Разработка технологии получения кислородсодержащих компонентов из этанола для дизельных топлив тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Сафина Дина Наилевна

• Сафина Дина Наилевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Сафина Дина Наилевна

Введение

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Нефть в мировой энергетике

1.2 Экологические проблемы окружающей среды

1.3 Альтернативные источники сырья для получения моторных топлив

1.3.1 Топливо на основе биогаза и синтез-газа

1.3.2 Растительные масла и их производные

1.3.3 Спирты и их производные

1.4 Анализ рынка возобновляемых источников сырья

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика продуктов, используемых в экспериментальной работе

2.2 Получение кислородсодержащих топливных компонентов

2.2.1 Получение кислородсодержащих компонентов дизельного топлива в реакторе смешения45

2.3 Получение кислородсодержащих топливных компонентов из этанола в стационарном слое катализатора

2.4 Извлечение ключевых компонентов из реакционной смеси методом экстракции

2.5 Отделение органического растворителя от реакционной смеси простой перегонкой

2.6 Методы анализа состава смесей

2.7 Исследование свойств смесей

2.7.1 Кинематическая вязкость

2.7.2 Низкотемпературные свойства

2.7.3. Температура вспышки в закрытом тигле

2.7.4 Цетановое число

2.7.5 Стойкость резины к воздействию топливных образцов

ГЛАВА 3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1 Синтез кислородсодержащих топливных компонентов из этанола

3.1.1 Синтез кислородсодержащих компонентов из этанола в реакторе смешения с катализатором

3.1.1.1 Технологические показатели процесса синтеза кислородсодержащих компонентов из этанола в реакторе смешения

с катализатором

3.1.2 Синтез кислородсодержащих компонентов из этанола в реакторе

со стационарным слоем катализатора

3.1.2.1 Технологические показатели процесса синтеза кислородсодержащих компонентов из этанола в стационарном слое катализатора

3.2 Выделение кислородсодержащих компонентов из реакционной смеси методом экстракции

3.2.1 Многоступенчатая экстракция кислородсодержащих компонентов из реакционной смеси

двумя растворителями

3.3 Анализ физико-химических и эксплуатационных свойств топливных композиций с добавлением кислородсодержащих компонентов

ГЛАВА 4 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ЭТАНОЛА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ТОПЛИВ

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список использованных источников

Приложение

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии получения кислородсодержащих компонентов из этанола для дизельных топлив»

Введение

Актуальность и степень разработанности темы исследования. В настоящее время все больше внимания уделяется альтернативным источникам сырья для производства топлив. Традиционные источники сырья обладают существенными недостатками, к которым относятся истощение запасов углеводородного сырья; нестабильность рынка нефти; экологические проблемы, вызванные эмиссией вредных веществ в атмосферу при производстве и использовании ископаемых топлив.

Продукты растительного и животного происхождения, отходы сельскохозяйственной, лесохимической промышленности, объединенные общим понятием «биомасса», являются возобновляемым сырьем и в последние годы активно используются для производства моторных топлив и позволяет уменьшить влияние представленных выше проблем.

На основе растительных масел получают биодизель FAME (метиловые эфиры жирных кислот) и HVO (гидрированное растительное масло). Известно их применение в чистом виде в дизельных двигателях, но чаще всего они используются для частичной замены традиционных дизельных топлив в качестве добавок. Здесь стоит отметить, что рост объемов потребления указанных типов биодизеля ограничен ввиду дефицита масличных культур и высокой стоимости производства, а в ходе эксплуатации отмечаются существенные недостатки: увеличение количества содержания метиловых эфиров жирных кислот приводит к повышению температуры застывания и риску эксплуатации в холодных климатических условиях; так же двигатель требует более частого технического обслуживания из-за низкой окислительной стабильности, осмоления, повышенной вероятности загрязнения форсунок.

Более широкими возможностями для производства обладает этанол, что обусловлено легкостью его получения практически из любых типов растительного сырья, суммарные ресурсы которых значительно превышают ресурсы растительных масел, используемых для производства биодизеля FAME и HVO. Согласно прогнозам, к 2029 году мировое производство этанола вырастет до 140 млрд л, в то время как мировое производство биодизеля достигнет лишь 46 млрд л. Однако использование этанола в дизельном двигателе не представляется возможным, как в чистом виде, так и в качестве добавок, ввиду его высокой растворимости в воде и низкой фазовой устойчивости в нефтяных дизельных топливах, низкого цетанового числа, температуры вспышки, плотности.

Ранее в исследованиях рассматривались варианты переработки этанола в различные продукты органического синтеза, такие как 1,1-диэтоксиэтан, диэтиловый эфир, диэтилкарбонат, диэтиладипат и др., однако они не нашли широкого применения из-за несоответствия температур

кипения фракционному составу дизельного топлива, высокой химической активности, из-за высокого удельного расхода топлива и высокой стоимости промежуточных продуктов. Одним из наиболее перспективных решений является использование в качестве компонентов дизельного топлива паральдегида и его смесей с 1,1-диэтоксиэтаном, более близких по свойствам к среднедистиллятным фракциям. За счет применения указанных веществ, можно повысить содержание возобновляемых компонентов с широкой ресурсной базой в дизельных топливах, способствовать развитию агропромышленного сектора. Последнее особенно актуально для России, так как страна обладает крупнейшим потенциалом пахотных земель и лесных ресурсов.

Отсутствие данных о физико-химических и эксплуатационных свойствах дизельного топлива в смеси с предложенными компонентами, а также способа их совместного получения с невысокими производственными затратами являются основными нерешенными проблемами в данной области.

Цель научной работы заключается в разработке технологии получения кислородсодержащих компонентов из этанола для дизельных топлив, расширении ресурсной базы возобновляемых компонентов моторных топлив.

Задачи, решаемые для достижения поставленной цели:

1) Разработка рецептур композиционных дизельных топлив, включающих продукты переработки этанола, в том числе исследование физико-химических и эксплуатационных свойств топливных композиций;

2) Разработка научных основ технологии переработки этанола в компоненты дизельных топлив;

3) Технико-экономическое обоснование применения продуктов переработки этанола в составе дизельных топлив.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- Впервые обосновано применение в качестве компонентов дизельных топлив паральдегида и смеси паральдегида с 1,1-диэтоксиэтаном, полученных на основе возобновляемого этанола, использование которых ранее не было известно.

- Показана возможность получения широкого диапазона марок дизельных топлив с использованием топливных компонентов паральдегида и смеси паральдегида с 1,1-диэтоксиэтаном в различных соотношениях.

- Разработаны научные основы процесса совместного получения паральдегида и 1,1-диэтоксиэтана из этанола.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Обосновано применение в качестве компонентов дизельных топлив паральдегида и смеси паральдегида с 1,1 -диэтоксиэтаном, получаемых на основе этанола;

2. Выявлены научные основы процесса совместного получения паральдегида и 1,1-диэтоксиэтана из этанола;

3. Показана возможность увеличения ресурсной базы для получения дизельных топлив за счет вовлечения этанола в качестве сырья для получения кислородсодержащих компонентов;

4. Разработана принципиальная технологическая схема процесса получения кислородсодержащих компонентов из этанола для дизельных топлив;

5. Определены приоритетные рынки размещения производства и реализации продукции и проведен ретроспективный экономический анализ рынка в привязке к технико-экономическим показателям разрабатываемого процесса.

