Considerații teoretice generale asupra combustibilului alternativ pentru motoare în domeniul naval [301863]

[anonimizat] – [anonimizat] – [anonimizat]. Este suficient să amestecam dieselul cu biodiesel (20%) se va micșora drastic emanarea gazelor toxice.

[anonimizat], nepoluant, care se produce din ulei de rapiță sau din alte uleiuri vegetale (soia, ricin, floarea-soarelui, porumb etc) prin esterificare cu metanol. Biodieselul obținut are aceleași calități ca și dieselul pe care-l poate înlocui complet sau se poate amesteca cu el.

El este destinat tuturor tipurilor de motoare diesel și poate fi folosit în motoarele diesel fară nici un fel de modificări suplimentare. [anonimizat]. Este un produs ecologic biodegradabil.

Biodiesel nu conține derivate din petrol dar poate fi amestecat în orice proporție cu motorina clasică (obținută din petrol) pentru a crea un combustibil lichid ce poate fi folosit la motoarele cu ardere interna fără nici un fel de modificari sau cu modificări minimale ale motoarelor.

Acești biocarburanți incluși în benzină și motorină au drept rol reducerea noxelor din atmosferă.  [anonimizat], netoxic și nu conține sulf sau benzenuri.

Biodieselul este singurul combustibil alternativ care satisface cerințele Agenției de protecție a mediului (EPA).[anonimizat] o reducere a [anonimizat],[anonimizat].

Biodiesel (B100) are proprietăți fizice și chimice similare cu ale motorinei de bază dar nu poate fi folosit ca atare (doar în amestec) din cauza cerințelor de utilizare și manipulare impuse. [anonimizat]-a lungul timpului în rezervor de către Dieselul convențional.

[anonimizat]. Pentru a-[anonimizat], ai industriei și ai instanțelor de reglementare la nivel mondial. O coordonare mai eficientă între statele membre trebuie să fie asigurată. [anonimizat] a [anonimizat], trebuie să fie pe deplin explorate. Dialogurile strategice și sectoriale sunt deja în vigoare cu o [anonimizat], China, Japonia, [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat] o modernizare în profunzime a sistemului lor de transport. [anonimizat], să-[anonimizat].

Eforturile realizate de UE pentru reducerea emisiilor de CO2 și a [anonimizat], în cazul în care principalii săi parteneri nu urmează strategii similare. Prin urmare, este extrem de important să se promoveze strategiile UE prin intermediul principalelor forumuri internaționale existente (cum ar fi Forumul internațional pentru transporturi) sau al organizațiilor similare (cum ar fi OACI sau OMI), precum și prin dialoguri bilaterale periodice. Ar trebui, de asemenea, să ne coordonăm eforturile și fondurile în domeniul cercetării cu principalii noștri parteneri de transport pentru a dezvolta sisteme de transport și vehicule mai eficiente.

În prezent, pe plan internațional există o orientare importantă pentru dezvoltarea echipamentelor necesare realizării unor sisteme de propulsie și guvernare cât mai eficiente pentru navele maritime. Pe plan mondial, referințele documentare arată interesul deosebit pentru realizarea unor nave ecologice, cu calități nautice și de manevrabilitate ridicate. Actualmente în literatura de specialitate se caută soluții cât mai eficiente pentru realizarea sistemelor solare și eoliene având în vedere și zona geografică în care funcționează aceste mijoace de transport.

În domeniul propulsiei și guvernării navelor, în ultimii ani se observă o preocupare accentuată a specialiștilor navali pentru dezvoltarea și perfecționarea unor sisteme, instalații de propulsie – guvernare, care să asigure atât performanțele necesare pentru propulsie( gamă largă de viteze, reversare rapidă, fiabilitate ridicată, mentenanță simplă, etc) cât și pentru manevrabilitate. Instalațiile de propulsie-guvernare existente sunt însă complicate constructiv, datorită, în special, mecanismelor de transmitere a mișcării, iar prețurile de cost sunt, în consecință, foarte ridicate.

Construcția unei nave ecologice cu surse regenerabile hibride presupune proiectarea unor sisteme energetice și de propulsie-guvernare, proiectare care se bazează pe cunoașterea într-un mod precis a modelelor matematice specifice fiecărui subsistem și folosirea unor algoritmi de conducere bazați pe realizarea optimului de putere.

În domeniul maritim, producătorii de motoare de capacitate mare, precum MAN produc deja motoare cu consum dual, care pot fi alimentate cu GPL și cu combustibil diesel. Totuși din considerente de siguranță se impune folosirea unor tancuri de depozitare și tubulaturi speciale. GPL-ul este considerat un combustibil alternativ, fiind destinat în principal transportului maritim pe distanțe scurte. În cazul navelor recreaționale există un singur producător care a reușit să adapteze un motor extern de barcă la consumul de GPL. Concluzia este că GPL-ul este considerat că o alternativă doar pentru motoarele navale de mari dimensiuni. Din motive de siguranță navele care efectuează transporturi fluviale nu iau în considerare posibilitatea de a folosi GPL-ul ca și combustibil alternativ.

Capitolul I

Considerații teoretice generale asupra combustibilului alternativ pentru motoare în domeniul naval

1.1. Scurt istoric al utilizării combustibililor alternativi

În anul 1900 la Expoziția Mondială de la Paris, Dr. Rudolf  Diesel a prezentat prototipul de motor cu aprindere prin compresie (Diesel) alimentat cu, atenție, “ulei de arahide” (Lowry, 1990).

În 1911, Dr. Rudolf Diesel a spus ca :  “motorul sau cu ulei vegetal va ajuta considerabil la dezvoltarea agriculturii în țările cu potențial agricol”.  Deci la vremea când încă nu există derivatul petrolier numit motorină , funcționarea motorului cu compresie era cu ulei vegetal. După anii ‘40 două evenimente au cauzat schimbarea combustibilului pentru motoarele cu injecție.  Primul eveniment, abundența furnizorilor de motorina la un preț scăzut în balanță cu uleiul vegetal; al doilea eveniment, poluarea crescută cu monoxid de carbon facută de automobilele pe benzină din acea epocă.

