Cílem předkládané disertační práce bylo studium vlastností a chování benzínů obsahujících bioethanol. V rámci charakterizace těchto tzv. lihobenzínových směsí byla pozornost věnována zejména jejich vzájemné mísitelnosti a chování při styku s vodou a těkavostním vlastnostem těchto směsí. V další fázi pak byly testovány vlastnosti těchto směsí s přídavkem tzv. kosolventů neboli dalších kyslíkatých látek, které lze při mísení automobilových benzínů použít. Simulovalo se tak jednak využití více kyslíkatých složek při mísení benzínů a jednak situace smísení různých druhů benzínů (s obsahem různých kyslíkatých látek), ke které může dojít záměrně či náhodně např. v nádrži automobilu, ve skladovací nádrži nebo v přepravní cisterně. V neposlední řadě byla pozornost věnována i studiu oxidační stability benzínů s… obsahem kyslíkatých látek.
Tematicky se práce věnuje především vlastnostem automobilových benzínů s nižším obsahem ethanolu, tj. do výše10 % obj. Dle aktuální legislativy lze do automobilového benzínu mísit maximálně 5% obj. ethanolu, zvýšení povoleného obsahu až na 10% obj. lze však očekávat v nejbližších letech. Část práce se zabývá také vlastnostmi vysokoprocentních ethanolových směsí, zejména pak paliva Ethanol E85.
Při studiu vzájemné mísitelnosti lihobenzínových směsí s vodou byly provedeny experimenty zahrnující stanovení rozpustnosti vody ve směsech a extrakce ethanolu vodou a to v závislosti na uhlovodíkovém složení benzínu, na teplotě, na obsahu ethanolu a dalších kyslíkatých látek. Experimenty ukázaly, že ethanol významně zvyšuje rozpustnost vody v benzínu a velmi snadno přechází do vodné vrstvy, což představuje problém zejména u směsí s nižším obsahem ethanolu.
Série experimentů popisujících těkavostní charakteristiku zahrnovala měření tlaku par směsí a jejich destilační charakteristiku. Ethanol se vyznačuje tvorbou azeotropické směsi s uhlovodíky a to v rozmezí obsahů přibližně 0-20% obj. ethanolu v benzínu. V důsledku tvorby azeotropu pak dochází k nárůstu tlaku par benzínu, který se v závislosti na uhlovodíkovém složení benzínu a obsahu ethanolu pohyboval od 2 do 10 kPa. U paliva E85 k tvorbě azeoropické směsi nedocházelo. Na destilační křivce se ethanol i další kyslíkaté látky v závislosti na jejich množství v benzínu projevovaly poklesem destilační teploty v příslušném místě destilační křivky.
Oxidační stabilita automobilového benzínu se přídavkem ethanolu do 10% obj. mírně snížila, nicméně to nepředstavuje významné zhoršení stability paliva a neohrožuje splnění požadavků ČSN EN 228. Vysokoprocentní ethanolové směsi vykázaly i bez antioxidačních přísad velmi dobré oxidační stability.
ANNOTATION
The aim of this doctoral thesis was to study properties of bioethanol-gasoline blends. Experiments are focused on the volatile characteristics of ethanol-gasoline blends and their miscibility with water. In other part of this work, properties of these ethanol blends were studied after they were blended with other oxygenates that can be blended into gasoline. This situation can simulate use of several oxygenates including ethanol altogether or the second mean is the blending different types of gasolines (with different composition) in the fuel tank in a car, in the storage tank or in the transport tank. Oxidation stability of ethanol-gasoline blends with oxygenates added are studied too.
In particular, gasoline blends with lower content of ethanol were analyzed which means ethanol content according to …actual situation up to 5 vol % and in the near future up to 10 vol %. However, a part of experiments is focused on the more concetrated ethanol blends in the form of ethanol fuel E85.
Vapour pressure and distillation characterics were done to describe the volatility of this blends. Ethanol forms azeotropes with hydrocarbons in the concentration range
0-20 vol%. Azeotrope formation induces the vapou pressure growth of 2 up to 10 kPa in the dependence of the hydrocarbon composition and the ethanol content. In the contrast, the ethanol fuel E85 does not form azeotropes. Ethanol and other oxygenates generated plato at the distillation curves due its constant boiling point.
The study of miscibility with water was devided into the water solubility determination and to the extraction study of ethanol to water phase, both in the dependence of hydrocarbon composition, ethanol and oxygenates content and the temperature dependence. Experiments showed the increasing solubility of water in ethanol-gasoline blends and rapid extraction of ethanol from gasoline into the water phase. This was very significant in the low ethanol blends.
Experiments showed that the oxidation stability of gasolines with 10 vol.% of ethanol met requirements according to ČSN EN 228 and the oxidation stability of Ethanol E85 was excelent.
