СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БЕНЗИНОВ Российский патент 2003 года по МПК G01N33/22 

Изобретение относится к химмотологии и может быть использовано для оценки экологической безопасности применения бензинов.

Известен способ оценки экологической безопасности применения различных топлив, сущность которого заключается в комплексной оценке токсичности отработавших газов на основе приведенных коэффициентов вредности отдельных компонентов по отношению к оксиду углерода. Применяется параметр суммарной токсичности отработавших газов, в которых вредность оксида углерода принимают равной единице, а по остальным компонентам: углеводородов с коэффициентом 0,66; оксидов азота 10; углерода 20.

Суммарный выброс наиболее распространенных вредных веществ определяется по формуле

(Чулков П. В. , Чулков И.П. Топлива и смазочные материалы: ассортимент, качество, применение, экономия, экология. - М.: Политехника, 1996. - с. 274-276).

В качестве недостатков данного способа можно отметить продолжительность, сложность и дороговизну способа.

Наиболее близким по технической сущности является способ исследования экологической безопасности применения топлив, взятый в качестве прототипа, сущность которого заключается в принудительном воспламенении и сгорании топливо-воздушной смеси в камере сгорания двигателя при заданных: составе топливной композиции и эксплуатационных характеристик двигателя и дальнейшем раздельном фиксировании количественных характеристик составляющих продуктов неполного сгорания (СО, NO_X, С_mН_n, С) и эксплуатационных характеристик двигателя: максимальное (Р_max) и индикаторное (Р_И) давление в цилиндре, давление наддува воздуха (Р_В), индикаторную мощность (N_И) и температуру отработавших газов (Т_ОГ).

(Усин В. В. , Улитько А.В. и др. Методы, способы и средства повышения экологической безопасности применения светлых нефтепродуктов на складах горючего и в ДВС. - Ульяновск: Тематический научно-технический сборник "Экологические проблемы химмотологии топлив", 1192. - с.14-16).

В качестве недостатков способа можно отметить продолжительность и дороговизну способа, громоздкость и сложность аппаратурного оформления и расход бензина.

Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения времени определения, упрощения и удешевления способа.

Поставленная задача достигается предложенным способом оценки экологической безопасности применения бензинов путем определения значений показателей экологических свойств "Содержание оксида углерода" и "Содержание углеводородов (сумм. )" с последующей оценкой экологической безопасности применения, при этом значения показателей экологических свойств определяют через количественные значения показателей качества бензина по зависимостям
содержание оксида углерода -
Y₁= 2,82-0,028Х₁-0,0031Х₃-0,026Х₄-0,00059Х₅-0,071Х₆+0,0032Х₇+0,31Х₈, содержание углеводородов (сумм.) -
Y₂=2,88-0,30Х₁+0,88Х₂-0,0024Х₃-0,029Х₄+0,0045Х₇+0,44Х₈,
где X₁ - октановое число (моторный метод); Х₂ - концентрация свинца; Х₃ - средняя температура кипения; Х₄ - остаток плюс потери; X₅ - давление насыщенных паров при 38^oС; Х₆ - кислотность; Х₇ - концентрация фактических смол; X₈ - массовая доля серы,
а оценку экологической безопасности применения бензинов производят по комплексному показателю токсичности, который определяют через значения показателей экологических свойств Y₁ и Y₂ по формуле

где Т - комплексный показатель токсичности; 2 и 0,04 - предельно допустимые содержания соответственно оксида углерода и углеводородов в отработавших газах бензинового двигателя.

Предложенный способ отличается от прототипа следующим:
значения показателей экологических свойств определяют через количественные значения показателей качества бензина по зависимостям
содержание оксида углерода -
Y₁= 2,82-0,028Х₁-0,0031Х₃-0,026Х₄-0,00059Х₅-0,071Х₆+0,0032Х₇+0,31Х₈, содержание углеводородов (сумм.) -
Y₂=2,88-0,30Х₁+0,88Х₂-0,0024Х₃-0,029Х₄+0,0045Х₇+0,44Х₈;
оценку экологической безопасности применения бензинов производят по комплексному показателю токсичности, который определяют через значения показателей экологических свойств Y₁ и Y₂ по формуле

Эти признаки являются существенными для решения задачи изобретения, так как в настоящее время промышленностью выпускаются более 40 видов бензинов по различным ГОСТ и ТУ. В этой связи достаточно сложно производить оценку экологической безопасности однородных марок бензинов при применении.

В ходе экспериментально-теоретических исследований по определению токсичности продуктов сгорания бензинов на одноцилиндровой моторной установке УИТ-65 с использованием более 50 образцов бензинов и обработкой результатов эксперимента методом множественной линейной регрессии авторами установлены количественные зависимости между показателями экологических свойств и показателями качества бензинов, по которым можно прогнозировать токсичность бензинов и оценить их экологическую безопасность при применении. Результаты экспериментальных исследований показали (табл.1), что разность между экспериментальными данными и данными, полученными путем расчета по зависимостям не превышают 8% (при уровне доверительной вероятности ≥0,95).

Для оценки экологической безопасности бензина разработан комплексный показатель токсичности по нормированным показателям экологических свойств в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями (ГОСТ 17.2.2.03-87).

