ΒΕΝΖΙΝΗ. 2. Ιδιότητες βενζίνης

ΒΕΝΖΙΝΗ 1. Σύσταση και Παραγωγή Οι βενζίνες είναι μίγματα υδρογονανθράκων με όρια απόσταξης στην περιοχή 30 C ως C. Σε ένα σύγχρονο διυλιστήριο οι βενζίνες παράγονται από ανάμιξη προϊόντων που προέρχονται από διάφορες διεργασίες. Τα συστατικά που αναμιγνύονται για την παρασκευή των βενζινών προέρχονται κυρίως από μονάδες μετατροπής και σε μικρό μόνο ποσοστό από ατμοσφαιρική απόσταξη. Ο στόχος είναι η παρασκευή ενός τελικού προϊόντος που θα έχει ικανοποιητική συμπεριφορά όταν χρησιμοποιείται σε ένα όχημα υπό διαφορετικές συνθήκες οδήγησης. Ο ρόλος του διυλιστηρίου στην παραγωγή του καυσίμου είναι πολύ σημαντικός, καθώς πρέπει να ικανοποιήσει τις ισχύουσες ευρωπαϊκές προδιαγραφές, ενώ ταυτόχρονα πρέπει να βρει διέξοδο στην αγορά για όλα τα συστατικά που διαθέτει. Η νάφθα από την ατμοσφαιρική απόσταξη (Straight Run Naphtha) έχει πολύ χαμηλή αντικροτική ικανότητα, η ποσότητα της νάφθας που προστίθεται στη βενζίνη είναι πολύ μικρή και γίνεται μόνο για να έχει το καύσιμο την απαιτούμενη μετωπική πτητικότητα. Το βουτάνιο που έχει πολύ καλό αριθμό οκτανίου χρησιμοποιείται μόνο το χειμώνα λόγω της υψηλής τάσης ατμών. Τα κλάσματα αναμόρφωσης έχουν πολύ καλή αντικροτική ικανότητα και μικρή πτητικότητα, χρησιμοποιούνται για την παρασκευή βενζίνης υψηλού αριθμού οκτανίου. Η αυξημένη περιεκτικότητά τους σε αρωματικές ενώσεις αποτελεί μειονέκτημα λόγω υψηλότερης τοξικότητας (π.χ βενζόλιο) και υψηλότερων εκπομπών κατά τη χρήση του κλάσματος σε κινητήρες. Μελλοντικός στόχος του διυλιστηρίου είναι ο περιορισμός της χρήσης του κλάσματος αναμόρφωσης. Τα προϊόντα πυρόλυσης έχουν ικανοποιητική αντικροτική ικανότητα, το κύριο όμως μειονέκτημά τους είναι η αυξημένη περιεκτικότητά τους σε ολεφίνες. Οι ολεφίνες είναι ασταθείς ενώσεις, με υψηλή πτητικότητα, με αυξημένη τάση για συμπύκνωση και πολυμερισμό και δημιουργία αδιάλυτων κομμιωδών ενώσεων. Φαίνεται δηλαδή ότι αυξημένη χρήση προϊόντων πυρόλυσης δημιουργεί προβλήματα στην παραγωγή βενζίνης υψηλής σταθερότητας. Τα προϊόντα των διεργασιών αλκυλίωσης και ισομερισμού ως συστατικά της βενζίνης προσδίδουν καλή αντικροτική ικανότητα και σταθερότητα στην βενζίνη. Με τη χρήση τους περιορίζεται η περιεκτικότητα σε αρωματικά στο τελικό καύσιμο. Το κλάσμα αλκυλίωσης έχει μικρότερη πτητικότητα σε σύγκριση με το κλάσμα ισομερείωσης. Η πτητικότητα των βενζινών επηρεάζεται από τα πρόσθετα βελτίωσης του αριθμού οκτανίου. Στο παρελθόν, τα οργανομεταλλικά πρόσθετα που χρησιμοποιήθηκαν για τη βελτίωση της αντικροτικότητας των βενζινών ήταν