Folosirea uleiului ca și combustibil în motoarele diesel s-a mai practicat în timpul celui de-al doilea razboi mondial. În ultima parte a razboiului nemții nemaidispunind de carburanți suficienți au început să folosescă și uleiul vegetal în motoarele, diesel în special cele de la motoarele de tancuri. Au existat studii și experimentări care atestă acest lucru.

1.2. Obținerea și valorificarea combustibililor marini

Figura 1.1 Procesul tehnologic de obținere a biocombustibilului brut [1]

Producția netă a unei rafinării,incluzând producția combustibilului greu de aproximativ 50% din cantitatea brută,nu corespunde cererii din țările industrializate unde cea de produse ușoare (combustibil turboreactor,benzină,motorină) coincide cu o reducere puternică a cererii de combustibil greu (10-15% din țițeiul brut).Acest lucru duce la valorificarea reziduului și la construcția de rafinării complexe.[1]

Un complex de rafinare poate fi divizat astfel:

Distilarea țițeiului (atmosferică și în vid)

Convertirea fluxurilor de la DV în procese de cracare termică și catalitică

Figura 1.2 Complex de rafinare cu procese de cracare catalitică și reducere de vâscozitate integrate [2]

Rafinăriile complexe au fost favorizate de la începutul anului 1980 și sunt destinate pentru a stimula producția de produse albe.Principalii combustibili marini de amestecare de la rafinarea cu cracare catalitică în strat fluidizat (FCC) și reducere de vâscozitate (RV) coincid cu cele de la rafinarea simplă (motorină ușoară și grea) precum și LC(G)O și HCO. Reziduul atmosferic este folosit ca materie primă pentru DV și va fi rareori folosit pentru amestec.Combustibilii marini care rezultă dintr-o rafinare complexă au o compoziție semnificativ diferită de cea a unei rafinări simple.

Figura 1.3 Complex de rafinare cu reducere de vâscozitate [2]

Figura 1.4 Complex de rafinare cu proces de cocsare integrat [2]

Figura 1.5 Schema de obținere a combustibilului greu HFO prin amestec de reziduuri provenite din diverse procese [3]

Figura 1.6 Schema de obținere a combustibilului greu HFO prin amestec de reziduuri și distilate [3]

Tipuri de combustibili marini

Există trei tipuri principale de combustibil marin:

-combustibil distilat

-combustibil rezidual

-intermediar

Fracțiile distilate și reziduale sunt amestecate în diferite combinații pentru a deriva grade diferite de combustibil marin.Tabelul 1.1 enumeră clasele majore de combustibili marini și numele lor uzuale în industrie.În termeni de costuri,combustibilii distilați sunt mai scumpi decât cei intermediari iar cei reziduali sunt cei mai puțin costisitori.

Tabelul 1.1 Tipuri de combustibili marini (sursa ISO 8217)

Fracțiile de distilat și/sau stocurile reziduale de combustibil sunt amestecate cu unele componente de amestec în conformitate cu standardul internațional ISO 8217 ce prevede cerințele pentru clasele de combustibili utilizați în motoarele Diesel marine.

Nomenclatură:

D-distilat

R-rezidual

M-combustibil marin

cea de-a treia literă desemnează clasa:

– combustibil distilat marin (DM) cu trei grade de la A la C

– combustibil rezidual marin (RM) cu 15 grade indicate prin litere de la A la H,K și L

Exemplu: RME-35 combustibil rezidual marin de grad E la vâscozitate maximă (100) de 35 cSt.

Combustibil marin ușor (Marine gas oil MGO)

MGO este rezultatul amestecului de fracții petroliere ușoare și medii,produse la distilarea atmosferica și în vid DAV a țițeiului.

Este mai scump deoarece este mai ușor și de calitate mai bună decât a combustibilului Diesel,fiind cel mai potrivit pentru o funcționare mai rapidă a motoarelor.

DMX

Acest tip de combustibil ușor se utilizează la pornirea motoarelor Diesel în condiții de iarnă,diferențiindu-se prin punctual de rouă,inflamabilitate și cifra cetanică.

Este vândut doar în butoaie de 25 și 210 litri și are un conținut maxim de sulf de 1%.

DMB și DMC

Cele două tipuri de combustibil au aceleași specificații privind conținutul de sulf 2%.

DMC se diferențiază prin limite mari de vâscozitate,este mai greu și poate fi considerat combustibil intermediar deoarece poate fi amestecat cu anumiți combustibili reziduali.

Combustibil distilat marin (Marin distillate oil MDO)

MDO conține o combinație de kerosen cu fracții ușoare și grele fiind fabricat prin amestec de DMC în proporții de 10% până la15% și combustibil residual.Față de majoritatea tipurilor intermediare de combustibil MDO este mai scump.

DMA și DMB sunt de obicei utilizate pentru navele mici și mijlocii.

Combustibil intermediar (Intermediate fuel oil IFO)

Combustibilul rezidual marin de clasa G (RMG-35) este unul dintre cei mai comuni combustibili reziduali utilizați în navele transoceanice.Mai frecvent cunoscut sub numele de:

IFO380,acest combustibil este fabricat în rafinărie și conține reziduuri de la RV,HCO și LCO.

IFO380 are de obicei un conținut ridicat de sulf,care se apropie de 5%.

IFO180 are o vâscozitate și conținut de metale mai mici dar are acelasi conținut de sulf ca IFO380.

Utilizarea combustibilului bio-diesel

Biocarburanții – numiti biodiesel și bioethanol – sunt produse extrase din plante și apoi prelucrate, mai ieftine decât motorina – dacă nu sunt accizate – și nepoluante. Este suficient să amestecam dieselul cu biodiesel (20%) se va micșora drastic emanarea gazelor toxice.

Biodiesel este combustibil de motor, alternativ, nepoluant, care se produce din ulei de rapiță sau din alte uleiuri vegetale (soia, ricin, floarea-soarelui, porumb etc) prin esterificare cu metanol. Biodieselul obținut are aceleași calități ca și dieselul pe care-l poate înlocui complet sau se poate amesteca cu el.