Методология и методы исследования. Синтез смеси паральдегида и 1,1-дэитоксиэтана проводился в условиях перемешивания и в стационарном слое катализатора при варьировании температуры и мольного соотношения исходных реагентов. Для определения состава реакционных смесей использовался метод газовой хроматографии на основе газового хроматографа фирмы Хроматэк, марки «Кристалл 5000.1», оснащенного пламенно-ионизационным детектером (ПИД) и масс-спектрометрическим детектором (МСД). Экспериментальные исследования анализа свойств топливных композиций проводились по стандартизированным методикам согласно ГОСТ. Определение цетановых чисел проводилось на базе сертифицированной лаборатории Волжского научно-исследовательского института углеводородного сырья.

Положения, выносимые на защиту:

1) Применение паральдегида и смеси паральдегида с 1,1-диэтоксиэтаном в качестве новых компонентов дизельных топлив, получаемых из этанола.

2) Возможность получения широкого диапазона марок дизельных топлив с использованием топливных компонентов, включающих паральдегид, смесь паральдегида с 1,1-диэтоксиэтаном в различных соотношениях.

3) Научные основы технологического процесса совместного получения паральдегида и 1,1 -диэтоксиэтана.

Личный вклад автора заключается в постановке задач и проведении экспериментальных и теоретических исследований, обработке и анализе полученных результатов, их обсуждении и формулировке выводов и заключений, подготовки текстов публикаций и патентов, участие в конференциях.

Степень достоверности полученных результатов обеспечивается полнотой теоретических и практических исследований, использованием стандартных физико-химических

методов анализа, применением стандартизированных методик согласно ГОСТ с привлечением аккредитованных лабораторий.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на V Международной конференции «Современные решения научных и производственных задач в химии и нефтехимии», г. Казань (2020), II Национальной научно-практической конференции «Современные проблемы энергетики», г. Тюмень (2022), Всероссийской научно-практической конференции «Яковлевские чтения», г. Лениногорск (2023), Всероссийский научно-технический форум по двигателям и энергетическим установкам имени Н.Д. Кузнецова, г. Самара (2024).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, включая 2 статьи в изданиях, индексируемых МБД Scopus и Web of Science, 2 статьи в изданиях из перечня ВАК, 6 статей в сборниках материалов конференций, относящихся к базе РИНЦ, 3 патента на изобретение, в том числе. подача двух международных заявок в соответствии с Договором о патентной кооперации (PCT).

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 158 наименований, трех приложений и изложена на 154 страницах печатного текста. Работа содержит 69 рисунков, 67 таблиц.

Автор выражает искреннюю благодарность к.т.н., доценту Сафиулиной Алие Габделфаязовне за консультации, ценные советы и помощь при написании и подготовке диссертации.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ 1.1 Нефть в мировой энергетике

Достигнутый в настоящее время уровень развития экономики характеризуется большой зависимостью человечества от органических топлив, и уровень развития производственных сил каждого государства определяется в значительной степени потреблением энергоресурсов.

Довольно продолжительное время первичную энергию в общемировой практике вырабатывали из каменного и древесного углей. Постепенно потребление первичной энергии изменилось и повлекло за собой существенные коррективы на рынке энергоносителей [1]. Стремительное развитие отраслей нефти и газа в промышленности сократило долю участия угля в структуре мирового потребления энергии до 26%. Уголь утратил свое лидирующее значение, а объемы добычи нефти за последние десятилетия резко возросли. Подтверждением указанного является динамика роста добычи нефти в мире, представленная на рисунке 1.1.

5000

ш а

4500 4000 3500 3000 2500

а 2000

1500

си

X

? 1000 л

ю

О 500 с!

0

отюьпооьпоьпотоьпоьпоьпогнгмт^ьпюг^ооото

ОгНт^ьПЮЮГ^Г^Г^ОООООТОТООгНгНгНгНгНгНгНгНгНгНГМ

слслслслслслслслслслслслслслооооооооооооо

Год

Рисунок 1.1 - Мировая динамика нефтедобычи Общие запасы энергоресурсов, доступные человечеству, определяются первичными источниками энергии, которые делятся на две категории - возобновляемые (воспроизводимые) и невозобновляемые (невоспроизводимые). Ресурсы, которые изначально были накоплены в недрах Земли и практически не образуются в современных геологических условиях называют невозобновляемыми. К ним относятся нефть, уголь, радиоактивные элементы природного происхождения, горючие сланцы).

В абсолютном выражении мировым лидером по объему запасов нефти является Саудовская Аравия - 271 млрд баррелей. Второе место занимают США с показателем в 192 млрд баррелей, третье - Россия (143 млрд баррелей), четвертое - Канада (127 млрд баррелей). Топ-6 замыкают Ирак и Иран с запасами в размере 107 млрд и 88 млрд баррелей соответственно. по данным ОПЕК за 2023 год [2].

Продукты переработки нефти и газа нашли свое применение во всех отраслях промышленности [3]. Стоит обратить внимание на несколько основных тенденций в структуре потребления нефти в основных секторах мировой экономики, а именно, уменьшение доли ее использования в электро- и теплоэнергетике в качестве печного и котельного топлив и вместе с тем повышение доли в транспортном секторе, как автомобильном, так и авиационном. В таблице 1.1 более подробно представлена структура потребления нефти по секторам с 2000 по 2020 год.

Таблица 1.1 - Потребление нефти в мировой экономике, %масс. [4]

Наименование Год

2000 2016 2020

Автотранспорт 40 45 44

Промышленность 14 11 11

Нефтехимия 8 10 13

Коммунальный сектор и сельское хозяйство 13 10 10

Авиатранспорт 6 6 7

Морской транспорт 5 5 5

Прочие секторы 14 14 10

Указанные вариации связаны с более стремительными темпами развития транспортных

средств и увеличением объема их выпуска. Исходя из приведенной структуры потребления видно, что существенная часть добываемой нефти перерабатывается в различные виды топлива, причем большая - в моторные.

Развитие мировой экономики и автомобилизация народного хозяйства определяют растущий спрос на нефть. Динамика потребления нефти (млн баррелей в день) за 2004-2023 гг. представлена в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Потребление нефти в мире по странам [5]

2004 2009 2014 2019 2023

Канада 2,31 2,18 2,39 2,40 2,25

США 20,50 18,03 18,14 19,40 19,69

Бразилия 1,85 2,08 2,72 2,40 2,98

Россия 2,62 2,77 3,30 3,32 3,63

Иран 1,50 1,92 1,90 2,02 1,80

Ирак 0,52 0,54 0,68 0,72 0,86

Саудовская Аравия 2,06 2,91 3,76 3,79 3,30

ОАЭ 0,49 0,61 0,88 1,04 0,90

КНР 6,74 8,24 11,13 14,06 12,79

Продолжение таблицы 1.2

2004 2009 2014 2019 2023

Индия 2,60 3,30 3,91 5,27 4,44

Болгария 0,08 0,09 0,09 0,18 0,10

Венгрия 0,14 0,16 0,15 0,17 0,16

Германия 2,78 2,4 2,34 2,02 2,08

Греция 0,49 0,04 0,30 0,25 0,30

Испания 1,61 1,42 1,23 1,20 1,27

Италия 1,88 1,62 1,26 1,02 1,22

Литва 0,06 0,05 0,05 0,06 0,62

Польша 0,46 0,06 0,55 0,64 0,72

Словакия 0,07 0,09 0,08 0,084 0,82

Румыния 0,26 0,16 0,19 0,23 0,20

Финляндия 0,21 0,20 0,17 0,18 0,21

Чехия 0,19 0,21 0,20 0,17 0,18

Швеция 0,37 0,32 0,29 0,25 0,29

Анализ данных показывает, что развитые страны уменьшают потребление нефти, тем

самым снижая свою зависимость от внешних поставок энергоресурсов, при общем увеличении валового национального дохода, количества автотранспорта и так далее. В то же время, развивающиеся страны, к которым относятся Россия, Иран, Ирак, Кувейт, ОАЭ и др, показывают высокую динамику увеличения потребления нефти, что связано с ростом промышленного сектора в этих странах, а также автопарка. При достижении развивающимися странами пика потребления нефти, в 2030-2050 годы эти страны начнут проводить политику по снижению общего потребления нефти, что в конечном итоге может привести к общему снижению потребления нефти в мире и стабилизации нефтяного рынка на относительно невысоких ценовых показателей на ископаемое сырье.