ο τετρααιθυλιούχος (ΤΕL) μόλυβδος, καθώς και ο τετραμεθυλιούχος (ΤΜL) και ο διμεθυλοδιαιθυλιούχος μόλυβδος. Απαραίτητη ήταν η χρήση των αλκυλαλογονιδίων, όπως του διβρωμοαιθανίου ή μίγμα του με το διχλωροαιθάνιο, στο πρόσθετο ήταν απαραίτητη, γιατί μέσω αυτών ο μόλυβδος απομακρυνόταν από το θάλαμο καύσης με τη μορφή των πτητικών αλογονιδίων του μολύβδου. Ωστόσο, η αρνητική επίδραση που είχε ο μόλυβδος στην υγεία, η απόθεση μολύβδου στον θάλαμο καύσης, η δηλητηρίαση των καταλυτικών μετατροπέων οδήγησε στην παύση της χρήσης αλκυλίων του μολύβδου. Αρκετά οργανικά αντικροτικά πρόσθετα έχουν αναπτυχθεί και αντικαταστήσει τις ενώσεις του μολύβδου. Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν ενώσεις όπως οι αρωματικές αμίνες, οι αζωτούχες αρωματικές ενώσεις, οι οξυγονούχες αρωματικές ενώσεις και οι ιωδιούχες ενώσεις. Οι αλκοόλες και οι αιθέρες αποκαλύφθηκε ότι ήταν ο σημαντικότερος αντικαταστάτης των οργανομεταλλικών ενώσεων, επηρεάζοντας τις ιδιότητες των βενζινών (π.χ καμπύλη απόσταξης, τάση ατμών). Οι συνήθεις αλκοόλες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη σύσταση των βενζινών ώστε να αυξήσουν την αντικροτικότητα τους είναι η μεθανόλη (MeOH), η αιθανόλη (EtOH), η ισοπροπανόλη (IPA), η τριτοταγής βουτανόλη (TBA) και τα μίγματά τους. Οι αιθέρες που χρησιμοποιούνται είναι ο μέθυλο-τριτοταγής βουτυλαιθέρας (ΜΤΒΕ), ο αιθυλο-τριτοταγής βουτυλαιθέρας (ΕΤΒΕ), ο τριτοταγήςάμυλο μεθυλαιθέρας (ΤΑΜΕ) και τα μίγματά τους. Οι οξυγονούχες ενώσεις που προέρχονται από ανανεώσιμες πρώτες ύλες οδηγούν στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου (GHG), δίνοντας παράλληλα μειωμένες αποθέσεις στον κινητήρα. 2. Ιδιότητες βενζίνης 2.1 Πτητικότητα Η πτητικότητα είναι μία από τις σημαντικότερες ιδιότητες των βενζινών. Η βενζίνη περιέχει πολλές διαφορετικές ενώσεις, δεν έχει ένα συγκεκριμένο σημείο βρασμού, αλλά μια καμπύλη στην οποία το αρχικό από το τελικό σημείο διαφέρουν κατά 1 C περίπου. Η περιοχή βρασμού της βενζίνης εξαρτάται από τη σύστασή της. Οι βενζίνες περιέχουν πάρα πολλά συστατικά (περίπου 400) κι έτσι εμφανίζουν ομαλές καμπύλες βρασμού, ακόμη και αν χρησιμοποιηθεί στήλη με υψηλό βαθμό διαχωρισμού. Σημειώνεται ότι δεν έχει πολύ μεγάλη σημασία ο "τέλειος" διαχωρισμός των συστατικών μιας βενζίνης, καθώς η συμπεριφορά της σε έναν κινητήρα δεν έχει να κάνει με αυτόν καθεαυτό το διαχωρισμό, αλλά με το σύνολο των συστατικών. Η