În figura 1.7 este prezentat procesul de obținere și formula chimică a bio-dieselului:

Figura 1.7. Reacția de transesterificare [3]

El este destinat tuturor tipurilor de motoare diesel și poate fi folosit în motoarele diesel fară nici un fel de modificări suplimentare. Este un produs nepoluant de ultima generație, care va înlocui motorina datorită efectelor sale antipoluante. Este un produs ecologic biodegradabil.

Biodiesel nu conține derivate din petrol dar poate fi amestecat în orice proporție cu motorina clasică (obținută din petrol) pentru a crea un combustibil lichid ce poate fi folosit la motoarele cu ardere interna fără nici un fel de modificari sau cu modificări minimale ale motoarelor.

Acești biocarburanți incluși în benzină și motorină au drept rol reducerea noxelor din atmosferă. Biodieselul este practic, biodegradabil, netoxic și nu conține sulf sau benzenuri.

Cu excepția resurselor energetice bazate pe energie hidraulică și nucleară, celelalte resurse clasice provin din utilizarea combustibililor fosili, cum ar fi cărbunele, petrolul și gazul natural. Oricum, aceste ultime resurse sunt limitate, și se apreciază ca fiind epuizabile până la sfârșitul secolului. De aceea găsirea unor resurse alternative de energie este absolut necesară și vitală omenirii.

Din 2006, motorina comercializată pe piața românească conține 2 % motorina ecologica – biodiesel. Din 2010, proporția a crescut la 5,17 %.

De la 1 ianuarie 2007, specificațiile carburanților s-au schimbat, conform cerințelor pentru protecția mediului. În Romania se vinde numai benzină și motorină Euro 4 si Euro 5. Aceasta va însemna că fabricanții au micșorat conținutul de sulf din benzină și motorină comercializate., din anul 2008 în statele UE se vând numai carburanți cu cel mult 50 de parti pe milion de sulf (ppm), adica Euro 4. Din anul 2010, s-au schimbat din nou specificațiile, și se vând doar carburanți cu maximum 10 ppm, așa-numitele fracții „ultralow sulfur content“, adica Euro 5.

Se preconizează că în anul 2020, 20% din benzina sau motorina din Romania va trebui să fie etanol, respectiv biodiesel. Depozitele de reziduuri petroliere, stocate la unele rafinării de aproape un secol, trebuie desființate, având însa perioade de tranziție stabilite, în toata țara, pentru fiecare în parte.

Avantajele utilizarii combustibilului bio-diesel

Utilizarea combustibilului bio-diesel drept combustibil pentru motoarele cu ardere internă prezinta o serie de avantaje:

– principalul avantaj, conform specialiștilor, îl reprezintă reducerea poluarii;

– este de 4 ori mai biodegradabil decât motorina diesel. În plus producând biodiesel micșorăm importul de benzină și diesel care este tot mai scump și facilităm totodată și agricultura;

– este simplu de utilizat, netoxic și nu emană în procesul de ardere gaze ce conțin noxe periculoase cum ar fi NOx sau Sox;

Prezintă o serie de beneficii de natură economica:

–  calitățile de lubrifiere. Datorită scăderii conținutului de sulf și aromatice în vederea protecției mediului, calitățile de ungere ale motorinelor au scăzut alarmant, fapt care amplifică riscul deteriorării pieselor echipamentului de injecție.

– fermierii, profitând de cererea mai mare,  pot obține prețuri mai bune pe culturile de soia, floarea-soarelui sau rapiță; fermierii mai mari își pot face din plante propriul biodiesel, reducandu-și astfel considerabil costurile de producție. Dacă un fermier își face singur biodiesel, în mai puțin de un an recuperează cheltuielile.

– având în vedere profitabilitatea în creștere a acestor culturi, se estimează o majorare a suprafețelor cultivate, ceea ce va duce la echilibrarea productiilor;

– biodiesel este mai bun pentru mediu deoarece este fabricat din materie primă reciclată și are emisii poluante reduse comparativ cu motorinele extrase din petrol. Este mai puțin toxic decât sarea și se biodegradează la fel de repede ca zahărul;

– producând biodiesel micșoram importul de benzină și diesel care de pe zi ce trece este tot mai scump și facilităm totodată și agricultura;

–  această opțiune este ideală în agricultură când toate lucrările se efectuează primavara,vara și toamna când temperaturile sunt încă favorabile;

–  uleiul vegetal presat la rece este agreat ca și biocombustibil  în CE prin Directiva 2003/30/EC din 8 mai 2003;

– uleiul vegetal din presarea la rece nu este clasificat ca lichid inflamabil și în consecință poate fi depozitat și transportat fără autorizare întrucat este în clasa “0” de pericol ca și apa sau soluțiile apoase;

– nu este supus taxelor, accizelor pentru ca nu polueaza mediul (prin lipsa sulfului, fosforului și a neutrabilității ecologice privind bioxidul de carbon din gazele de ardere). Prețul de cost aproape 1,5 – 2 ori mai mic decât al motorinei;

– nu se plătește nici o taxa și nici TVA- când se procesează din producția proprie.

Dezavantajele utilizării combustibilului bio-diesel

Biodiesel-ul prezintă și unele dezavantaje:

– poate fi considerat ca un diluant mai slab care corodează produsele metalice și nemetalice. Din acest motiv este nevoie înlocuirea tuturor garniturilor de caucuic din pompa de injectie cu materialul numit Viton care rezistă la biodiesel. De asemenea este necesară schimbarea mai deasă a filtrelor de ulei și combustibil din cauza înbâcsirii premature cauzate de efectul de corodare;

– diferența de preț între diesel-ul fosil și biodiesel nu este ața de mare (marile companii petroliere cumpără en-gros instalațiile de fabricat biodiesel ca să-și poată impune politica proprie);

– nu se păstrează pentru utilizare mai mult de 6-8 luni;

–  nu se poate folosi drept combustibil direct ci numai după montarea unui convertor  care corectează vâscozitatea și asigură comutarea pe ulei când parametrii acestuia sunt similari cu cei ai motorinei.

biocarburantii au o putere mai scazuta decat combustibilii traditionali si, prin urmare, necesita o cantitate mai mare de consum, cu scopul de a produce acelasi nivel de energie.

