Upload
nguyendung
View
245
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
AUTOKATALIZATORI
AUTOMOBILSKI
SAOBRAĆAJ I ZAŠTITA
ŽIVOTNE SREDINE
Prof.dr Ivan Gržetić, dipl. hem.
Hemijski fakultet u Beogradu
http://chem.bg.ac.rs/~grzetic/predavanja/
Gržetić 1
O čemu će se razgovarati
O proizvodnji goriva i broju automobila: primer
2000. i 2011. godina
O zagađenju i buci
O proceni i egzaktnim podacima: 2002. i 2010.
godina
O evropskim propisima
O bezinskim i dizel katalizatorima
Preporuke Gržetić 2
Proizvodnja goriva
U našoj zemlji je daleke 2000. godine proizvedeno
oko 3.000.000 t različitih naftnih derivata:
280.000 t bezolovnog benzina,
429.000 t motornog benzina (sadržaj olovna do 0,4 g/dm3,
odnosno do 0,5 g/kg),
preko 1.000.000 t dizela,
28.000 t mlaznog goriva,
oko 47.000 t ulja i maziva, itd.
Tada se procenjivalo da će proizvodnja rasti oko
10 % godišnje. Gržetić 3
FINALNA POTROŠNJA
NAFNIH PROIZVODA
Gržetić 4
Kako radi motor i
izduvni sistem automobila
Gržetić 5
ADITIVI U BENZINU PROTIV
EKSPLOZIVNOG UDARA
To su supstance koje se dodaju u benzin radi poboljšanja oktanskog broja i suzbijanja eksplozivnog udara – detonacija (prevremenog i momentalnog sagorevanja) gorivne smeše u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem.
Gržetić 6
ADITIVI U BENZINU PROTIV
EKSPLOZIVNOG UDARA
Do 2010. godine kod nas se koristilo (CH3CH2)4Pb i (CH3)4Pb. Dodavao se oko 0,15g po litru benzina. Olovo je toksično za čoveka.
Od 2010. mi koristimo, kao i mnogi u svetu, BTEX smešu (benzen, toluen, etilbenzen i ksileni). Rafinerije obično dodaju ove hemikalije benzinu kako bi optimizovale oktanski broj benzina i ograničile eksplozivni udar benzina tokom sagorevanja u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem. Sve komponente BTEX su toksične za čoveka, a benzen je još i kancerogen.
Gržetić 7
Broj motornih vozila u Srbiji
tokom 2000. i 2011. godine
TIP VOZILA BROJ VOZILA
2000.
BROJ VOZILA
2011.
Motocikala 4.987 29.190
Putničkih automobila
(PA) 844.390 1.677.510
Autobusa 5.771 8.805
Teretnih vozila 53.262 158.873
Priključnih vozila 71.863 124.111
Od ovoga 2000. godine u Beogradu je bilo registrovano oko 310.000 vozila.
Od ovoga 2011. godine u Beogradu je bilo registrovano oko 473.436 vozila
Gržetić 8
PUTNIČKI AUTOMOBILI I
AUTOBUSI U BEOGRADU 2000.
U proseku na ulicama našeg grada kreće se oko
23 puta više putničkih automobila nego autobusa:
– putničkih automobila 92.8 % prosečne starosti 14,8
godina,
– autobusa + tramvaja 4.06 %,
– Prosečna brzina putničkih automobila oko 23-24
km/h (mala brzina = veliko zagađenje),
– Prosečna brzina autobusa + tramvaja oko 15-18 km/h.
Gržetić 9
Saobraćajna buka u Beogradu
Za grad Beograd nema sistematskih
merenja buke, ali neki podaci ukazuju da
se buka u našem gradu uglavnom kreće
od 56 do 80 dB(A) danju i od 53 do 73
dB(A) noću, mada su dozvoljene granice
55 dB(A) danju i 45 dB(A) noću.
Na primer, u Berlinu buka danju iznosi
oko 80 dB(A), a noćnu oko 72 dB(A). Gržetić 10
Odakle potiče automobilska
buka
Višedimenzionalni audiogram koji pokazuje glavne izvore
buke (usporen snimak).