πτητικότητα της βενζίνης προσδιορίζεται μέσω της καμπύλης απόσταξης, της τάσης ατμών και του λόγου αερίου/ υγρό, όπως φαίνεται παρακάτω: 2.1.1 Απόσταξη Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την απόσταξη των βενζινών είναι η EN ISO 3405 (ASTM D-86). Με τη μέθοδο αυτή, η κλασμάτωση που επιτυγχάνεται αντιστοιχεί σε μία θεωρητική βαθμίδα. Πιο συγκεκριμένα, 100 ml από το καύσιμο θερμαίνονται κάτω από τις συνθήκες που αναφέρει η μέθοδος, και καταγράφονται οι θερμοκρασίες στις οποίες αποστάζουν συγκεκριμένα ποσοστά του καυσίμου. Μπορεί επίσης να σημειωθεί και το ποσοστό του καυσίμου που έχει εξατμιστεί ή έχει συλλεχθεί σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Οι καμπύλες απόσταξης των βενζινών δεν είναι πάντα ίδιες, καθώς το σχήμα της καμπύλης εξαρτάται από τη σύσταση της βενζίνης. Το Σχήμα 1 που ακολουθεί δείχνει πώς μπορεί να επηρεάσει η πτητικότητα μιας βενζίνης τη συμπεριφορά της μέσα στο θάλαμο καύσης. Θερμοκρασία ( C) 220 200 1 1 140 120 100 40 20 Δύσκολη Ψυχρή Εκκίνηση Δύσκολη Θερμή Εκκίνηση Ατμόφραξη Υψηλές Απώλειες λόγω Εξάτμισης Προβληματική Θέρμανση Δυσκολίες στην Επιτάχυνση Κακή Οικονομία Καυσίμου για Μικρές Αποστάσεις Αυξημένη Τάση για Σχηματισμό Πάγου 0 0 10 20 30 40 50 90 100 Ανάκτηση (% κ.ό.) Σχήμα 1: Τυπική καμπύλη απόσταξης βενζίνης Διάλυση στο Λιπαντικό Σχηματισμός Αποθέσεων Κακή Οικονομία Καυσίμου για Μεγάλες Αποστάσεις Από την καμπύλη απόσταξης υπολογίζεται και ο δείκτης οδηγησιμότητας (Driveability Index DI): DI = 1.5 T 10 +3 T 50 +T 90 με τα σημεία της καμπύλης απόσταξης συνήθως σε F. Σχήμα 2: Διάταξη μέτρησης τάσης ατμών κατά Reid 2.1.2 Τάση Ατμών Επειδή η βενζίνη είναι μίγμα πολλών συστατικών, δεν μπορεί να προσδιοριστεί η τάση ατμών της όπως σε μία καθαρή ένωση. Ο παραδοσιακός τρόπος μέτρησης της τάσης ατμών των βενζινών είναι κατά Reid σύμφωνα με τη μέθοδο ASTM D-323. Στη μέθοδο αυτή ο λόγος ατμών-υγρού είναι 4:1, και η θερμοκρασία 37.8 C (100 F). Το δείγμα αφού έχει ψυχθεί τοποθετείται σε μεταλλικό υποδοχέα και συνδέεται με το θάλαμο της αέριας φάσης που είναι συνδεδεμένος με μανόμετρο (Σχήμα 2). Η συσκευή τοποθετείται σε

θερμοστατημένο λουτρό και ανακινείται περιοδικά μέχρι να σταθεροποιηθεί η ένδειξη του μανόμετρου και αναφέρεται σαν τάση ατμών κατά Reid (Reid Vapor Pressure, RVP). Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί εναλλακτικές μέθοδοι της ASTM D-323, οι οποίες δίνουν αποτελέσματα συμβατά με αυτές της τεχνικής κατά Reid (χρησιμοποιούν θερμοκρασία 37.8 C (100 F) και λόγο ατμών-υγρού 4:1) αλλά χρησιμοποιούν πολύ μικρή ποσότητα δείγματος (λιγότερο από 5 ml) και σε αρκετές περιπτώσεις δεν είναι υποχρεωτική η ψύξη του δείγματος πριν τη μέτρηση. Με βάση