emisiile de carbon mari in cadrul productiei: mai multe studii au fost efectuate pentru a analiza amprenta de carbon a biocombustibililor. Rezultatele arata ca, in timp ce ele pot fi mai curate la ardere, exista indicii conform carora procesul puternic  de productie – inclusiv mecanismele necesare pentru a cultiva culturile si plantele necesare pentru a produce combustibil – emana emisii solide de carbon.

cost ridicat: rafinarea  biocarburantilor catre rezultate mai eficiente si construirea unor instalatii de productie potrivite pentru cresterea cantitatilor de biocombustibil  necesita o investitie initiala mare.

biocarburanții nu sunt disponibili la scara larga pentru achizitionare iar cele mai multe vehicule nu sunt echipate pentru a rula pe  biocombustibil. Disponibilitatea limitata reduce necesitatea de biocombustibilil ca sursa alternativa de energie.

sunt o resursa alternativa fiabila de energie, insa este necesara mai multa dezvoltare si cercetare pentru a depasi avantajele si dezavantajele biocombustibililor si de a le face potrivite pentru utilizarea la scara larga.

Capitolul II Proprietățile fizico – chimice ale combustibililor utilizați în domeniul naval.

2.1. Compoziția chimică a combustibililor navali.

Compoziția chimică a combustibililor este dependentă de natura materiei prime – țițeiul – dar si de tehnologia de obținere. Toate substanțele din țiței se regăsesc în combustibili repartizate, în proporții diferite, pe fracțiuni petroliere; în plus pot aparea substanțe noi, în special olefine și oxizi de aluminiu și siliciu, provenite din procesele de cracare.

Țițeiurile supuse prelucrării au, în funcție de locul de extracție, o compoziție extrem de variată și foarte complexă, cuprinzând sute de substanțe, în proporții diferite. Cu toate acestea marea majoritate a substanțelor componente sunt constituite din câteva specii de atomi si aparțin câtorva clase de substanțe.

Tabel 2.1 Compoziția elementară a țițeiului.

Hidrocarburile, formate numai din carbon și hidrogen, reprezintă cea mai mare parte a țițeiului. Hidrocarburile cu 1-4 atomi de carbon în moleculă sunt gazoase la temperatura ambianta, cele cu 5 până la 15-17 atomi de carbon sunt lichide, iar cele superioare solide. Cele solide sunt fie dizolvate în faza lichidă fie solide în stare coloidală sau suspensie.

Tabelul 2.2 Clase de hidrocarburi prezente în produsele petroliere.

Compușii cu sulf conțin pe lângă elementele C si H si unul sau mai mulți atomi de sulf sub forma unor grupări funcționale sau, în substanțele cilclice, alături de atomii de carbon.

Compușii cu sulf cu structură ciclică au puncte de fierbere ridicate, aceștia

concentrându-se în fracțiunile grele și în reziduurile de prelucrare, dând serioase probleme legate de coroziunea metalelor. Datorită concentrației mari a sulfului în unele țițeiuri, numărul compușilor cu sulf este foarte mare și eliminarea lor din produsele petroliere este practic imposibilă. De exemplu un țiței cu 5,2% sulf conține peste 40% compuși cu sulf, dacă se admite că fiecare moleculă conține un singur atom de sulf.

Compușii cu oxigen sunt prezenți în țiței si în distilatele sale sub formă de acizi

alifatici, acizi naftenici, fenoli și molecule heterociclice (conțin și N, S, etc.). Compușii cu oxigen de obicei se elimină prin rafinare din fracțiunile distilate, astfel încât ei apar mai ales în combustibilii reziduali.

Compușii cu azot sunt în general în proporții mici, sub formă de produși neutri sau bazici. Ei închid culoarea fracțiunilor distilate. Concentrația lor crește cu creșterea

concentrației sulfului. Apar probleme legate de poluarea mediului, atunci când se ard

combustibili cu azot, datorită eliberării în atmosferă oxizilor de azot formați.

Metalele se găsesc în țiței sub formă de compuși organometalici (porfirine) dar și ca săruri anorganice, alături de celelalte elemente. Prin arderea părții combustibile rămân oxizii metalici, care formează cenușa.

Elementul metalic cel mai frecvent în țiței este vanadiul (până la 0,1%); el se

concentrează în fracțiunile grele și este răspunzător de coroziunea supapelor de evacuare si a turbosulflantelor. în țiței se găsesc cantități însemnate de compuși macromoleculari, hidrocarburi dar și compuși cu S, O, N, cu structură complexă, ce apar în distilatele grele (ce distilează peste 300° C) și în reziduuri: rășini – solubile în alcanii superiori, asfaltene – parțial solubile în hidrocarburi aromatice si carbene – substanțe solide, casante, insolubile.

Dintre toate clasele de substanțe cele mai valoroase sunt hidrocarburile, dar

comportarea lor la ardere sau în alte procese (curgere, încălzire, etc.) depinde atât de

mărimea moleculei, ce determină în mod direct temperatura de fierbere, cât și de forma

moleculei si tipul de legături dintre atomii de carbon.

Obținerea și clasificarea combustibililor

Clasificarea combustibililor se face după metoda de obținere în: combustibili distilați și

combustibili reziduali.

Tehnologia de obținere cuprinde procese fizice și chimice de prelucrare a țițeiului.

Prelucrarea primară constă în procese de distilare la presiune atmosferică și în vid, vidul fiind necesar pentru reducerea temperaturilor de fierbere ale fracțiunilor grele sub temperatura de descompunere.

Prelucrarea secundară urmărește ruperea moleculelor mari în scopul obținerii unor cantități sporite de distilate ușoare (combustibili) si distilate grele (folosite la obținerea uleiurilor minerale).

