NAGY ENERGIATARTALMÚ, KÖRNYEZETBARÁT HAGYOMÁNYOS ÉS ALTERNATÍV MOTORHAJTÓANYAGOK KUTATÁSA-FEJLESZTÉSE

Átírás

1 NAGY ENERGIATARTALMÚ, KÖRNYEZETBARÁT HAGYMÁNYS ÉS ALTERNATÍV MTRHAJTÓANYAGK KUTATÁSA-FEJLESZTÉSE Tóth Csaba okleveles vegyészmérnök Dr. Hancsók Jenő egyetemi tanár Pannon Egyetem, Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet, ML Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék Pannon Egyetem 8200 Veszprém, Pf Tel.: 88/624313, Fax.: 88/ Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak Székesfehérvár, november I. Ökológia, Regionalitás, Vidékfejlesztés Nemzetközi Nyári Egyetem és Workshop, Százhalombatta,

2 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november AZ ELŐADÁS TAGLÁSA 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

3 DIESEL-MTRS SZEMÉLYGÉPJÁRMŰVEK KÁRSANYAG- KIBCSÁTÁSÁNAK HATÁRÉRTÉKEI (EU) Fokozat Év 1 Futásteljesítmény: legalább km vagy 5 év, 2 Futásteljesítmény: legalább km vagy 5 év 3 Előírás-tervezet; futásteljesítmény: legalább 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 Kibocsátás, g/km C HC N x HC + N x részecske EUR , ,97 0,140 EUR 2 IDI , ,70 0,080 EUR 2 DI , ,90 0,100 EUR ,64-0,50 0,56 0,050 EUR ,50-0,25 0,30 0,025 EUR ,50-0,18 0,23 0,005 3 EUR ,50-0,08 0,17 0,005 3 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november 19. 3

4 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november DÍZELGÁZLAJK MINŐSÉGI ELŐÍRÁSAINAK VÁLTZÁSA MAGYARRSZÁGN Jellemzők MSZ 1627 (1986) MSZ 1627 (1993) MSZ 1627 (1997) Magyarország MSZ EN 590 (1999) MSZ EN 590 (2000) MSZ EN 590 (2004) Cetánszám, legalább MSZ EN 590 (2009) Sűrűség, 15 C-on, kg/m 3, legfeljebb Összes aromástartalom, %, legfeljebb * Többgyűrűs aromástartalom, %m/m, legfeljebb ,0 (2,0-4,0)* 95 ftf%-ig átdesztillált, C, legfeljebb Kéntartalom, mg/kg, legfeljebb 5000/ / 500/ / / Zsírsav-metil-észter-tartalom, v/v% ,0 7,0 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 regionálisan biztosítani kell a legfeljebb 10 mgs/kg kéntartalmú motorbenzint is? Döntés 2008-ben várható - Nincs előírás

5 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november AZ EU MTRHAJTÓANYAG- FELHASZNÁLÁSÁNAK VÁRHATÓ ALAKULÁSA Felhasznált mennyiség, 10 6 t/év 250 JET Motorbenzin Dízelgázolaj Év

6 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november A GÉPJÁRMŰGYÁRTÁS VÁLTZÁSAIT ÉS TENDENCIÁIT BEFLYÁSLÓ TÉNYEZŐK KÖRNYEZETVÉDELEM KÁRS KIBCSÁTÁSK KÉSZLETEK FELHASZNÁLÁSA HAJTÓANYAGTAKARÉKSSÁG FGYASZTÓI IGÉNYEK KIELÉGÍTÉSE ÚJRAFELHASZNÁLHATÓSÁG MEGBÍZHATÓSÁG KMFRT KEVESEBB KARBANTARTÁS ÁLTALÁNS HAJTÓANYAG-MINŐSÉG KRMÁNYZATI TÖRVÉNYHZÁS KIS KÖLTSÉGEK MTRTECHNLÓGIA HAJTÓANYAGTECHNLÓGIA TRIBLÓGIA MTRLAJ-TECHNLÓGIA UTÓÁTALAKÍTÓ KATALIZÁTRK

7 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november AZ EURÓPAI UNIÓ BI-MTRHAJTÓANYAGKRA VNATKZÓ ELŐÍRÁSAI, ELVÁRÁSAI Megnevezés 2003/30/EC direktíva CM (2006) 34 A biohajtóanyagokra vonatkozó uniós stratégia Legfontosabb előírások, elvárások 2005-re 2,0 %, míg 2010-re 5,75% ajánlott biomotorhajtóanyag bekeverés a felhasznált hajtóanyag energiatartalmára vonatkoztatva 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 C 2 emissziót. CM(2007) 856 Az új személygépjárművekre vonatkozó C 2 - kibocsátási követelményeknek az Európai Unióban 130 g/km 2015-től a teljes flottára