το ευρωπαϊκό πρότυπο EN 228, η τάση ατμών προσδιορίζεται με τη μέθοδο EN 13016-1. Η αρχή της μεθόδου (EN 13016-1) βασίζεται στη μέτρηση της τάσης ατμών σε συνθήκες κενού. Η συσκευή που χρησιμοποιείται είναι η MINIVAP VPEXPERT της GRABNER INSTRUMENTS. Η διαδικασία μέτρησης φαίνεται στο Σχήμα 3. Στο θάλαμο μέτρησης της συσκευής δημιουργείται κενό με την εκτόνωση εμβόλου μέσα στο χώρο του θάλαμο. Η θερμοκρασία στο θάλαμο ελέγχεται μέσω μιας υψηλής απόδοσης θερμοηλεκτρικής διάταξης (thermoelectric module) (5) με υψηλής ακρίβειας αισθητήρα (Pt 100 RTD sensor) (6). Ο θάλαμος μέτρησης (2) έχει συνολικό όγκο 5ml. Πριν αρχίσει η μέτρηση, ο θάλαμος ξεπλένεται με το ίδιο δείγμα τρεις φορές (3 2,5 ml), ακολούθως εισάγεται (3) 1 ml δείγματος όπου αφού κλείσει η βαλβίδα (4), εκτονώνεται σε αρχικό στάδιο με τη βοήθεια του εμβόλου (1) στα 1,7 ml και καταγράφεται η πρώτη μερική πίεση (έχοντας χρόνο ισορροπίας 3 min), η δεύτερη εκτόνωση γίνεται μέχρι τα 2,5 ml, όπου καταγράφεται η δεύτερη μερική πίεση (με χρόνο ισορροπίας 1min). Η τρίτη εκτόνωση φτάνει τα 5 ml (με χρόνο ισορροπίας 1 min) και καταγράφεται η τρίτη μερική πίεση. Η ολική πίεση (P tot ), η μερική πίεση του διαλυμένου αέρα (P gas ), η απόλυτη πίεση (P abs )του υγρού υπολογίζονται. Ακολούθως κλείνει η βαλβίδα εισαγωγής του δείγματος. Το έμβολο κινείται στη χαμηλότερη θέση στο θάλαμο μέτρησης, δηλαδή ακριβώς πάνω από τη βαλβίδα εισαγωγής του δείγματος, και τέλος ανοίγει η βαλβίδα εξόδου του δείγματος. Σχήμα 3: Διαδικασία μέτρησης τάσης ατμών με τη συσκευή MINIVAP Σύμφωνα με τη μέθοδο EN 13016-1, για τον προσδιορισμό της τάσης ατμών, υπάρχει διαφοροποίηση των αποτελεσμάτων ανάλογα την κατάσταση του δείγματος π.χ αν έχει υπάρξει προετοιμασία του δείγματος ή όχι, στους 37,8 C, έχοντας λόγω ισορροπίας ατμού/υγρό ίσο με 4/1. Ισχύουν οι ακόλουθες σχέσεις: Με προετοιμασία του δείγματος (ψύξη, κορεσμός σε αέρα(cooling, air saturation)): DVPE = 0.965 ASVP 3,78 kpa (συσχετισμός με ASTM D 5191) Χωρίς προετοιμασία του δείγματος: DVPE = 1,000 P tot 1,000 P gas 1,005kPa (συσχετισμός με ASTM D 5191) Όπου ASVP: είναι η P tot αν έχει υπάρξει στάδιο προετοιμασίας του δείγματος 2.1.3 Λόγος Ατμών Υγρού Ο λόγος ατμών υγρού προσδιορίζει τον όγκο της βενζίνης που εξατμίζεται από συγκεκριμένη ποσότητα υγρού σε ατμοσφαιρική πίεση και σε συγκεκριμένη θερμοκρασία. Ο λόγος ατμών υγρού έχει ιδιαίτερη σημασία, ιδίως σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος (ατμόφραξη). Η μέθοδος ASTM D-2533 χρησιμοποιείται. Μερικές φορές ενδιαφέρει μόνο η θερμοκρασία