Procesele de prelucrare chimică sunt:

– cracarea catalitică, pe catalizatori de oxizi de aluminiu pe suport de oxizi de siliciu; folosește ca materie primă distilatele de vid (DG1) obținându-se distilate ușoare (DU2) și reziduuri (R3). Aceste reziduuri conțin particule fine de catalizatori ce se desprind din granulele folosite la cracare;

– hidrocracarea distilatelor de vid, procedeu relativ recent de prelucrare, este o cracare severă, însoțită de hidrogenare prin care distilatele de vid trec în distilate ușoare (DU4) fără a se mai obține reziduuri;

– cracarea termică a reziduurilor de prelucrare primară, la temperatură și presiune ridicata, obținându-se distilate ușoare (DU3) si reziduuri aromatice cu conțLiut ridicat de asfaltene și carbene (R4);

– hidroconversia reziduurilor, este de asemenea un procedeu modern de cracare și

hidrogenare prin care se produc distilate și cantități mici de reziduuri lichide, lipsite în

general de impurități nedorite;

– flexicocking, este un procedeu recent de transformare a reziduurilor în distilate ușoare și grele, cu obținerea unui reziduu solid – cocsul de petrol; acesta la rândul său este gazeificat și transformat în combustibili ușori.

Figura 2.1 Tehnologia de prelucrare a titeiului [4]

Combustibilii distilați sunt deci de două tipuri: cei de distilare primară, atmosferică sau în vid, si cei cracare.

Diferența dintre aceștia constă mai ales în aceea că motorinele de cracare conțin olefine, instabile, foarte reactive, care tind să formeze prin autooxidare gume, produse ce colmatează filtrele, preîncălzitoarele, injectoarele, etc.

Combustibilii reziduali obținuți din reziduurile de distilare, după tehnologia convențională, au un caracter pronunțat parafmic în comparație cu cei obținuți din reziduurile de cracare, care au caracter aromatic. Compoziția chimică a combustibililor reziduali este extrem de variata, ei fiind obținuți prin amestecarea oricărui reziduu (Rl – R5) cu orice fracțiune distilată; în plus fiecare dintre aceste fracțiuni poate proveni din orice tip de țiței. în obținerea combustibililor reziduali tot mai puțin se folosesc reziduurile de distilare atmosferică (DA) si de distilare în vid (DV), ele fiind prelucrate chimic și tot mai mult cele de cracare.

Pe plan mondial se folosesc ambele tehnologii de obținere a combustibililor reziduali, iar amestecarea, la bordul navei, a doi combustibili proveniți unul din reziduuri de distilare și altul din reziduuri de cracare, deși ambii cu caracteristici fîzico-chimice asemănătoare și care se înscriu în limitele aceluiași tip standardizat, poate crea mari probleme de incompatibilitate.

Figura 2.2 Obtinerea combustibililor reziduali [4]

Caracteristicile combustibililor

Fiecare componentă a combustibilului are anumite proprietăți fizice și chimice și în funcție de concentrația sa în amestec imprimă acestuia anumită comportare în diversele

procese pe care Ie suferă combustibilul.

Cunoașterea exactă a compoziției chimice se poate face prin cromatografîe în fază gazoasă, analiză mai greu de executat si folosită actual în cercetarea științifică dar care în viitor ar putea deveni utilă, alături de determinările tradiționale, în aprecierea comportării combustibililor, în special în procesul de ardere.

Calitatea combustibililor este exprimată prin caracteristici fizico-chimice și de performanță determinate cu aparatură specială sau pe motoare de laborator.

Din punct de vedere al utilizatorului, un combustibil este de calitate dacă el răspunde în totalitate cerințelor, având în vedere nu numai arderea, deși acesta este procesul principal, ci și depozitarea, manipularea, uzura pe care o determină diferitele impurități din combustibil.

Proprietățile combustibilului influențează unul sau mai multe din procesele amintite, de multe ori chiar în egală măsură, această influență va fi discutată pentru fiecare caracteristică în parte.

Pentru ca un produs să fie de calitate valorile caracteristicilor trebuie să se înscrie în limitele admisibile stabilite de standarde sau specificații de firmă, iar aceste valori trebuie să se regăsească în buletinele de analiză ce însoțesc orice livrare de combustibil.

Caracteristici de ardere

Aprecierea calității arderii combustibililor se face cu ajutorul unor caracterisitici care în ultimă instanța sunt dependente de natura hidrocarburilor componente ale combustibililor.

Sensibilitatea la autoaprindere a hidrocarburilor crește cu creșterea numărului de atomi de carbon din moleculă, dar la aceeași mărime a moleculei ea scade de la n-alcani la hidrocarburi nafte ice, hidrocarburi aromatice și izo-alcani.

A. Combustibili distilați

Cifra cetanicăj C.C

Determinarea comportării la autoaprindere și ardere a combustibililor distilați se face prin compararea acesteia cu comportarea la ardere a Unor amestecuri de hidrocarburi

considerate etalon.

Drept hidrocarburi etalon s-au ales:

n-cetanul (C16H34) hidrocarbură lineară cu mare sensibilitate al autoaprindere, căreia i s-a atribuit cifra cetanică 100;

i-cetanui (heptametilnonan (CH^C9Hn)^ hidrocarbură cu inerție mare la aprindere, cu cifră eetanică 15;

a-metiknaftalina (CH3-C10H7) – hidrocarbură aromatică ramificată, căreia i s-a atribuit cifra cetanică zero.

Sensibilitatea la autoaprindere determină timpul dintre injecție și începutul arderii

(întârzierea la aprindere). Durata întârzierii la aprindere nu trebuie să fie prea mare deoarece cantitatea de combustibil injectat în acest interval de timp fiind mare se favorizează formarea de amestecuri neomogene ce au tendință de ardere incompletă, de cracare și formare de fum. Crește exagerat timpul de pornire, arderile sunt bruște însoțite de creșteri rapide ale presiunii și mers neuniform al motorului, în același timp durata întârzierii la aprindere nu trebuie să fie prea mică pentru a da posibilitatea combustibilului să se vaporizeze înainte de aprindere.

Cifra cetanică ia deci valori optime situate în intervalul 40 – 60 unități.

B. Combustibili reziduali

Combustibilii reziduali au un conținut ridicat de hidrocarburi aromatice grele ce au inerție mare la autoaprindre și ardere. Aprecierea calităților de ardere a acestor combustibili se face numai prin intermediul unor indici calculați cu ajutorul unor relații empirice.

