANTARTÁS ÁLTALÁNOS HAJTÓANYAG-MINŐSÉG KORMÁNYZATI TÖRVÉNYHOZÁS

KIS KÖLTSÉGEK

MOTORTECHNOLÓGIA

TRIBOLÓGIA

HAJTÓANYAGTECHNOLÓGIA

MOTOROLAJ-TECHNOLÓGIA UTÓÁTALAKÍTÓ KATALIZÁTOROK


6

AZ EURÓPAI UNIÓ BIO-MOTORHAJTÓANYAGOKRA VONATKOZÓ ELŐÍRÁSAI, ELVÁRÁSAI Megnevezés

Legfontosabb előírások, elvárások

2003/30/EC direktíva

2005-re 2,0 %, míg 2010-re 5,75% ajánlott biomotorhajtóanyag bekeverés a felhasznált hajtóanyag energiatartalmára vonatkoztatva

COM (2006) 34 „A biohajtóanyagokra vonatkozó uniós stratégia”

Második generációs bio-motorhajtóanyagok (pl. cseppfolyósak: biogázolaj, BtL) kutatásafejlesztése, felhasználása

2009/28/EK „Megújuló-energia-útiterv”

Az EU tagállamaiban a bio-motorhajtóanyagok részarányának 2020-ra átlagban legalább 10%nak kell lennie. Továbbá figyelembe kell venni az előállítás során a CO2 emissziót.

COM(2007) 856

Az új személygépjárművekre vonatkozó CO2 kibocsátási követelményeknek az Európai Unióban 130 g/km 2015-től a teljes flottára


7

BIO-MOTORHAJTÓANYAGOK KORSZERŰ OSZTÁLYOZÁSI RENDSZERE GENERÁCIÓ első  

második

bioetanol növényolajok



biogázolajok (trigliceridek hidrogénezése és izomerizálása)

harmadik 

biohidrogén szintetikus biometán



biometanol

szintetikus benzin és gázolaj lepárlási bioolajok hidrokrakkolása)



bio elektromos áram (közvetett módon energiatelepekhez)



bio-paraffinok szénhidrátokból



g-valero-lakton



dimetil-éter (DME)



még nem ismertek



 

biodízelek

 

 

előzőek + kőolaj alapú hajtóanyagok elegyei



bioetanol lignocellulózból biobutanol biokomponensek molekula-alkotóként biometán (biogáz)

szintetikus bio-motorhajtóanyagok szintézisgázból

negyedik 

Hancsók, J. et all.: Microporous and Mesoporous Materials, 2007, 101(1-2), 148-152; Hancsók, J., et all.: „Investigation of catalytic conversion of vegetable oil/gas oil mixtures”, Silica and Silicates in Modern Catalysis, Conshohocken, Pennsylvania, USA, 2009


8

DIESEL-MOTOROK HAJTÁSÁRA ALKALMAS BIO-MOTORHAJTÓANYAGOK I.    

Növényolajok (trigliceridek) Biodízelek (zsírsav-metilészterek) Biogázolajok Fischer-Tropsch (szintetikus) gázolajok


9

DIESEL-MOTOROK HAJTÁSÁRA ALKALMAS BIO-MOTORHAJTÓANYAGOK II. O CH2 O

C

CH2

CH2

7

CH2

CH2

7

CH2

CH2

7

CH

CH

CH2

7CH3

CH

CH

CH2

CH3 7

CH

CH

CH2

7CH3

Trigliceridek cetánszám: 35-45

O CH

O

C O

CH2 O

C

R1, R2, R3 : 14-18 szénatomszámú telített vagy egy vagy több kettőskötést tartalmazó alkillánc

Zsírsavmetilészterek (FAME) cetánszám: 45-52

O CH3 O

C

CH2

CH2

7

CH

CH

CH2

7CH3

„gyenge helyek” a molekulában

CH3

CH2

CH2

CH2

6

CH2

CH3

n-cetán cetánszám: 100


10

BIODÍZELEK HÁTRÁNYAI 

Biodízel (FAME)  kedvezőtlen tulajdonságok:       

jelentős mennyiségű fosszilis eredetű segédenergia hidrolízis érzékenység (korrózió) metanoltartalom (méreg) nagy jódszám (nagy telítetlentartalom, rossz hő- és oxidációs stabilitás) magasabb CFPP és nagyobb viszkozitás (hidegindítási, porlasztási problémák) összeférhetetlenség a motorhajtóanyag-ellátó rendszer szerkezeti anyagaival rövidebb olajcsere-periódus