На этом фоне в условиях, когда нефть стала основным видом энергетического сырья, растущий спрос на нефть на фоне различных политических и финансовых кризисов обуславливает нестабильность цен на углеводороды. Даже незначительное снижение объемов промышленного производства и объемов перевозок приводит к стагнации нефтяного рынка.

В настоящее время Россия входит в тройку стран-лидеров по добыче нефти в мире, при том, что запасы нефти в РФ, относящиеся к категории «промышленные», составляют 22 млрд тонн. При сегодняшнем уровне добычи этого ресурса хватит на ближайшие 40 лет. При этом с каждым годом наблюдается снижение качества ресурсной минерально-сырьевой базы РФ, вследствие истощения недр, снижения объема инвестиций в геологоразведочные работы, а также высокую степень выработки нефти на эксплуатируемых месторождениях. Новые месторождения, в свою очередь, содержат большую часть трудно извлекаемых запасов. Все вышеперечисленное может привести к существенному снижению нефтедобычи [6].

Так же серьезное влияние на нефтяной рынок оказывает вовлечение альтернативных энергетических ресурсов, в том числе и в систему автомобильного, морского железнодорожного транспорта [7]. Снижение доли ископаемого сырья в сфере транспорта напрямую связано с вовлечением в промышленную эксплуатацию таких источников, как электроэнергия (электромобили, в том числе гибридные), природный и попутный газ, компоненты моторных топлив из возобновляемого сырья [8]. Существенное давление на потребление нефтепродуктов в транспортной сфере и промышленности оказывает повышение экологических требований: снижение выбросов оксида углерода, углекислого газа и оксидов азота [9].

1.2 Экологические проблемы окружающей среды

Качество жизни человечества и состояние окружающей среды неразрывно связаны между собой. Изначально, люди совершенствовали технику, чтобы защитить себя от непредвиденных природных явлений, но с течением времени, наоборот, развитие науки и промышленности с большей силой стало оказывать негативное влияние на окружающую среду.

Антропогенное воздействие привело к образованию экологических проблем, которые по масштабам их распространения можно классифицировать как:

•локальные (загрязнение подземных вод токсичными веществами);

• региональные (повреждение лесов и загрязнение озер);

•глобальные (истощения озонового слоя, нарушение климата).

Все они в большей или меньшей мере влекут за собой необратимые последствия, которые по словам специалистов на рубеже XXI - XXII веков могут привести к экологической катастрофе [10].

Таким образом, глобальный экологический кризис слагается из нескольких компонентов: загрязнение морей и океанов, атмосферы, истощение озонового слоя, исчезновение лесов, сокращение запасов пресной воды, эрозия почвы и т.д. Все это в совокупности приводит к возникновению острых и хронических заболеваний, общему сокращению продолжительности жизни у людей [11].

Согласно прогнозам, к концу XXI века температура планеты в среднем возрастет на 1,85,8 °С [12]. Такие изменения станут причиной серьезных климатических нарушений, таких как отступление ледников и повышение температуры морей, сильная засуха и, как следствие, возрастающее число пожаров, вероятность широкого распространения серьезных инфекционных заболеваний. Для исключения грядущей катастрофы должна быть изменена общая энергетическая структура цивилизации, а именно значительно снижен парниковый эффект. Это

можно осуществить за счет уменьшения выбросов в атмосферу газов, являющихся причиной данного процесса.

За загрязнение атмосферного воздуха в основном ответственны предприятия топливно-энергетического комплекса. Каждая отрасль промышленности (нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая, газовая, угольная) вносит свой вклад в негативное воздействие на окружающую среду [13], что подтверждается данными, приведенными в таблице 1.3. Причем наибольший вред окружающей среде наносит не первичные процессы нефтедобычи и нефтепереработки, а именно сжигание нефтяных топлив как тепловыми электростанциями (котельное топливо), так и при эксплуатации транспортных средств (моторное топливо) [14]. Выброс вредных веществ именно при сгорании нефтепродуктов, использующихся при эксплуатации транспортных средств, составляет более 22% от общего объема выбросов СО2. Стоит так же отметить, что данный процесс приводит к образованию 80% смога и является основной причиной кислотности атмосферного воздуха [15].

Таблица 1.3 - Источники загрязнения атмосферы, использующие нефтяные топлива

Источник загрязнений Доля в общем объеме выбросов, %

США Великобритания Германия Франция Италия Япония

Промышленность 17 13 35 35 30 40

Транспорт 60 60 50 23 25 25

Теплоэнергетика 14 12 12 23 15 20

Прочее 9 15 8 19 30 5

Добыча топливно-энергетических ресурсов и производство на их основе электрической и тепловой энергии представляет собой крупномасштабный материальный и энергетический обмен с окружающей средой, в ходе которого в нее поступают промышленные отходы, пятикратно превышающие объем используемого топлива, и возвращается в виде тепла более 60% энергии сжигаемого топлива. В экологическом отношении предприятия топливно-энергетического комплекса являются источником более 40% загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу в результате хозяйственной деятельности во всех отраслях экономики, а доля предприятий топливно-энергетического комплекса в промышленных выбросах составляет около 60%.

Сгорание нефтепродуктов приводит к образованию соединений, относящихся к основным загрязнителям атмосферы [14]:

• диоксид углерода (СО2) относится к парниковым газам, при возрастании его содержания в атмосфере создается риск наступления глобального потепления, ввиду нарушения теплообмена;

• оксид углерода (СО) обладает токсикологическим действием при воздействии на живые организмы;

• оксид серы вызывает раздражение органов дыхания, способствует образованию кислотных дождей;

• оксиды азота (N0) вызывают раздражение органов дыхания, так же способствуют образованию кислотных дождей и смога, разрушают озоновый слой атмосферы;

• несгоревшие углеводородыимеют канцерогенное действие, участвуют в создании парникового эффекта, образовании озона и смога;

• озон участвует в образовании смога и оказывает токсическое действие на растительный и животный мир;

• альдегиды обладают раздражающим действием на организм, участвуют в образовании смога;

• соединения свинца и других металлов имеют токсическое действие на флору и фауну, нарушают баланс микроэлементов в воде и почве;

• твердые частицы и сажа оказывают канцерогенное действие, участвуют в образовании смога и кислотных дождей, снижают прозрачность атмосферы.

На данный момент в мире насчитывается более одного миллиарда транспортных средств, каждое из которых является потребителем 4,1 тонны кислорода в год. При этом выбросы в атмосферу несгоревших углеводородов составляют 210 кг, монооксида углерода 790 кг и 42 кг оксидов азота, тогда как по расчетам весь мировой автопарк выбрасывает 0,273 млрд тонн углеводородов, 1,027 млрд тонн оксида углерода и 0,0546 млрд тонн оксидов азота [16]. Выбросы, попадающие в атмосферу, в зависимости от типа двигателей представлены в таблице 1.4.