Indicele de aromatizare calculat, C.C.AJ se calculează cu ajutorul densității, p15 si viscozității cinematice v50 sau v100. Cu cât valoarea lui este mai mare cu atât conținutul de hidrocarburi aromatice este mai mare și arderea mai greoaie.

Indicele de aprindere calculat, C.I.I., se determină pe baza acelorasi caracteristici ca și C.C.A.I, dar valoarea lui este apropiată de a cifrei cetanice și creste cu creșterea sensibilității la autoaprindere.

Pe baza acelorași caracteristici și cu ajutorul unor relații empirice s-a propus calcularea unei așa zise "cifră cetanică prezisă" ce ia .valori apropiate de cifra cetanică a motorinelor.

Exigențele de performanță privind aprinderea combustibililor reziduali sunt mai întâi determinate de tipul de motor și mai ales de condițiile de funcționare. De aceea, până în prezent, nu s-a stabilit prin standarde o limită generală pentru calitatea aprinderii. O valoare necorespunzătoare în cazul unui motor poate fi, în alte condiții, corespunzătoare, încercările de definire a acestor indici fiind relativ recente, va trebui procurat pe parcurs, de la proiectantul de motoare, un ghid cu valori admisibile privind calitatea aprinderii.

Se apreciază că pentru un CCAI mai mare de 840-860 arderea este necorespunzătoare. Calități slabe de ardere au în general combustibilii cu viscozitate mică asociată cu o densitate mare.

Reziduul de carbon. – cifra de cocs

Reziduul de carbon, determinat după metoda Conradson sau Microcarbon, exprimă, în procente de masă, reziduul obținut prin arderea unei probe de combustibil în condiții specifice și artificiale și cu acces limitat de aer. El este format în cea mai mare parte din carbon (72 – 92 %) și asfaltene.

Caracteristica arată tendința combustibilului de a forma depuneri carbonoase, dar nu există o corelație directă între valoarea acestei caracteristici și cantitatea de depuneri

formate. Formarea depunerilor este puternic influențată nu numai de calitatea

combustibilului ci mai ales de condițiile de ardere realizate în cilindrul motorului sau în

focarul căldării.

In lipsa unei alte caracteristici mai clar legată de cantitatea de depuneri, aceasta se

păstrează în continuare în specificațiile de combustibil, în orice caz, o valoare mare a

reziduului de carbon presupune:

un raport mare C/H în combustibil;

un conținut ridicat de asfaltene; acestea scad calitățile de lubrifîere ale combustibilului conducând la blocarea pompelor de combustibil, măresc tendința de emulsionare cu apa și ard lent;

tendință mai mare de formare de depuneri, mai ales când motorul lucrează la sarcini și temperaturi scăzute.

Cenușa. (Ash)

Cenușa reprezintă reziduul obținut după arderea completă, în exces de aer, a unei probe de combustibil; ea este constituită în general din oxizi și/sau sulfați și se exprimă în procente de masă.

Principalele impurități ce produc prin ardere cenușă sunt compușii argano-metalici (în special cei cu vanadiu); în cenușă se regăsesc și substanțele minerale prezente ca impurități mecanice în combustibil: particule de catalizator, oxizi metalici proveniți din coroziunea instalațiilor, sărurile dizolvate în apa conținută de combustibil. O mare parte din aceste impurități poate fi eliminată prin decantare și centrifugare corespunzătoare. Unele impurități, chiar în concentrații mici rămase în combustibil, pot genera serioase probleme legate de uzura motorului, de aceea în specificațiile de combustibil, pe lângă limitele privind cenușa se impuri limite privind conținutul în aceste impurități.

Cenușa ce nu se elimină cu gazele de ardere este inclusă în calamină; oxizii din cenușă îi măresc acesteia duritatea și astfel crește riscul uzurii prin abraziune.

Conținutul de vanadiu.

Vanadiul este o impuritate prezentă în combustibil sub formă solubilă, de compus organo-metalic și care nu se poate elimina prin decantare și centrifugare.

Concentrația sa se exprimă în părți per milion (mg/kg).

Vanadiul,dar mai ales asocierea lui cu sodiul, în special în rapoarte Na/V ce depășesc 1/3, conduce la:

coroziunea supapelor de evacuare, scăpări de gaze pe lângă acestea;

coroziunea suprafețelor de încălzire ale căldărilor și economizoarelor;

depuneri dure pe paletele turbosulfantelor.

Aceste probleme sunt mai pronunțate la concentrații ale vanadiului peste 150 ppm. Ele

se datorează formării unor compuși cu puncte de topire foarte scăzute. Cel mai nefavorabil este compusul cu punct de topire 534°C și un raport Na/V de 1/2,4.

Acești vanadați de sodiu formează cu ceilalți componenți ai cenușii un amestec semi-fluid cu aderență puternică la suprafețele metalice, ce se depune mai ales pe suprafețele de etanșare ale supapelor de evacuare. Ei reacționează cu fierul provocând coroziunea chimică a supapelor.

Dacă o astfel de cenușă, sub formă de vapori, ajunge cu gazele de ardere în

turbosulfantă, ea formează, prin răcire și solidifîcare pe paletele acesteia, depozite extrem de aderente și sticloase.

Evitarea contaminării combustibililor cu apă de mare, ce conțin cantități mari de NaCl, reduce mult din problemele datorate vanadiului.

Conținutul de aluminiu plus siliciu.

Conținutul de aluminiu plus siliciu limitează concentrația catalizatorilor ajunși în

combustibil prin intermediul reziduurilor de cracare.

Se exprimă ca sumă a concentrației celor două metale, în părți per milion (mg/kg).

Oxizii de aluminiu și siliciu apar inevitabil în reziuurile de cracare datorită fărâmițării unor particule de catalizator care, de la diametre de 40… 100 μm ajung la valori sub 10 μm.

Catalizatorii din combustibil pot fi eliminați în proporție de 70-80% prin centrifugare corectă. Totuși, în tancurile de serviciu și filtre se acumulează în timp particulele cu diametre sub 5 μm. Aceste particule antrenate de combustibil conduc la:

uzura prin abraziune a injectoarelor provocând mărirea cantității de combustibil

injectată și dereglarea arderii;

uzura prin abraziune a cămășii de cilindru, catalizatorii mărind duritatea calaminei.