Gržetić 11
PROCENJENA EMISIJA ZAGAĐIVAČA
NA 1000 km GRADSKE VOŽNJE ZA
JEDNO VOZILO KLASE Evro I
ZAGAĐIVAČA
na 1000 km
Putnički
automobil
Teška
transportno
sredstvo
Lako
transportno
sredstvo
Autobus
Prosečna potrošnja u dm3 (lit) 104 43 140 549
Prosečna potrošnja u kg 73 30 98 386
Ugljovodonici u kg 1.67 2.82 1.19 2.75
Benzol u kg 0.092 0.025 0.054 0.245
Ugljen dioksid u kg 218 937 299 1203
Ugljen monoksid u kg 9.86 4.26 7.04 9.84
Azotovi oksidi u kg 0.864 11.5 1.41 19.0
Suspendovane čestice u kg 0.030 0.868 0.207 1.07
Abrazija guma u kg 0.064 0.768 0.112 0.768
Elementarni ugljenik u kg 0.028 6.41 0.141 0.694
Sumpor dioksid u kg (min.) 0.047 0.960 0.210 1.23
Gržetić 12
PROCENJENA EMISIJA ZAGAĐIVAČA ZA
300.000 VOZILA KOJA U PROSEKU PRELAZE
5000 km GODIŠNJE U GRADSKOJ VOŽNJI
ZAGAĐIVAČ Količina
Prosečna potrošnja u dm3 (lit) 156.000.000
Prosečna potrošnja u kg 109.500.000
Ugljovodonici u kg 2.505.000
Benzol u kg 138.000
Ugljen dioksid u kg 327.000.000
Ugljen monoksid u kg 14.790.000
Azotovi oksidi u kg 1.296.000
Suspendovane čestice u kg 45.000
Abrazija guma u kg 96.000
Elementarni ugljenik u kg 42.000
Sumpor dioksid u kg (min.) 71.000
Ukupno pređen put:
1.500.000.000 km
Gržetić 13
Podaci iz Ekološkog biltena za XII 2002.
o zagađenju vazduha u Beogradu
1 Srpskih vladara – raskrsnica London
2 Nušićeva – tunel
3 Bul. Revolucije kod Liona
4 Raskrsnica 29. novembar – Cvijićeva
5 Raskrsnica Otona Župančića – Pariske komune
Gržetić 14
Podaci iz Ekološkog biltena za XII 2010.
o zagađenju vazduha u Beogradu
http://www.beograd.rs/cms/view.php?id=1516
Gržetić 15
Olovo iz benzina
problem pre 2010.
Godišnje na putevima Srbije ostane oko 214 t fino dispergovanog olova.
Olovo je veoma toksično, videti sliku.
Vrednost do 10 mg/dl Pb u krvi vrlo je moguća i kod nas, a to izaziva hipertenziju kod odraslih ili zdravstvene probleme kod dece, odnosno smanjenje intelektualnih sposobnosti.
Gržetić 16
Kako se smanjuje zagađenje ?
Nov način proizvodnje vozila - novi standardi.
Smanjenjem potrošnje goriva - manjom upotrebom vozila (što je nerealni), korišćenjem malolitražnih vozila ili onih sa malom potrošnjom. Posledica smanjenje emisije CO2.
Korišćenjem vozila sa katalizatorom koji efikasnije sagorevaju gorivo. Posledica smanjenje emisije NOx, CO, VOC i drugih zagađivača.