Согласно данным Министерства энергетики США [17] к 2018 году выбросы именно в транспортном секторе возросли на 23,3% в сравнении с 1990 годом. Так же произошло увеличение их доли в общем объеме выбросов с 23,7% до 28,2%. При рассмотрении распределения выбросов парниковых газов по секторам экономики Соединенных Штатов Америки стоит отметить, что наибольшие значения данного показателя с 1990 года отмечались при производстве электроэнергии. Однако к 2016 году выбросы парниковых газов в производстве электроэнергии и транспортного сектора практически уравнялись и составляли 1,857 и 1,836 млн метрических тонн экв.СО2 соответственно. Далее на первое место по выбросам вырвался транспортный сектор и занимает его до сих пор. С теми или иными вариациями данная закономерность характерна и для других стран.

Вещество Содержание в выхлопных газах бензинового двигателя, % Содержание в выхлопных газах дизельного двигателя, %

Монооксид углерода Более 10 0,2

Углеводороды Более 3 0,01

Оксиды азота Более 0,5 0,25

Альдегиды 0,03 0,002

Сажа (г/см3) Более 0,04 0,01-1,1

Бензпирен Более 20 Более 10

Диоксид серы 0,008 0,03

В связи с вышеперечисленным, в мировой практике уделяется большое внимание экологической безопасности топлив. Комплексное решение данной проблемы подразумевает следующее:

1. исследование и использование топливных композиций, обладающих улучшенными характеристиками с экологической точки зрения, а также применение присадок, влияющих на режим горения топлив;

2. разработку технических средств, оптимальным образом использующих топлива, например, более экономичных двигателей, автомобилей, устройств для дожига и нейтрализации отработавших газов [18];

3. вовлечение электроэнергии, гибридизацию автопарка;

4. вовлечение углеводородных газов;

5. получение альтернативных моторных топлив на основе возобновляемого сырья [4].

В рамках первого мероприятия в мире наблюдается тенденция по снижению содержания

серы и ароматических углеводородов в моторных топливах, в том числе и дизельном. Такие соединения как SOx, NOx, твердые частицы наносят серьезный вред при сгорании топлива во время эксплуатации дизельных двигателей. Процесс сгорания соединений серы, содержащихся в дизельных топливах, происходит в основном до оксида серы и частично до триоксида (1 -2%). Металлы подвергаются коррозии из-за воздействия перечисленных соединений, разрушаются сооружения, нарушается дорожное покрытие. Также они способствуют образованию кислотных дождей, которые оказывают отрицательное воздействие на живые организмы.

Уменьшение серосодержания в моторных топливах способствует как снижению эмиссии оксидов серы, так и сокращению выбросов твердых частиц на всем промежутке рабочих режимов двигателя [19].

Дымность выхлопных газов может быть снижена на 30% за счет уменьшения содержания ароматических углеводородов лишь на 8%. При дальнейшем снижении количества аренов дымность выхлопных газов может быть снижена в большей степени. Результаты исследований

так же показывают, что удельные выбросы твердых частиц для образцов топлива, содержащих в своем составе 5, 10, 16 и 24% ароматических углеводородов имеют следующие значения: 0.46, 0.48, 0.54, 0.71 г/кВт ч, соответственно. Таким образом можно сделать вывод, что при уменьшении содержания ароматики в топливах с 24 до 5 %, снижется количество твердых частиц в отработанных газах в среднем на 35%. Так же снижение аренов благоприятно влияет на выбросы КОх, несгоревших углеводородов и СО, снижая их содержание в выбросах при сгорании топлив [20].

Уровень цетанового числа, в том числе, может влиять на состав токсичных продуктов сгорания дизельных топлив. Чем выше его значение, тем меньше образуется оксидов азота, несгоревших углеродов, СО и твердых частиц. Изменение цетанового числа на три единицы в большую сторону уменьшает выбросы твердых частиц на 0,1 г/кг [21]. Известными присадками (промоторами воспламенения) являются алкилнитриты или алкилпероксиды. Достаточно добавления их к дизельному топливу в количестве 0,05-0,5% для повышения цетанового числа. Это происходит за счет образования свободных радикалов, инициирующих самовоспламенение [22].

Согласно информации, предоставленной аналитиками агентства АВТОСТАТ, в 2015 году автотранспорт в России потребил 64 млн тонн топлива. Немногим меньше половины, а именно 47% от общего потребления, приходится на 15 крупнейших регионов России в сумме. Чуть меньше половины - 29,9 млн тонн (46,7%) потребляется легковым транспортом. На бензин приходится 60% от всего потреблённого объёма топлива, на дизельное топливо - 37,5% объёма потребления, а на газомоторное (пропан-бутан) - всего 2,2% [23].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сафина Дина Наилевна, 2025 год

Список использованных источников

1. А.Е. Макушев. Нефть в структуре топливного рынка Среднего Поволжья в начале XX века // Экономическая история. 2018. Т.14. № 4. С. 441-458.

2. Organization of the Petroleum Exporting Countries [Электронный ресурс]. URL: https://www.opec.org/opec_web/en/.

3. С.А. Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002.

- 672 с.

4. Журнал «Сибирская нефть» [Электронный ресурс]. URL: https://www.gazprom-neft.ru/.

5. Вазим А. А. Мировое потребление первичных энергоносителей: основные тенденции во втором десятилетии XXI в. // Векторы благополучия экономика и социум. 2020. Т.38. № 3. С. 9-11.

6. Муллакаев М. С. Современные методы увеличения нефтедобычи: проблемы и практика применения // Современная научная мысль. 2015. № 5. С. 98-111.

7. Ратнер С. В., Маслова С. С. Государственное стимулирование развития рынка электрических транспортных средств: мировой опыт // Финансы и кредит. 2017. Т.3. № 22. С.1281-1299.

8. Ратнер С. В. Эволюция транспортной инфраструктуры в целях охраны климата: развитие инновационных технологий автомобильного транспорта в России и мире // Инновационная экономика. 2019. Т.247. № 5. С. 24-25.

9. Тимирханова Л. Ф. Анализ потенциального перехода автотранспорта на альтернативное газомоторное топливо по субъектам РФ // Сб. тезисов XII Всероссийская научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России». -12-14 февраля 2018 г. С. 489-499.

10. Калинина Н. А., Кунсицин В. А., Андерсен Д. М. Экологическая проблема как глобальная проблема. Экология и науки об окружающей среде. - Ленинград: Гидрометео, 2005.

- 165 с.

11. Лисичкин Г. В. Глобальный кризис // Российский химический журнал. 1997. Т.38. № 6. С. 117-222.

12. Жуйков А. В., Матюшенко А. И. Способы получения и практического применения синтез-газа // J. Sib. Fed. Univ. Eng. 2020. Т.13. С. 383-405.

13. Абросимов А. А., Гуреев А. А. Экологические аспекты применение нефтепродуктов // М.: Химия, 1997. - 489 с.

14. Ахметов С. А., Ишмияров М. Х., Веревкин А. П., Докучаев Е. С., Малышев Ю. М. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа //М.: Химия. - 2005.

- 736 с.

15. Сен-Марк Ф. Социализация природы. Москва: Химия, 1989. 518 с.

16. Boryaev A., Malygin I., Marusin A. Areas of focus in ensuring the environmental safety of motor transport // Transportation Research Procedia. 2020. V. 50. P. 68-76.

17. U.S. Department of Energy [Электронный ресурс]. URL: https://afdc.energy.gov/data/10802.

18. Данилов А. М. Присадки и добавки. Улучшение экологических характеристик нефтяных топлив. Москва: Химия, 1996. 537 с.