8 BI-MTRHAJTÓANYAGK KRSZERŰ SZTÁLYZÁSI RENDSZERE GENERÁCIÓ első második harmadik negyedik bioetanol biogázolajok szintetikus bio-motorhajtóanyagok biohidrogén növényolajok (trigliceridek szintetikus hidrogénezése és szintézisgázból biometán izomerizálása) biometanol biodízelek előzőek + kőolaj alapú hajtóanyagok elegyei bioetanol lignocellulózból biobutanol biokomponensek molekula-alkotóként biometán (biogáz) szintetikus benzin és gázolaj lepárlási bioolajok hidrokrakkolása) bio-paraffinok szénhidrátokból dimetil-éter (DME) bio elektromos áram (közvetett módon energiatelepekhez) g-valero-lakton még nem ismertek Hancsók, J. et all.: Microporous and Mesoporous Materials, 2007, 101(1-2), ; Hancsók, J., et all.: Investigation of catalytic conversion of vegetable oil/gas oil mixtures, Silica and Silicates in Modern Catalysis, Conshohocken, Pennsylvania, USA, 2009 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november 19. 8

9 DIESEL-MTRK HAJTÁSÁRA ALKALMAS BI-MTRHAJTÓANYAGK I. Növényolajok (trigliceridek) Biodízelek (zsírsav-metilészterek) Biogázolajok Fischer-Tropsch (szintetikus) gázolajok Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november 19. 9

10 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november DIESEL-MTRK HAJTÁSÁRA ALKALMAS BI-MTRHAJTÓANYAGK II. CH C C C CH 7 CH 7 CH 3 CH 7 CH CH 7 3 CH 7 CH 7 CH 3 R 1, R 2, R 3 : szénatomszámú telített vagy egy vagy több kettőskötést tartalmazó alkillánc Trigliceridek cetánszám: CH 3 C CH 7 CH 7 CH 3 gyenge helyek a molekulában Zsírsavmetilészterek (FAME) cetánszám: CH 3 CH2 CH2 CH 3 6 n-cetán cetánszám: 100

11 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november BIDÍZELEK 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)

12 A TRIGLICERIDEK KATALITIKUS ÁTALAKÍTÁSÁNAK SÉMÁJA Cetánszám Trigliceridek n-paraffinok: i-paraffinok: Katalizátorok oxigéntartalmú vegyületek: Cetánszám: H 2, T, P Melléktermékek: C + C 2 + CH 4 + C 3 H 8 + H 2 Cseppfolyós szénhidrogén hozam: > 75-80% Katalizátor és műveleti paraméterfüggő! Hancsók, J., Krár, M., Magyar, Sz., Boda, L., Holló, A., Kalló, D., Microporous and Mesoporous Materials, 2007, 101(1-2), Hancsók, J., Krár, M., Magyar, Sz. Boda, L., Holló, A., Kalló, D., Studies in Surface Science and Catalysis 170 B, 2007, 170, Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november

13 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november NÖVÉNYLAJ-GÁZLAJ ELEGY KATALITIKUS ÁTALAKÍTÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI Növényolaj Előkezelő HD Izomerizáló Biogázolaj önmegában Növényolaj Előkezelő Gázolaj HD HDS Biogázolaj + gázolaj elegy Növényolaj Előkezelő Gázolaj HDS Biogázolajtartalmú gázolaj HD:hydrodeoxygention = oxigéneltávolítás; HDS: hydrodesulfurization = kéntelenítés

14 AZ EGYLÉPÉSES TECHNLÓGIA 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, november

15 NÖVÉNYLAJ BEKEVERÉSÉNEK HATÁSA A TERMÉKEK TULAJDNSÁGAIRA 15% növényolaj bekeverésének hatása: Cetánszám: (MSZ EN 590:2009 min. 51) Cetánszám növekedés: 3-10 egység Kéntartalom <10 mg/kg Jobb hatásfokú, tisztább égés Kisebb környezetszennyezés Összetétele nagyban hasonlít a hagyományos dízelgázolajéhoz Meglévő tároló elosztó rendszer megfelelő Motorhajtóanyag-ellátórendszerekkel kompatibilitás Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november

16 ÖSSZEFGLALÁS, 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 Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november

17 KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMET! Pannon Egyetem 8200 Veszprém, Pf Tel.: 88/624313, Fax.: 88/ Ötletek, melyek pénzt hoznak a vállalkozásnak, Székesfehérvár, november