στην οποία επιτυγχάνεται ένας συγκεκριμένος λόγος ατμών υγρού. Στην περίπτωση αυτή μετριέται ο λόγος ατμών/ υγρού σε διάφορες θερμοκρασίες και χαράσσεται καμπύλη θερμοκρασίας-λόγου ατμών-υγρού και η απαιτούμενη θερμοκρασία βρίσκεται από αυτήν την καμπύλη. Ο Δείκτη Ατμόφραξης [Vapor Lock Index (VLI)] όπως ορίζεται στο ΕΝ 228 σχετίζεται με το δείκτη οδηγησιμότητας και επηρεάζεται έντονα από τις κλιματικές συνθήκες και υπολογίζεται ως εξής: VLI = 10 VP + 7 (E)

VP: τάση ατμών κατά Reid Ε: Όγκος ανάκτησης στους C Η πτητικότητα των καυσίμων ελέγχεται με την Αμερικανική προδιαγραφή ASTM D4814 που ελέγχει την πτητικότητα της βενζίνης, θέτει όρια για την τάση ατμών, το δείκτη οδηγησιμότητας, τα σημεία Τ 10, Τ 50, Τ 90 και το τελικό σημείο βρασμού. Η προδιαγραφή χρησιμοποιεί έξι κλάσεις τάσης ατμών/απόσταξης που παρουσιάζονται στον Πίνακα 1: Πίνακας 1: Κλάσεις τάσης ατμών/απόσταξης σύμφωνα με το ASTM D4814 Κλάση τάσης ατμών/ απόσταξης AA A B C D E Τάση Ατμών max (kpa) (psi) 54 (7,8) 62 (9,0) 69 (10,0) 79 (11,5) 93 (13,5) 103 (15,0) T 10 max (158) (158) 65 (149) (140) 55 (131) 50 (122) T 50 (minmax) 77-121 (1-250) 77-121 (1-250) 77-118 (1-245) 77-116 (1-240) 77-113 (1-235) 77-110 (1-230) T 90 (max) 190 (374) 190 (374) 190 (374) 185 (365) 185 (365) 185 (365) Τελικό Σημείο max, Δείκτης Οδηγησιμότητας max, 597 (1250) 597 (1250) 591 (1240) 586 (1230) 5 (1220) 569 (1200) Αντίστοιχα, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Τυποποίησης (CEN) ελέγχει την πτητικότητα της βενζίνης μέσω του ΕΝ 228, που θέτει όρια για την τάση ατμών, το υπόλειμμα απόσταξης, το δείκτη ατμόφραξης, τα σημεία Ε, Ε100, Ε150, καθώς και για το τελικό σημείο βρασμού. Χρησιμοποιεί έξι κλάσεις πτητικότητας που παρουσιάζονται παρακάτω (Πίνακας 2): Πίνακας 2: Κλάσεις πτητικότητας σύμφωνα με το ΕΝ 228 Ιδιότητες Α Β C/C1 D/D1 E/E1 F/F1 Τάση Ατμών (DVPE), kpa (psi) 45- (6,5-8,7) 45- (6,5-10,2) 50- (7,3-11,6) -90 (8,7-13,1) 65-95 (9,4-13,8) -100 (10,2-14,5) E vol% 22-48 20-48 22-50 22-50 22-50 22-50 E100 vol% 46-71 46-71 46-71 46-71 46-71 46-71 E150 vol% (min) 75 75 75 75 75 75 Τελικό Σημείο Βρασμού, C, (max) Υπόλειμμα Απόσταξης vol%, max 2 2 2 2 2 2 VLI max - - C [ - ] C1 [1050] D [ - ] D1 [1150] E [ - ] E1 [1200] F [ - ] F1 [1250] Τέλος, να σημειωθεί ότι η Ελλάδα εμπίπτει στην Κλάση Α (45 kpa) για την καλοκαιρινή περίοδο και στην Κλάση C (50-kPa) για τη χειμερινή περίοδο. 