Uzura abrazivă este mai pronunțată la concentrații ale aluminiului peste 30 ppm, dar

până în prezent nu s-a acceptat de către producătorii de combustibil limitarea conținutului de aluminiu ci numai a celui de catalizator

Conținutul de apă.

Conținutul de apă se exprimă în procente volumetrice și este limitat prin specificații pentru combustibilii livrați de producător.

Totuși, trebuie remarcat că:

apa nu formează amestecuri omogene cu combustibilul așa că determinarea corectă a conținutului de apă trebuie să se facă pe o probă recoltată prin picurare, pe tot parcursul bunkerării;

conținutul de apă din combustibilul depozitat se poate modifica prin contaminare

(spargerea serpentinelor, infiltrații sau chiar din aer, prin condensarea umidității);

în tancuri combustibilul se stratifică așa încât la partea inferioară concentrația apei este mai mare decât în straturile superioare.

Efectele apei asupra motorului și instalațiilor sunt:

la concentrații peste 0,4% voi apa înrăutățește arderea, picăturile de combustibil mai ard la atingerea cilindrului sau capului pistonului provocând solicitări termice deosebite; în concentrații mari poate chiar opri arderea;

prin conținutul de săruri de sodiu favorizează coroziunea datorată vanadiului;

la contactul apă/metal se produce coroziunea electrochimică a metalelor, în special a oțelurilor;

apa emulsionează cu combustibilul îngreunând funcționarea centrifugelor.

Nu trebuie neglijat nici aspectul economic la aprovizionarea cu combustibili cu

conținut ridicat de apă deoarece se plătește apa cu prețul combustibilului.

Reducerea conținutului de apă se face prin decantare și centrifugare. In desfășurarea acestor procese un rol important îl joacă densitatea și viscozitatea combustibilului, precum și temperatura de lucru. Ridicarea temperaturii conduce la mărirea diferenței de densitate dintre apă și combustibil permițând separarea acestora.

Eliminarea apei prin centrifugare se poate face prin sistemul clasic doar pentru

combustibilii cu densități la 15°C de maximum 991kg/m , cei cu densitate de 1010 kg/m3

necesitând instalații speciale de separare.

Conținutul de sulf.

Sulful este prezent în combustibil sub formă de compuși organici, cu structură

complexă, de aceea concentrația acestor impurități se exprimă ca sulf elementar (S).

Sulful se determină prin combustie și se exprimă în procente gravimetrice.

Efectul sulfului asupra arderii este neglijabil. El contribuie la degajarea de energie, dar în măsură mai mică decât hidrocarburile, concentrația de sulf fiind unul din parametrii de calcul ai puterii calorifice.

Principalul efect al sulfului este coroziunea, în timpul arderii sulful se combină cu

oxigenul formând SO2 (dioxid de sulf) și în mai mică măsură SO3 (trioxid de sulf). Trioxidul de sulf se combină cu apa din gazele de ardere după reacția:

SO3+H2O→ H2SO4

acidul sulfuric format fiind extrem de agresiv atunci când condensează pe suprafețele metalice.

Un rol important în prevenirea coroziunii, determinată de acidul sulfuric în motoarele diesel și în căldări, îl au temperatura și excesul de aer. Este necesar să se evite atingerea temperaturii de rouă a acidului sulfuric. Aceasta se situează între 110°C – 190°C, pentru presiuni de l – 200 bar.Apar probleme numai dacă se lucrează mult timp cu sarcină redusă sau cu temperaturi scăzute ale apei de răcire și ale aerului de baleiere, accentuându-se astfel condensarea umidității.Reducerea coroziunii în cilindrul motorului se realizează prin folosirea uleiurilor superbazice.

Aciditatea combustibililor.

Conținutul în acizi minerali – cunoscut mai ales prin denumirea prescurtată din limba engleză, SAN (Strong Ada Number) precum și conținutul total de acizi minerali și organici, TAN (Total Acid Number) se exprimă prin cantitatea echivalenta de KOH, în mg, ce poate neutraliza acizii minerali, respectiv cantitatea totala de acizi minerali șiorganici, existenți într-un gram de combustibil.

Este o caracteristică legată de caracterul coroziv al combustibilului distilat și prezintă valori limitative în unele specificații naționale sau de firmă.

Punctul de inflamabilitate.

Punctul de inflamabilitate este temperatura cea mai scăzută la care, în condiții

determinate si la presiune atmosferică de 760 toir , amestecul de vapori și aer de la suprafața produsului se aprinde pentru prima dată în contact cu o flacără deschisă.

Punctul de inflamabilitate este legat de existenta în combustibil a fracțiunilor ușoare, volatile, ce pot forma amestecuri explozive cu aerai fără însă a fi proporțional cu

concentrația acestor fracțiuni. Chiar la concentrații mai mici de hidrocarburi ușoare în

combustibili, temperatura de inflamabilitate poate lua valori scăzute deoarece repartiția

acestor hidrocarburi în cele două faze (lichid si vapori) se modifică prin încălzire; cantități extrem de mici de fracțiuni ușoare, dar care se vaporizează complet, pot conduce la atingerea limitei inferioare de explozie în amestecul de la suprafața combustibilului.

Natura distilatului cu care se realizează reducerea viscozității reziduurilor, pentru

obținerea de combustibili reziduali, influențează foarte mult temperatura de inflamabilitate, de aceea nu este nici o corelație între punctul de inflamabilitate și viscozitatea sau densitatea produsului.

Temperatura de inflamabilitate caracterizează gradul de figurantă contra incendiului în timpul depozitării, preîncălzirii în vederea purificării și în general la operarea cu combustibil în sisteme deschise. Este improtantă menținerea temperaturii sub punctul de inflamabilitate, de aceea este necesară cunoașterea lui exactă si nu faptul că se găsește peste limita standardizată (peste 60°C) așa cum apare uneori în buletinele de analiză.

Aditivi pentru combustibili navali.