19. Э.Ф. Каминский, В.А. Хавкин. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. Москва: Техника, 2001. - 449 с.

20. Гуреев А. А., Митусова Т. Н., Соколов В. В. Дизельное топливо // Химия и технология топлив и масел. 1992. Т. 6. С. 32-36.

21. Гуреев А. А. Топливо для дизелей. Свойства и применение. Москва: Химия, 1993.

- 442 с.

22. Данилов А. М. Применение присадок в топливах. Санкт-Петербург: Химиздат, 2010. - 368 с.

23. Автостат аналитическое агенство [Электронный ресурс]. URL: https://www.autostat.ru/infographics/25742/.

24. Макарова А. А., Григорьева Л. М., Митровой Т. А. Эволюция мировых энергетических рынков и ее последствия для России. Москва: ИНЭИ РАН, 2015. 400 с.

25. European Commission. Biofuels in Europe Union [Электронный ресурс]. URL: https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/2a06a12e-a24a-4c51-b738-bfd4612e4e7c.

26. Проверка фактов. Дизель против бензина [Электронный ресурс]. URL: https://www.bbc.com/russian/features-42766095.

27. Society R. Sustainable biofuels: prospects and challenges. London: Carlton Ho., 2008. -

90 с.

28. ИНЭИ РАН, научно-исследовательский центр [Электронный ресурс]. URL: https://www.eriras.ru.

29. Hasan M. A., Frame D. J., Chapman R., Archie K. M. Costs and emissions: Comparing electric and petrol-powered cars in New Zealand // Transp. Res. Part D Transp. Environ. 2021. V. 90. P. 102671.

31. Burshaid K. I., Hamdan M. A. The reduction of soot formation from fuels using oxygenates additives // Energy Convers. Manag. 2013. V. 65. P. 751-754.

32. Belgiorno G., Blasio G. Di, Beatrice C. Parametric study and optimization of the main engine calibration parameters and compression ratio of a methane-diesel dual fuel engine // Fuel. 2018. V. 222. P. 821-840.

33. Blasio G. Di, Belgiorno G., Beatrice C. Parametric analysis of compression ratio variation effects on thermodynamic, gaseous pollutant and particle emissions of a dual-fuel CH4-diesel light duty engine // SAE Int. J. Engines. 2017. №. 2017-01-0764. 14 p.

34. G. Di Blasio, G. Belgiorno, C. Beatrice, V. Fraioli, M. Migliaccio Advances of the Natural Gas/Diesel RCCI Concept Application for Light-Duty Engines // SAE Int. J. Engines. 2015. V. 8. № 5. P. 2253-2267.

35. Chen Z., Wang L., Zeng K. A comparative study on the combustion and emissions of dual-fuel engine fueled with natural gas/methanol, natural gas/ethanol, and natural gas/n-butanol // Energy Convers. Manag. 2019. V. 192. P. 11-19.

36. Акопова Г. С., Власенко Н. Л., Тетеревлев Р. В. Перспективы замены дизельного топлива // Вести газовой науки. 2013. Т.2. № 13. С. 67-90.

37. Li M. et al. The effects of partially premixed combustion mode on the performance and emissions of a direct injection natural gas engine // Fuel. 2019. V. 250. P. 218-234.

38. Yang B., Zeng K. Effects of natural gas injection timing and split pilot fuel injection strategy on the combustion performance and emissions in a dual-fuel engine fueled with diesel and natural gas // Energy Convers. Manag. 2018. V. 168. P. 162-169.

39. You J. et al. Impact of natural gas injection strategies on combustion and emissions of a dual fuel natural gas engine ignited with diesel at low loads // Fuel. 2020. V. 260. P. 116414.

40. Алиева Н. З., Калинина Н. А. Рискогенность знания в эпоху глобализации // Новочеркасск: ООО "Лик", 2016. 184 с.

41. Жилина И. Ю. Декарбонизация китайской экономики в контексте глобальных климатических изменений // Социальные и гуманитарные науки. 2019. Т.1. С. 35-42.

42. Kibria A., Akhundjanov S. B., Oladi R. Fossil fuel share in the energy mix and economic growth // Int. Rev. Econ. Financ. 2019. V.59. P. 253-264.

43. Холмгрен Д., Гослинг К., Маринангели Р., Маркер Т., Фараси Г., Л. Перего Новые разработки в области возобновляемых топлив // Нефтегазовые технологии. 2008. Т. 1. С. 70-78.

44. Онойченко С. Н. Применение оксигенатов при производстве автомобильных бензинов. Москва: Техника, 2003. 64 с.

45. Charriau P., Crenes M. Global Energy Trends, A new historic high in Energy Consumption and CO2 Emissions // A new Hist. high Energy Consum. CO2 Emiss. 2019. V.2. P. 1-46.

46. Global Energy Statistical Yearbook - Enerdata [Электронный ресурс]. URL: https://yearbook.enerdata.ru/total-energy/world -consumption-statistics.html.

47. Бобович Б. Б. Использование электромобилей - важный путь улучшения атмосферного воздуха // Современные исследования в России и мире: отечественный и зарубежный опыт, 2019. С. 184-187.

48. Галеев А. Д., Габидуллин Д. Э. Электромобили проблемы и перспективы // Сб. статей LVII Международной научной конференции. Кемерово. 2020 г. С. 22-24.

49. Моисеев И. М., Платэ Н. А., Варфоломеева С. Д. Альтернативные источники органических топлив // Вестник Российской академии наук. 2006. Т. 76. № 5. С. 56-60.

50. Чаусов И. С., Холкин Д. В., Бурдин И. А., Тертышная А. И. Перспективы России на глобальном рынке водородного топлива // Энергоэксперт. 2019. Т. 2. № 70. С. 18-22.

51. Заболотских В. В., Смахтина Л. А., Евлеева М. Ю. Изучение различных способов синтеза водорода с целью применения его в качестве альтернативного источника энергии // Инновации, наука, образование. 2020. Т. 11. С. 248-251.

52. Шинкарева В. Водород как альтернативный источник энергии // XXI международный молодежный форум «Образование, наука, производство». 2020. С. 2266-2269.

53. Ajanovic A., Haas R. Prospects and impediments for hydrogen and fuel cell vehicles in the transport sector // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V.46. №16. Р. 10049-10058.

54. Белугин М. В. Водородная энергетика как экологически чистая альтернатива традиционной энергетики // Горизонты биофармацевтики. - 2019. С. 49-51.

55. Фатеев В. Н., Алексеева О. К., Коробцев С. В., Серегина Е. А., Фатеева Е. А. Проблемы аккумулирования и хранения водорода // Chem. Probl. 2018. Т. 4. № 16. С. 453-483.

56. Khusnutdinov I., Goncharova I., Safiulina A. A., Safina D.N. Study on the possibility of synthesizing oxygenates based on light pyrolysis resin using a modified ion exchange resin // Renew. Energy. 2023. V. 217. P. 119197.

57. Khusnutdinov I., Goncharova I., Safiulina A. A study on the reaction capacity of normal structure a-olefins for synthesis of oxygen-containing fuel additives // Fuel. 2021. V. 298. P. 120863.

58. Аблаев А. Р. Мировые тенденции и перспективы применения биотоплива, 2006. -

34 с.

59. Аблаев А. Р. Биотопливо: мыслить за пределами нефтяной трубы // Российское экспертное обозрение. 2007. Т.1. № 2. С. 25-29.

60. Alfenore S., Molina-Jouve C. Current status and future prospects of conversion of lignocellulosic resources to biofuels using yeasts and bacteria // Process Biochem. 2016. V. 51. № 11. P.1747-1756.