Evropska zajednica (EZ ili EU) ima rešenje koje sprovodi EVRO standardima. Gržetić 17
Komparativni primer
VOLVO 740 2,3 lit (1987) 136 kW, 1589kg, 14-15lit/100km
VOLVO S80 1,6 lit (2014), 132 kW, 1529kg 4,9-6,1lit/100km
Gržetić 18
Category† Stage Date CO HC HC+NOx NOx PM PN
g/km #/km
Compression Ignition (Diesel)
N1, Class I ≤1305 kg
Euro 1 1994.10 2.72 - 0.97 - 0.14 -
Euro 2 IDI 1998.01 1.0 - 0.70 - 0.08 -
Euro 2 DI 1998.01a 1.0 - 0.90 - 0.10 -
Euro 3 2000.01 0.64 - 0.56 0.50 0.05 -
Euro 4 2005.01 0.50 - 0.30 0.25 0.025 -
Euro 5a 2009.09b 0.50 - 0.23 0.18 0.005f -
Euro 5b 2011.09d 0.50 - 0.23 0.18 0.005f 6.0×1011
Euro 6 2014.09 0.50 - 0.17 0.08 0.005f 6.0×1011
N1, Class II 1305-1760 kg
Euro 1 1994.10 5.17 - 1.40 - 0.19 -
Euro 2 IDI 1998.01 1.25 - 1.0 - 0.12 -
Euro 2 DI 1998.01a 1.25 - 1.30 - 0.14 -
Euro 3 2001.01 0.80 - 0.72 0.65 0.07 -
Euro 4 2006.01 0.63 - 0.39 0.33 0.04 -
Euro 5a 2010.09c 0.63 - 0.295 0.235 0.005f -
Euro 5b 2011.09d 0.63 - 0.295 0.235 0.005f 6.0×1011
Euro 6 2015.09 0.63 - 0.195 0.105 0.005f 6.0×1011
EU emisioni standardi za dizel vozila
Dozvoljena emisija (EU Regulation 715/2007) http://www.dieselnet.com/standards/eu/ld.php
Gržetić 19
Stage Date CO HC HC+NOx NOx PM PN
g/km #/km
Compression Ignition (Diesel)
Euro 1† 1992.07 2.72 (3.16) - 0.97 (1.13) - 0.14 (0.18) -
Euro 2, IDI 1996.01 1.0 - 0.7 - 0.08 -
Euro 2, DI 1996.01a 1.0 - 0.9 - 0.10 -
Euro 3 2000.01 0.64 - 0.56 0.50 0.05 -
Euro 4 2005.01 0.50 - 0.30 0.25 0.025 -
Euro 5a 2009.09b 0.50 - 0.23 0.18 0.005f -
Euro 5b 2011.09c 0.50 - 0.23 0.18 0.005f 6.0×1011
Euro 6 2014.09 0.50 - 0.17 0.08 0.005f 6.0×1011
Positive Ignition (Gasoline)
Euro 1† 1992.07 2.72 (3.16) - 0.97 (1.13) - - -
Euro 2 1996.01 2.2 - 0.5 - - -
Euro 3 2000.01 2.30 0.20 - 0.15 - -
Euro 4 2005.01 1.0 0.10 - 0.08 - -
Euro 5 2009.09b 1.0 0.10d - 0.06 0.005e,f -
Euro 6 2014.09 1.0 0.10d - 0.06 0.005e,f -
EU emisioni standardi za putnička vozila
Dozvoljena emisija (EU Regulation 715/2007) http://www.dieselnet.com/standards/eu/ld.php
Gržetić 20
Auto katalizatori
Prvi auto katalizatori se koriste još od 1970.
Mesto katalizatora
A = oksidacioni deo
B = redukcioni deo
C = “saće” na kome se nalazi katalizator
Saće = Keramički katalizator na koji su naneti
platina, paladijum i rodijum kao katalizatori Gržetić 21
Auto katalizatori
Auto katalizatori se dele na:
Benzinske katalizatore – koji se koriste u morima sa unutrašnjim sagorevanjem sa benzinskim gorivom
Dizel katalizatore - koji se koriste u morima sa unutrašnjim sagorevanjem sa dizel gorivom
Gržetić 22
BENZINSKI
KATALIZATORI
Gržetić 23
Gržetić 24
Kako radi benzinski motor
Benzinski katalizatori
Gržetić 25
Kako radi katalizator ?
I DEO – oksidacioni (A)
– 2CO + O2 => 2CO2
(uklanjanje ugljen monoksida - CO)
– CH ili VOC + O2 => CO2 + H2O
(uklanjanje volatilnih ugljovodonika - VOC)
(u VOC se ubrajaju i BTEX)
II DEO – redukcija (B)
– 2NO => N2 + O2 ili 2NO2 => N2 + 2O2
(uklanjanje azotovih oksida - NOx) Gržetić 26
Šta uništava auto katalizatore? Na prvom mestu olovni benzin koji truje platinu i rodijum
koji imaju katalitičke sposobnosti, a time katalizator
postepeno prestaje da radi i tada automobil emituje velike
količine zagađivača. Konačno, u Srbiji je prekinuta
proizvodnja olovnog benzina avgusta 2010. godine.