3. Προσθήκη Οξυγονούχων Προσθέτων στη Βενζίνη Η προσθήκη οξυγονούχων συστατικών στη βενζίνη επηρεάζει αρνητικά την πτητικότητα και την επαφή με το νερό. Οι κυριότερες ιδιότητες οξυγονούχων δίνονται στον Πίνακα 3. Η βιο-αιθανόλη (100% ανανεώσιμη) αποτελεί πιθανό αντικαταστάτη του ΜΤΒΕ, λόγω της συμβολής της στην αντιμετώπιση του φαινομένου του θερμοκηπίου, δίνοντας λιγότερες εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου (GHG), είναι εύκολα βιο-διασπώμενη αλκοόλη, και μη τοξική αλκοόλη για τον άνθρωπο και το περιβάλλον. Πίνακας 3: Ιδιότητες οξυγονούχων πρόσθετων Ιδιότητες MeOH EtOH IPA TBA MTBE ETBE TAME Πυκνότητα 0,796 0,794 0,789 0,791 0,747 0,746 0,7 Διαλυτότητα σε νερό 100 100 100 100 1,4 0,6 0,4 Τάση ατμών 31,7 17,2 8,8 8,8 55,2 30,2 10,3 (kpa) RON 112 112 99 117 110 112 108 MON 91 95 90 105 101 97 96 Θερμογόνος Δύναμη (kj/kg) 19934 26749 30936 33215 35122 36495 36495 Εναλλακτικός αντικαταστάτης του MTBE στη σύσταση των βενζινών είναι και ο ΕΤΒΕ (40% ανανεώσιμος) που χρησιμοποιήθηκε για να αυξήσει τον αριθμό οκτανίου των βενζινών, σε μεγαλύτερες αναλογίες συγκριτικά με την αιθανόλη, λόγω της μικρότερης περιεκτικότητας σε περιεκτικότητα οξυγόνου,

χωρίς να επηρεάζει τη μετωπικότητα της καμπύλης απόσταξης, την τάση ατμών, αφού δεν σχηματίζει αζεότροπα ελαχίστου με τους υδρογονάνθρακες της βενζίνης. 3.1 Επίδραση οξυγονούχων προσθέτων στην τάση ατμών Αρκετά από τα οξυγονούχα συστατικά που προστίθενται στη βενζίνη έχουν την τάση να σχηματίζουν αζεότροπα με τους ελαφρούς υδρογονάνθρακες της βενζίνης μεταβάλλοντας έτσι την τάση ατμών της τελικής βενζίνης. Ιδιαίτερα η μεθανόλη αυξάνει πολύ την τάση ατμών του μίγματος, κάνοντας απαγορευτική τη χρήση βουτανίου σαν συστατικό ανάμιξης για τη βενζίνη (το βουτάνιο έχει πολύ καλή αντικροτική συμπεριφορά). Η χρήση τ-βουτανόλης σαν συνδιαλύτη μαζί με μεθανόλη, μειώνει την αύξηση στην τάση ατμών που προκαλεί η μεθανόλη. Η χρήση ΜΤΒΕ σε ποσοστό μεγαλύτερο από 10%κ.ο προσθήκης, μειώνει την τάση ατμών της βενζίνης κάτι που διευκολύνει τη χρήση αυξημένης ποσότητας βουτανίου. Η μεταβολή της τάσης ατμών της βενζίνης λόγω της προσθήκης ΜΤΒΕ φαίνεται στο Σχήμα 4. Στο Σχήμα 5 φαίνεται η αύξηση της τάσης ατμών της βενζίνης μετά την προσθήκη από 7%κ.ο εως 10%κ.ο αιθανόλης. 90 85 Μεθανόλη Τάση Ατμών Reid (kpa) 75 65 τ-βουτανόλη Μεθανόλη/τ-Βουτανόλη (1:1) Αιθανόλη ΜΤΒΕ 55 50 0 5 10 15 20 25 Οξυγονούχο στη Βενζίνη (% κ.ό.) Σχήμα 4: Μεταβολή της τάσης ατμών της βενζίνης λόγω της προσθήκης οξυγονούχων συστατικών Σχήμα 5: Παράδειγμα επίδρασης της αιθανόλης στην τάση ατμών Στο Σχήμα 6 φαίνεται η μεταβολή της πτητικότητας λόγω της προσθήκης οξυγονούχων συστατικών μέσω της καμπύλης απόσταξης της βενζίνης.