61. Брагинский О. Б. Альтернативные моторные топлива: мировые тенденции и выбор для России // Российский химический журнал. 2008. Т. 6. № 52. С. 137-146.

62. Шеина О. А., Сысоев В. А. Биохимия процесса производства биогаза как альтернативного источника энергии // Вестник ТГУ. 2009. Т. 14. № 1. С. 73-76.

63. перспективный способ энергосбережения. Уфа: УГНТУ, 2006.

64. Kerkhoff J. Energie orientierte Produktion splanung - Chancen fur produzierende Unternehmen // Elektrizitatswirt. 2015. V.8. P. 41-42.

65. Жажков В. В., Политаева Н. А., Чусов А. Н., Масликов В. И. Интенсификация процессов получения биогаза при использовании добавки из микроводорослей // Вестник пермского национального исследовательского политехнического университета. 2020. Т. 4. № 40. С. 41-53.

66. Мещерин И. В., Разоренова Е. П. Биогаз на СПГ // Neftegas. 2019. URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/pererabotka/500234-biogaz-na-spg/

67. Вандышева М. С. Биогаз альтернативный источник энергии // Вестник НГИЭИ. 2014. Т. 6. № 37. С. 22-26.

68. Матковский П. Е., Седов И. В., Савченко В. И. Технологии получения и переработки синтез-газа // Газохимия. 2015. Т. 4. С. 77-84.

69. Миргаязогов И. И., Абдуллин А. И. Современные методы получения синтез-газа и процесс Фишера-Тропша // Вестник технологического университета. 2014. Т. 17. № 9. С. 258262.

70. Гимаева А. Р., Хасанов И. И. Методы получения синтез-газа для производства метанола // Нефтегазохимия. 2018. Т. 1. С. 14-19.

71. Патент 2638534 Российской Федерации, МПК B01J 23/83, B01J 37/03, C01B 3/38. Катализатор конверсии природного или попутного газа в синтез-газ в процессе автотермического риформинга и способ его получения / Михайлов С. А., Джунгурова Г.Е., Мамонов Н.А., Григорьев Д.А., Михайлов М.Н. // заявитель и патентообладатель Публичное акционерное общество "Нефтяная компания «Роснефть» - № 2016149365, заявл. 15.12.2016, опубл. 14.12.2017.

72. Патент 2674158 Российской Федерации, МПК C10G 1/00, C10G 2/00, С07С 1/00. Установка для получения жидких углеводородов из биомассы / Зайченко В.М., Лищинер И.И., Малова О.В., Тарасов А.Л., Качалов В.В., Ларина О.М. // заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) - № 2018102603, заявл. 22.01.2018, опубл. 05.12.2018.

73. 113. Сафин Р. Г., Альмухаметов Р. С., Альджбури А. Х. Х. Установка для получения синтез-газа из древесных отходов // Лесной вестник. 2017. Т. 21. № 2. С. 61-64.

75. Патент 2665691 Российской Федерации, МПК C01B 3/34, C07C 1/00, C07C 2/00, C10G 2/00, C10G 50/00, C10L 3/10. Усовершенствованный способ Фишера-Тропша для составления углеводородного топлива с применением условий GTL / Кресняк С., Вагнер Я., Прайс С. // заявитель и патентообладатель Икспендер Энерджи Инк. - №2014149276, заявл. 06.05.2013, опубл. 04.09.2018.

76. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. , 1981. 592 с.

77. Варехов А. Г., Смирнов О. В. О развитии биотопливных технологий // Известия высших учебных заведений Нефть и газ. 2015. Т. 6. С. 54-61.

78. Вагнер В. А., Гвоздев А. М. Использование диметилового эфира в качестве добавки к дизельному топливу // Омский научный вестник. 2006. Т. 5. С. 81-83.

79. Patent 6270541 US, Int Cl. C10L 1/18. Diesel fuel composition / Basu A., Fleisch T., McCarthy C., Mikkelsen S.-E., Udovich C. // patentee BP Corporation North America Inc., priority date 05.06.1995, publ.: 07.08.2001.

80. Pan M. et al. Effect of dimethoxymethane (DMM) additive on combustion and emission characteristics under different working conditions in CI engines // Fuel. 2021. V. 284. P. 119304.

81. Mondal U., Yadav G. D. Perspective of dimethyl ether as fuel: Part I. Catalysis // J. CO2 Util. 2019. V. 32. P. 299-320.

82. Арутюнов В. С., Лапидус А. Л. Роль газохимии в мировой энергетике // Вестник Российской академии наук. 2015. Т. 8. С. 679-683.

83. Awad O. I. at al. Overview of polyoxymethylene dimethyl ether additive as an eco-friendly fuel for an internal combustion engine: Current application and environmental impacts // Sci. Total Environ. 2020. V. 715. P. 136849.

84. Lin Q. et al. Polyoxymethylene dimethyl ether 3 (PODE3) as an alternative fuel to reduce aerosol pollution // J. Clean. Prod. 2021. V. 285. P. 124857.

85. Al-Otaibi J. S. et al. Thermo-kinetic theoretical studies on pyrolysis of dimethoxymethane fuel additive // Fuel. 2021. V. 290. P. 119970.

87. Knothe G., Dunn R. O., Bagby M. O. Biodiesel: The Use of Vegetable Oils and Their Derivatives as Alternative Diesel Fuels. Oil Chemical Research, 2003. 37 с.

88. Митусова Т. Н., Калинина М. В. Дизельные и биодизельные топлива // Нефтепереработка и нефтехимия. 2004. Т. 10. С. 11 -17.

89. Peterson C. L., Auid D. L. Technical overview of vegetable oil as a transportation fuel, 1991.

10 с.

91. Ramachandran K. et al. Recent developments for biodiesel production by ultrasonic assist transesterification using different heterogeneous catalyst: A review // Renew. Sustain. Energy Rev. 2013. V. 22. P. 410-418.

92. Statistic Time Series [Электронный ресурс]. URL: https:/ /www.irena.org.

93. Голубенко Н. В. Об использовании природного газа в качестве моторного топлива в целях экологизации автотранспорта // VII Международная научно-техническая конференция, 2015. С. 32-35.

94. L. Wright, B. Boundy, B. Perlack, S. Davis Biomass energy. Edition 1. TN (United States): Oak Ridge National Lab. (ORNL), 2006. 188 p.

95. Журнал «Независимые аналитики и прогнозы мирового рынка». [Электронный ресурс]. URL: www.argusmedia.com.

96. Tyson K. S., McCormick R. L. Biodiesel handling and use guidelines, third edition. US: Department of Energy, Energy Efficiency and Renewable Energy, 2006., 2006. 69 с.

97. Patent 5354878 US, Int.Cl C07C 51/00. Process for the continuous production of lower alkyl esters of higher fatty acids / Connemann J., Krallmann A. // priority date 26.03.1993, publ.: 11.10.1993.

98. Patent 7045100 US, Int. Cl. B01J 19/24, B01J 3/00. Method for producing fatty acid methyl ester and equipment for realizing the same / Nurhan Ergun, Peter Panning // patentee Energea Unwelttechnologie GmbH, priority date 31.01.2002, publ. 16.05.2006.

99. Patent 6174501 US, Int.Cl. B01J 8/00; B01J 10/00. System and process for producing biodiesel fuel with reduced viscosity and a cloud point below thirty-two (32) degrees fahrenheit / Noureddini H. // patentee University of Nebraska, priority date 18.03.1999, publ.: 16.01.2001.