Предлагаемый способ позволяет сократить время на проведение анализа в 1,4 раза по сравнению с прототипом (табл. 2).

Предлагаемый способ позволяет проводить оценку экологической безопасности применения бензинов без использования двигателя внутреннего сгорания, газоанализаторов и снизить в 1,5 раза расход бензина по сравнению с прототипом.

Расчет эффективности предлагаемого способа проводился без учета стоимости оборудования по следующим показателям: стоимости расходуемой электроэнергии и испытуемого бензина и затрат на оплату труда лаборанта (табл. 3).

Как видно из табл. 3, предлагаемый способ в 1,5 раза дешевле прототипа, а с учетом стоимости оборудования его эффективность повысится во много раз.

Таким образом, все признаки в совокупности являются существенными для достижения задачи изобретения.

Способ осуществляется следующим образом.

Берут образец бензина и определяют значения показателей качества бензинов (возможно использование значений показателей качества, приведенных в паспорте качества на бензин). Рассчитывают показатели экологических свойств "Содержание оксида углерода" и "Содержание углеводородов (сумм.)" по зависимостям
содержание оксида углерода -
Y₁= 2,82-0,028Х₁-0,0031Х₃-0,026Х₄-0,00059Х₅-0,071Х₆+0,0032Х₇+0,31Х₈, содержание углеводородов (сумм.) -
Y₂=2,88-0,30X₁+0,88X₂-0,0024X₃-0,029X₄+0,0045X₇+0,44X₈.

Затем производят оценку экологической безопасности применения бензинов по комплексному показателю токсичности, который определяют через значения показателей экологических свойств у₁ и У₂ по формуле

Если Т≤2, то считают бензин экологически безопасным при применении, если Т>2, бензин считают экологически опасным.

Пример конкретного исполнения.

Для сравнения взяли три автомобильных бензина марки АИ-92. Оценку экологической безопасности осуществили вышеуказанным способом. Результаты оценки приведены в табл.4.

Как видно из табл.4, бензин 1 экологически безопасен при применении, а бензины 2, 3 экологически опасны.

Из вышеизложенного материала видно, что технико-экономический эффект предлагаемого способа заключается в сокращении времени определения в 1,4 раза, в упрощении приборного оформления и удешевления способа в более чем в 1,5 раза.

Изобретение относится к химмотологии и может быть использовано для оценки экологической безопасности применения бензинов. В способе оценки экологической безопасности применения бензинов определяют значения показателей экологических свойств: содержание оксида углерода и содержание углеводородов (сумм. ) с последующей оценкой экологической безопасности применения, при этом значения показателей экологических свойств определяют через количественные значения показателей качества бензина по зависимостям: содержание оксида углерода: Y₁=2,82-0,028Х₁-0,0031Х₃-0,026Х₄-0,00059Х₅-0,071Х₆+0,0032Х₇+0,31Х₈, содержание углеводородов (сумм.): Y₂=2,88-0,30Х₁+0,88Х₂-0,0024Х₃-0,029Х₄+0,0045Х₇+0,44Х₈, где Х₁ - октановое число (моторный метод); Х₂ - концентрация свинца; Х₃ - средняя температура кипения; Х₄ - остаток плюс потери; Х₅ - давление насыщенных паров при 38^oС; Х₆ - кислотность; Х₇ - концентрация фактических смол; Х₈ - массовая доля серы, а оценку экологической безопасности применения бензинов производят по комплексному показателю токсичности, который определяют через значения показателей экологических свойств Y₁ и Y₂ по формуле где Т - комплексный показатель токсичности; 2 и 0,04 - предельно допустимые содержания соответственно оксида углерода и углеводородов в отработавших газах бензинового двигателя. Достигается упрощение, ускорение и удешевление анализа. 4 табл.

Способ оценки экологической безопасности применения бензинов путем определения значений показателей экологических свойств: содержание оксида углерода и суммарное содержание углеводородов с последующей оценкой экологической безопасности применения, отличающийся тем, что значения показателей экологических свойств определяют через количественные значения показателей качества бензина по зависимостям
содержание оксида углерода -
Y₁= 2,82-0,028Х₁-0,0031Х₃-0,026Х₄-0,00059Х₅-0,071Х₆+0,0032Х₇+0,31Х₈, суммарное содержание углеводородов -
Y₂= 2,88-0,30Х₁+0,88Х₂-0,0024Х₃-0,029Х₄+0,0045Х₇+0,44Х₈,
где Х₁ - октановое число (моторный метод);
Х₂ - концентрация свинца, г на 1 дм³ бензина;
Х₃ - средняя температура кипения, ^oС;
Х₄ - остаток плюс потери, %;
Х₅ - давление насыщенных паров при 38^oС, КПа;
Х₆ - кислотность, мг КОН на 100 см³ бензина;
Х₇ - концентрация фактических смол, мг на 100 см³ бензина;
Х₈ - массовая доля серы, %,
а оценку экологической безопасности применения бензинов производят по комплексному показателю токсичности, который определяют через значения показателей экологических свойств Y₁ и Y₂ по формуле

где Т - комплексный показатель токсичности;
2 и 0,04 - предельно допустимые содержания соответственно оксида углерода и углеводородов в отработавших газах бензинового двигателя.