Θερμοκρασία ( C) 220 200 1 1 140 120 100 Βενζίνη (RVP=62.1kPa) 10% Μεθανόλη (RVP=85.6kPa) 10% Αιθανόλη (RVP=69.0kPa) 5% 1:1 TBA/Μεθανόλη (RVP=78.7kPa) 7% MTBE (RVP=64.2kPa) 7% t-βουτανόλη (RVP=62.3kPa) 40 20 0 10 20 30 40 50 90 100 Ανάκτηση (% κ.ό.) Σχήμα 6: Μεταβολή της καμπύλης απόσταξης της βενζίνης λόγω της προσθήκης οξυγονούχων συστατικών Ο λόγος ατμών/υγρού σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία αυξάνει με τη χρήση αλκοολών. Αυτό είναι αναμενόμενο από τη στιγμή που ο σχηματισμός αζεοτρόπων των αλκοολών με συστατικά της βενζίνης μεταβάλλει τόσο την τάση ατμών όσο και την καμπύλη απόσταξης. Η μεταβολή του λόγου ατμών/υγρού λόγω της προσθήκης οξυγονούχων συστατικών στη βενζίνη δίνεται στο Σχήμα 7. 75 Θερμοκρασία ( C) 65 55 50 Βενζίνη 9% Μεθανόλη + 3% C 2 - C 4 Αλκοόλες 5% Βουτάνιο 10% Αιθανόλη 10% Μεθανόλη 45 5% Μεθανόλη 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Λόγος Ατμών - Υγρού Σχήμα 7: Μεταβολή του λόγου ατμών/υγρού της βενζίνης λόγω της προσθήκης οξυγονούχων συστατικών Αυτή η αύξηση της τάσης ατμών σε χαμηλές συγκεντρώσεις αιθανόλης σημαίνει ότι αυξάνεται η συχνότητα εμφάνισης προβλημάτων θερμής οδηγησιμότητας υπό θερμές καιρικές συνθήκες, όπου είναι διαθέσιμη επαρκής θερμότητα για να δημιουργήσει ατμούς στο σύστημα εισαγωγής καυσίμου. Η υψηλή τάση ατμών των μιγμάτων αιθανόλης/βενζίνης μπορεί επίσης να αυξήσει τις εκπομπές αερίων, εκτός και αν αυτές ελέγχονται από άλλα συστήματα του οχήματος. 4. Πειραματική Διαδικασία Προετοιμάζονται δυαδικά (βενζίνη/ αιθανόλη, βενζίνη/ ΕΤΒΕ) και τριαδικά δείγματα (βενζίνη/ αιθανόλη/ ΕΤΒΕ), συνολικής περιεκτικότητας 10%κ.ο σε οξυγονούχα συστατικά.

Μετριέται η τάση ατμών των δειγμάτων με τη μέθοδο REID ΕΝ13106-1, ακολούθως γίνεται σύγκριση με την τιμή της βενζίνης βάσης. Αξιολογείται η επίδραση της προσθήκης αιθανόλης, της προσθήκης ΕΤΒΕ στη βενζίνη(δυαδικά και τριαδικά μίγματα), για την παραγωγή εμπορικών καυσίμων στον Ελλαδικό Χώρο. Ετοιμάζεται δείγμα 90%κ.ο βενζίνη/ 10%κ.ο μεθανόλη ώστε να συγκριθεί με το δυαδικό μίγμα 90%κ.ο βενζίνη/ 10%κ.ο αιθανόλη. Στα μίγματα βενζίνης/ αλκοόλης αποκαλύπτεται ο σχηματισμός αζεότροπου ελαχίστου ανάμεσα στους υδρογονάνθρακες με τις μικρού μοριακού βάρους αλκοόλες (μεθανόλη, αιθανόλη), αυξάνοντας την πτητικότητα των μιγμάτων όπως φάνηκε από τη μεταβολή της τάσης ατμών. 5. Ερωτήσεις 1. Πόσοι και ποιοι τύποι βενζινών κυκλοφορούν στην ελληνική αγορά; Ποιές είναι οι απαιτήσεις από τις βενζίνες; 2. Οξυγονούχα πρόσθετα στη βενζίνη: (α) αναφέρατε τυπικές οξυγονούχες ενώσεις που χρησιμοποιούνται ως πρόσθετα στη βενζίνη, (β) πού στοχεύει η χρήση τους; (γ) ποιες ιδιότητες της βενζίνης επηρεάζουν; (δ) ποιά τα πλεονεκτήματα της χρήσης τους; (ε) ποιό είναι το ανώτατο επιτρεπτό όριο χρήσης των οξυγονούχων καυσίμων στη βενζίνη και γιατί; 3. Σχολιάστε τα αποτελέσματα που ελήφθησαν από τις μετρήσεις τάσης ατμών της καθαρής βενζίνης και των μιγμάτων αυτής με βάση την επιτρεπτή απόκλιση (waiver) της Οδηγίας 2009/30/EC To link για την Οδηγία 2009/30/EC (waiver τάσης ατμών) είναι: http://www.efoa.eu/documents/document/201007193129-directive_2009-30_on_the_specifications_for_petrol,_diesel_and_gas-oil.pdf