 A felhasználási csúcs elérése után fokozatos csökkenés várható  Megoldás: második generációs bio-motorhajtóanyagok természetes trigliceridekből (biogázolaj)


11

A TRIGLICERIDEK KATALITIKUS ÁTALAKÍTÁSÁNAK SÉMÁJA Cetánszám

Trigliceridek

n-paraffinok: 85-105

i-paraffinok: 60-85

oxigéntartalmú vegyületek: 45-60

Katalizátorok H2, T, P Cetánszám: 35-45

Melléktermékek: CO + CO2 +

Cseppfolyós szénhidrogén hozam: > 75-80%

CH4 + C3H8 + H2O

Katalizátor és műveleti paraméterfüggő!

Hancsók, J., Krár, M., Magyar, Sz., Boda, L., Holló, A., Kalló, D., Microporous and Mesoporous Materials, 2007, 101(1-2), 148-152. Hancsók, J., Krár, M., Magyar, Sz. Boda, L., Holló, A., Kalló, D., Studies in Surface Science and Catalysis 170 B, 2007, 170, 1605-1610.


12

NÖVÉNYOLAJ-GÁZOLAJ ELEGY KATALITIKUS ÁTALAKÍTÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI Növényolaj

Előkezelő

HDO

Növényolaj

Előkezelő

HDO

Izomerizáló

Biogázolaj önmegában

Biogázolaj + gázolaj elegy Gázolaj

Növényolaj

HDS

Előkezelő HDS

Biogázolajtartalmú gázolaj

Gázolaj

HDO:hydrodeoxygention = oxigéneltávolítás; HDS: hydrodesulfurization = kéntelenítés „Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak”, Székesfehérvár, 2009. november 19.

13

AZ EGYLÉPÉSES TECHNOLÓGIA ÉS ELŐNYEI 

Egy katalitikus lépés 

gázolaj minőségjavítás  

 





heteroatom eltávolítás aromástartalom csökkentés

növényolaj átalakítása

Meglévő, vagy kismértékben módosított kéntelenítő üzemben elvégezhető A termékek izomerizálása  nagy cetánszámú és kedvező hidegfolyási tulajdonságokkal rendelkező termék Gyengébb minőségű (kis cetánszámú, nagy aromás-, kén-, és nitrogéntartalmú) gázolajáram alapanyag minősége jelentősen javítható. „Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak”, Székesfehérvár, 2009. november 19.

14

NÖVÉNYOLAJ BEKEVERÉSÉNEK HATÁSA A TERMÉKEK TULAJDONSÁGAIRA 

15% növényolaj bekeverésének hatása: 

Cetánszám: 52-58 (MSZ EN 590:2009 min. 51) 

 

Kéntartalom <10 mg/kg Jobb hatásfokú, tisztább égés 



Cetánszám növekedés: 3-10 egység

Kisebb környezetszennyezés

Összetétele nagyban hasonlít a hagyományos dízelgázolajéhoz  

Meglévő tároló elosztó rendszer megfelelő Motorhajtóanyag-ellátórendszerekkel kompatibilitás


15

ÖSSZEFOGLALÁS, KÖVETKEZTETÉSEK 



Jelentős kutató-fejlesztő tevékenység zajlott le és ez a közeljövőben is folytatódni fog a korszerű motorhajtóanyagok előállítása területén, amelynek fő okai:  a környezetvédelmi előírások,  a motorhajtóanyagokkal szemben támasztott minőségi követelmények és mennyiségi igények,  és a bioeredetű motorhajtóanyag-keverőkomponensek felhasználására vonatkozó ajánlások változása és szigorodása; Korszerű, környezetbarát dízelgázolajok főbb keverőkomponensei:  bioeredetű keverőkomponensek   

biodízel, biogázolaj, szintetikus biogázolaj


16

KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMET!

Pannon Egyetem 8200 Veszprém, Pf. 158. Tel.: 88/624313, Fax.: 88/624520


17

NAGY ENERGIATARTALMÚ, KÖRNYEZETBARÁT HAGYOMÁNYOS ÉS ALTERNATÍV MOTORHAJTÓANYAGOK KUTATÁSA-FEJLESZTÉSE

Recommend Documents