101. Мазанов С. В., Габитова А. Р. Получение биодизельного топлива в сверхкритических флюидных условиях с использованием гетерогенных катализаторов // Сверхкритические Флюиды Теория и Практика. 2015. Т. 10. № 2. С. 71-83.

102. С. В. Мазанов, Р. А. Усманова, Р. Д. Амирхонов, Ф. М. Гумеров Экспериментальное исследование процесса получения биодизельного топлива в сверхкритических флюидных условиях // Вестник технологического университета. 2017. Т. 19. № 2. С. 41-51.

103. Газизов Р. А., Билалов Т. Р., Гумеров Ф. М., Габитов Ф. Р., Яруллин Р. С. Применение сверхкритического флюидного состояния в процессе получения биодизельного топлива // Вестник технологического университета. 2006. Т. 6. С. 107-114.

104. Rahmat N., Abdullah A. Z., Mohamed A. R. Recent progress on innovative and potential technologies for glycerol transformation into fuel additives: A critical review // Renew. Sustain. Energy Rev. 2010. V. 14. № 3. P. 987-1000.

105. Патент 2814847 Российской Федерации, МПК C07C 29/88, C07C 29/76, C10L 1/19. Способ переработки глицеринсодержащих отходов : № 2023115056 : заявл. 08.07.2023 : опубл. 05.03.2024 / Малыгин А.В., Д.Н. Сафина, А.В. Клинов А.В. [и др.].

106. Melero J. A. et al. Acid-catalyzed etherification of bio-glycerol and isobutylene over sulfonic mesostructured silicas // Appl. Catal. A Gen. 2008. V. 346. № 1-2. P. 44-51.

107. Melero J. A. et al. Acidic mesoporous silica for the acetylation of glycerol: synthesis of bioadditives to petrol fuel // Energy Fuels. 2007. V. 21. P. 1782-1791.

108. Akbarian E., Najafi B. A novel fuel containing glycerol triacetate additive, biodiesel and diesel blends to improve dual-fuelled diesel engines performance and exhaust emissions // Fuel. 2019. V. 236. P. 666-676.

109. Alptekin E., Canakci M. Performance and emission characteristics of solketal-gasoline fuel blend in a vehicle with spark ignition engine // Appl. Therm. Eng. 2017. V. 124. P. 504-509.

110. Chong C. C. at al. A review over the role of catalysts for selective short-chain polyglycerol production from biodiesel derived waste glycerol // Environ. Technol. Innov. 2020. V. 19. P. 100859.

111. Suarez-Bertoa R. et al. Impact of HVO blends on modern diesel passenger cars emissions during real world operation // Fuel. 2019. V. 235. P. 1427-1435.

112. Soam S., Hillman K. Factors influencing the environmental sustainability and growth of hydrotreated vegetable oil (HVO) in Sweden // Bioresour. Technol. Reports. 2019. V. 7. P. 100244.

113. Noh H. K., No S. Y. Effect of bioethanol on combustion and emissions in advanced CI engines: HCCI, PPC and GCI mode - A review // Appl. Energy. 2017. V. 208. P. 782-802.

114. Sánchez Ó. J., Cardona C. A. Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks // Bioresour. Technol. 2008. V. 99. № 13. P. 5270-5295.

116. Alkasrawi M. et al. A novel technique of paper mill sludge conversion to bioethanol toward sustainable energy production: Effect of fiber recovery on the saccharification hydrolysis and fermentation // Energy. 2021. P. 120018.

117. Чачина С. Б., Двоян А. В. Получение биоэтанола из органического сырья // Омский научный вестник. 2014. Т. 2. С.224-228

119. Заявка на патент РФ №2001117200, МПК C10L 1/18, C10L 1/22. Состав дизельного топлива / Ахмед И. // заявитель и патентообладатель Пьюэр Энерджи Корпорейш, заявл. 20.05.2003.

120. Waterlan L. R., Venkatesh S., Unnasch S. Safety and performance assessment of ethanol/diesel blends. CO (United States): National Renewable Energy Lab. (NREL), 2003. - 48 p.

121. Alptekin E. Evaluation of ethanol and isopropanol as additives with diesel fuel in a CRDI diesel engine // Fuel. 2017. V.205. P. 161-172.

122. Park S. H., Youn I. M., Lee C. S. Influence of ethanol blends on the combustion performance and exhaust emission characteristics of a four-cylinder diesel engine at various engine loads and inj ection timings // Fuel. 2011. V. 90. № 2. P. 748-755.

123. Yesilyurt M. K., Aydin M. Experimental investigation on the performance, combustion and exhaust emission characteristics of a compression-ignition engine fueled with cottonseed oil biodiesel/diethyl ether/diesel fuel blends // Energy Convers. Manag. 2020. V. 205. P. 112355.

124. Zhu R. et al. Regulated and unregulated emissions from a diesel engine fueled with diesel fuel blended with diethyl adipate // Atmos. Environ. 2011. V. 45. № 13. P. 2174-2181.

125. Li D. et al. Effects of dimethyl or diethyl carbonate as an additive on volatility and flash point of an aviation fuel // J. Hazard. Mater. 2009. V. 161. № 2-3. P. 1193-1201.

126. Raju V. D. et al. An experimental assessment of prospective oxygenated additives on the diverse characteristics of diesel engine powered with waste tamarind biodiesel // Energy. 2020. V. 203. P. 117821.

127. Liu H. et al. Co-production of hydrogen and acetaldehyde from ethanol over a highly dispersed Cu catalyst // Fuel. 2022. V. 321. P. 123980.

128. Pampararo G. et al. Acetaldehyde production by ethanol dehydrogenation over Cu-ZnAl2O4: Effect of catalyst synthetic strategies on performances // Chem. Eng. Sci. 2022. V. 261. P. 117937.

129. Patent 2318341 US. Process for the polymerization of aliphatic aldehydes / Thompson B. // patentee Eastman Kodak Company, priority date 22.07.1937, publ.: 04.05.1943.

131. Patent 3627786 US, Int. Cl. C07d 19/00. Continuous production of paraldehyde / Gobron G., Repper M. // priority date 02.08.1968 publ.:14.12.1971.

132. Patent 2479559 US. Process for preparation of paraldehyde / Dolnik A., Potash M. // patentee Publiker Industries Inc., priority date 16.08.1947, publ.: 23.08.1949.

133. Patent 2519540 US. Manufacture of diethyl acetal / Mugdan M., Muggleton H. // patentee The Distillers Company, priority date 10.09.1947, publ.: 22.08.1950.

134. Patent 5527969 US, Int.Cl. C07C 41/56; C07C 43/303. Process for preparing acetaldehyde diethyl acetal / Kaufhold M., El-Chahawi M. // patentee Huels Aktiengesellschaft, priority date 07.02.1995, publ.: 18.01.1996.

135. Viviana M., Silva T. M., Rodrigues E. A. Novel process for diethylacetal synthesis // Am. Inst. Chem. Eng. 2020. V. 51. № 10. P. 2752 - 2768.

136. Patent 0150280 B1 EP, Int. Cl. C07C 41/50. Verfahren zur Herstellung von Acetalen / Andrade J. // patentee Degussa Aktiengesellschaft, priority date 07.11.1984, publ.: 02.05.1990

137. Хуснутдинов И. Ш., Ахметзянов А. М., Гаврилов В. И., Заббаров Р. Р., Ханова А. Г. Исследование 1,1-диэтоксиэтана как компонента дизельного топлива // Известия высших учебных заведений. 2009. Т. 52. № 11. С. 119-122.

138. Frusteri F. et al. Oxygenated additives production for diesel engine emission improvement // Chem. Eng. J. 2007. V. 134. № 1-3. P. 239-245.