Radna temperatura katalizatora je 150-
600 oC. Ukoliko se katalizator često
pregreva do 1000 oC to uništava
katalitičku površinu, a katalizator
posle toga mnogo slabije radi.
Prisustvo većih količina sumpora u
gorivu, ili fosfora u motornom ulju trajno
može da ošteti katalizator. Gržetić 27
DIZEL KATALIZATORI
Gržetić 28
Kako radi dizel motor
Gržetić 29
Dizel katalizatori
Tehnologije za prečišćavanje otpadnih
gasova iz dizel motora obuhvataju:
1. Dizel oksidacione katalizatore koji
odstranjuju CO i kapljice goriva
2. Dizel filtre za PM koji otklanjaju
čađ
3. Selektivna katalitička reakcija
(SCR) koja otklanja NOx i SO2 Gržetić 30
Dizel oksidacioni katalizatori
Izduvni gasovi dizel motora sadrže kiseonik koji u prisustvu katalizatora (Pt, Pd i Pd na saću od keramičkom materijala) reaguje na povišenoj temperaturi sa ugljen-monokisidom, ugljovodonicima (kapljice goriva i ulja) i česticama iz izduvnih gasova i oksiduje ih.
CO + ½O2 -> CO2
[HC] + O2 -> CO2 + H2O
Gržetić 31
Dizel oksidacioni katalizatori
Oko 30% čestica izduvnih gasova iz dizel motora su ustvari kapljice goriva i ulja.
Oksidacioni dizel katalizator ukloni oko 80-90% ovih kapljičastih čestica. Oksidacija zahvati i deo čvrstih čestica, ali ne sve. Dobar deo čvrstih čestica ova vrsta katalizatora ne može da ukloni.
Prosečna efikasnost ovakvih katalizatora ne prelazi 50%.
Gržetić 32
Dizel filtri za PM
Da bi se povećao procenat efikasnosti dizel katalizatora dizel oksidacionom katalizatoru se dodaje još i dizel filtar koji na povišenim temperaturama (oko 3000C) sagorevaju većinu suspendovanih čestica (PM) koje se emituju iz dizel motora. Ovi filtri se regenerišu tako što se u njih ubrizga nešto goriva koje tada potpomaže sagorvanje viška čestica (PM) nagomilanih u filtru. Efikasnost ovakvih katalizatora dostiže 90%. Gržetić 33
Dizel motori - SCR
za uklanjanje NOx
Uklanjanje NOx iz otpadnih gasova dizel motora radi se pomoću uree selektivnom katalitičkom reakcijom (SCR). Efikasnost uklanjanja je od 75% do 90%. U izduvni sistem, posle dizel katalizatora i filtera u vrele otpadne gasove (do 5500C) ubrizgava se vodeni rastvor uree (30-35% rastvor).
Gržetić 34
Selektivna katalitička reakcija (SCR)
Reaskcija dekompozicija uree: CO(NH2)2 + H2O → 2NH3 + CO2
Osnovne katalitičke reakcije: 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O
Sporedne katalitičke reakcije u prisustvu sumpora iz goriva: 2SO2 + O2 → 2SO3 2NH3 + SO3 + H2O → (NH4)2SO4 NH3 + SO3 + H2O → NH4HSO4
Zbirna reakcija uree sa azotovim oksidima: 4NO + 2(NH2)2CO + O2 → 4N2 + 4H2O + 2CO2
Gržetić 35
PREPORUKE
Ne kupujte automobile bez katalizatora – još ih ima.
Raspitajte se kojoj klasi motora pripada motor Vašeg
automobila: Evro I, II, III ili IV.
Evro IV klasa se zahteva od januara 2005. Danas
najbolji motori su klase V koji se prodaju u 2011.
Kupujte dizel vozila koja imaju savremene motore, ne
starije od Evro IV klase koja važi od 2006, dok Evro V
već važi u 2011.
Sa automobilima, autobusima i kamionima koji ne
pripadaju Evro standardima to su krntije koje truju sve
nas i našu decu. Da li ste spremni da to i dalje radite ? Gržetić 36