139. Patent 4541837 US, Int. Cl. C10L 1/18; C10L 1/22. Fuels / Norton J., Rebello P., Kavonic C., Stiff A. // patentee AECI Limited, priority date 17.11.1980, publ.: 17.09.1985.

140. Макаров А. А., Митрова Т. А., Кулагин В. А. Прогноз развития энергетики мира и России 2019. Москва: ИНЭИ РАН, 2019. 210 с.

141. Huang J. et al. Nonlinear dynamic correlation between geopolitical risk and oil prices: A study based on high-frequency data // Res. Int. Bus. Financ. 2021. V. 56. P. 101370.

142. АО «Санкт-Петербургская Международная Товарно-сырьевая Биржа» [Электронный ресурс]. URL: https://spimex.com/

143. Adedeji A. N., Ahmed F. F., Adam S. U. Examining the dynamic effect of COVID-19 pandemic on dwindling oil prices using structural vector autoregressive model // Energy. 2021. V. 230. P. 120813.

144. Сафина Д. Н. и др. Традиционные и альтернативные источники сырья для получения моторных топлив // Вестник технологического университета. 2021. Т. 24. № 6. С. 26-40.

145. Moreno B., López A. J. The effect of renewable energy on employment. The case of Asturias (Spain) // Renew. Sustain. Energy Rev. 2008. V. 12. № 3. P. 732-751.

146. Мангуева З. М.-З., Мурзаева П. Д. Топинамбур - биоэнергетический ресурс глобального масштаба // Вестник ДГТУ. Технические науки. 2007. Т. 13. С. 97-99.

147. Organization of the Petroleum Exporting Countries [Электронный ресурс]. URL: https://www.opec.org/opec web/en/.

148. Bazen J., Bazen I. Direct processing of sugar beets as alternative source for ethanol // Устойчивое развитие: вызовы и возможности: сборник научных статей. Санкт-Петербург, 2020. С. 15-23.

149. Sorda G., Banse M., Kemfert C. An overview of biofuel policies across the world // Energy Policy. 2010. V. 38. № 11. P. 6977-6988.

150. Qiu H. et al. Liquid biofuels in China: Current status, government policies, and future opportunities and challenges // Renew. Sustain. Energy Rev. 2012. V. 16. № 5. P. 3095-3104.

151. Schuman S., Lin A. China's Renewable Energy Law and its impact on renewable power in China: Progress, challenges and recommendations for improving implementation // Energy Policy. 2012. V. 51. P. 89-109.

152. Saravanan A., Mathimani P. T., Deviram G., Rajendran K., Pugazhendhi A. Biofuel policy in India: A review of policy barriers in sustainable marketing of biofuel // J. Clean. Prod. 2018. V. 193. P.734-747.

153. Травень В. Ф. Органическая химия: учебник для вузов, М.: Академкнига, 2004. Т.2 -

582 с.

154. Haaz E., Fozer D., Toth A. J. Development of Anhydrous Ethanol Purification: Reduction of Acetal Content and Vapor-Liquid Equilibrium Study of the Ethanol-Acetal Binary System // ACS Omega. 2021. V. 6. № 2. P. 1289-1298.

155. Трейбал Р. Жидкостная экстракция. М.: Химия, 1966. - 724 с.

156. Разинов А. И., Клинов А. В., Дьяконов Г. С. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие //Казань: Изд-во КНИТУ. - 2017. - 860 с.

157. Альдерс Л. Жидкостная экстракция. Москва: Издательство иностранной литературы, 1962. - 259 с.

158. Lee S., Kitchin S. J., Harris K. D. M., Sankar G., Dugal M., Thomas J. M. Acid-Catalyzed Trimerization of Acetaldehyde: A Highly Selective and Reversible Transformation at Ambient Temperature in a Zeolitic Solid // The Journal of Physical Chemistry. 2002. Т.106. №6. P. 1322-1326.

Рисунок П.1.1 - Хроматограмма смеси, полученной в эксперименте №1 в реакторе со стационарным слоем катализатора (условия эксперимента: мольное отношение этанол:ацетальдегид=0,2, объемный расход 80 мл/ч, температура реакции 20 оС)

0,5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 А 4,5 5 5,5 6 6.5 7 7.5 8 8,5

Рисунок П.1.3 - Хроматограмма смеси, полученной в эксперименте №11 в реакторе при перемешивании (условия эксперимента: мольное отношение этанол:ацетальдегид=2,

температура реакции 20 оС)

Рисунок П.2.1 - Принципиальная технологическая схема получения топливных компонентов

(Блок совместного получения паральдегида и 1,1 -диэтоксиэтана)

Рисунок П.2.2 - Принципиальная технологическая схема получения топливных компонентов (Блок разделения реакционной смеси и выделения товарных продуктов)

Рисунок П.2.3 - Принципиальная технологическая схема получения топливных компонентов

(Блок обезвоживания этанола)

Таблица П.2.1 - Параметры работы ректификационных колонн

Позиция по схеме К-103 К-202 К-204 К-205 К-203 К-206 К-301 К-302 К-303

Температура верха, оС 45,30 115,76 84,88 79,41 84,46 42,33 78,20 77,96 101,04

Температура низа, оС 99,96 220,26 143,60 138,40 148,7 103,3 102,90 145,6 200,05

Давление, кПа 200 105,3 200 400 450 350 105,3 105,3 105,3

Число теор. тарелок 70 25 30 20 30 40 35 25 15

Тарелка питания / Тарелка подачи экстрагирующего агента 5 10 9 10 18 12 18 18/9 5

Флегмовое число 6,29 0,94 4,67 1,92 1,79 5,06 0,87 1,19 0,39

Таблица П.2.2 - Параметры работы абсорбционных колонн

Позиция по схеме К-101 К-102

Температура верха, оС 25,31 42,97

Температура низа, оС 17,00 58,95

Давление, кПа 101,3 500

Число теор. тарелок 20 10

Абсорбент Этанол Вода

Расход абсорбента, кг/ч 15000 13000

Таблица П.2.3 - Параметры работы реакторов

Позиция по схеме Р-101 [127] Р-201*

Температура, оС 280 20

Давление, кПа 101,3 101,3

Конверсия, % 65 (по этанолу) 33,11 (по этанолу), 73,40 (по ацетальдегиду)

Селективность, % 98,5 100

Катализатор Си1.4/2п3.2Мя1.4Л1207.6 РигоШе СТ-151

* согласно полученным экспериментальным данным

Таблица П.2.4 - Параметры работы экстрактора

Позиция по схеме К-201*

Температура, оС 20

Давление, кПа 101,3

число промывных ступеней 1

число экстракционных ступеней 4

Массовое соотношение реакционная смесь:додекан:вода 1:1:1

* согласно полученным экспериментальным данным

Таблица П.2.5 - Состав материальных потоков

Этанол свежий Водород Р75/Б25 Р100/Б0 ЭА ДЭЭ Вода изб._1 Вода изб._2

Расход, кг/ч 42373,92 2006,66 28988,52 9978,08 238,08 157,11 380,95 573,74

Состав, масс.доли

Этанол 0,999 0,007 0,003 0,001 0,002

Водород 0,861

Ацетальдегид 0,006

Вода 0,001 0,122 0,001 0,000 0,009 1,000 0,989

Этилацетат 0,001 0,996 0,001

Паральдегид 0,008 0,754 0,996 0,010

Диэтиловый эфир 0,003 0,001 0,983

1,1 -диэтоксиэтан 0,245 0,002

Додекан

Этиленгликоль