Aditivii pentru combustibili reprezintă o alternativă modernă pentru contracararea

efectelor negative determinate de calitatea tot mai scăzută a combustiblilor reziduali. Folosirea lor conduce la însemnate economii legate de exploatarea și repararea motoarelor și ușurează simțitor munca personalului de exploatare.

Aditivii sunt substanțe care, introduse în combustibili în concentrații mici (de ordinul un litru la câteva tone sau chiar zeci de tone), reduc semnificativ efectul anumitor impurități din combustibili.

Aditivi pentru mărirea stabilității. Acești aditivi sunt substanțe tensio-active, cu calități dispersante și detergente. Ei previn formarea de sedimente, dizolvând chiar pe cele formate înainte de tratare; mențin omogenitatea combustibililor stabilizând dispersiile existente; mențin întreg sistemul de combustibil curat (tancuri, preîncălzitoare, centrifuge, filtre, etc.); reduc riscul precipitării asfaltenelor la amestecarea combustiblilor.

La folosirea lor se obține și o îmbunătățire a arderii.

Aditivi pentru îmbunătățirea arderii. Aceștia sunt în general amestecuri de substanțe, solubile în combustibili, cu rol de catalizatori ai reacției de ardere. Ei reduc energia reacției de oxidare, arderea devine mai completă, rezultând cantități mai mici de depozite carbonoase și fum.

Modificatori de cenușă. Sunt compuși organo-metalici ce reacționează cu vanadiul, sodiul și sulful schimbând compoziția cenușii și deci temperatura de topire a acesteia. Se formează o cenușă cu temperatură de topire ridicată, ce se elimină ușor cu gazele. Modificatorii de cenușă reduc depozitele din camera de ardere, de pe ferestrele de baleiere, supape, turbosulfante precum și coroziunea supapelor de evacuare, în plus, datorită blocării vanadiului, ce acționează catalitic în oxidarea SO2 la SO3 și a caracterului bazic al aditivilor se reduce și acțiunea corozivă a acidului sulfuric asupra suprafețelor cu temperaturi joase. Unele produse comerciale pot conține amestecuri de substanțe, uneori cu acțiune sinergetică, ce modifică cenușa îmbunătățind în același timp și arderea.

Aditivi pentru eliminarea funinginii de pe suprafețele cu temperaturi scăzute. Rolul acestor aditivi este menținerea curată a suprafețelor de transfer termic în caldarinele

recuperatoare și pe traseele de evacuare a gazelor. Acest lucru se realizează prin reducerea temperaturii de oxidare a depunerilor rezultate prin arderea incompletă a combustibililor. Depunerile devin friabile, neaderente și se elimină ușor cu gazele de ardere.

La tratarea combustibililor cu aditivi o importanță deosebită o are respectarea instrucțiunilor firmelor producătoare privind dozele și locul de adăugare.

2.2 Biocombustibilii lichizi

Deși există multe definiții pentru aceste substanțe, cea mai realistă din ele ar fi: combustibili lichizi sau gazoși destinați transportului produși din biomasă, conform Directivei Comisiei Europene CE/28/2009, Articolul 1, punctul (i). Acești combustibili pot fi produși din multe tipuri de intermediari de sinteză prin intermediul tehnologiilor care sunt în evoluție constantă și sunt folosiți în mod direct sau sunt amestecați cu combustibilii fosili convenționali. Aceștia includ biometanolul, biotanolul, biodiesel, grăsimi vegetale pure, uleiuri vegetale hidrotratate, dimetil eter și compuși organici.

Biocombustibilii lichizi sunt în momentul de față folosiți în amestec cu combustibilii convenționali în diferite procentaje (de exemplu etanolul sau ETBE în biocombustibilul de tip E5 și E10 sau în biocombustibilul de tip E85, folosite pentru alimentarea mașinilor cu flexicombustibil, FAME care este folosit în B5 sau în B7). Combustibili cu un procentaj ridicat de biocombustibil, sau cele care folosesc numai biocombustibili sunt folosiți doar în cazul flotelor dedicate. Principalele tipuri de biocombustibili folosiți la nivel european sunt prezentați în tabelul de mai jos.

Tabelul 2.3 Principalele tipuri de biocombustibili amestecurile folosite în UE.[10]

Bicombustibilii pot fi produși dintr-o gamă largă de intermediari de sinteză, cu toate astea marea majoritate a acestora sunt produși din culturile agricole cum ar fi: porumbul, trestia de zahăr și rapița. Cu toate că doar 1% din producția mondială de cereale este folosită pentru producerea biocombustibililor, aceștia au o importanță deosebită la nivel mondial. E exemplu, la nivel global, 16% din uleiurile vegetale (de rapiță, soia sau palmier) sunt folosiți pentru biodiesel, iar 15% din producția de porumb este folosită pentru bioetanol. Aproximativ 80% din biocombustibilii din Europa sunt produși în plan local.

Creșterea consumului de biocombustibili va trebui să țină pasul cu cererea de biomasă pentru bioenergie și în alte domenii. Se așteaptă că bioenergia să fie folosită cu 41% mai mult în perioada 2012 – 2020. Acest lucru va duce la creșterea consumului de biomasă, incluzând și intermediari de sinteză luați în considerare pentru producerea biocombustibililor avansați.

Figura 2.3: Evoluția producției și consumului de biocombustibili la nivel european și mondial până în anul 2020.[10]

În funcție de aprecierea disponibilității biomasei sustenabile (în funcție de reziduuri și gunoaie) se estimează că biocombustibilii bazați pe reziduuri agricole și cele forestiere, pot constitui un procent de 12 – 15% din energia destinată transportului, până în anul 2030, reprezentând o reducere de emisii de noxe cu 8 – 11%.

2.2.1 Nivelul de emisii

Din analiza tabelului de mai jos se poate observa că majoritatea tipurilor de biocombustibil generează emisii de tip GHG la un nivel mult mai redus. Intervalul de scădere a nivelului de emisii variază între un procent de 26% (pentru bioetanolul care are la bază biomasa din grâu) și până la 81% (pentru bioetanolul și biodieselul de generație secundară care nu este folosit în special pentru transportul rutier). Efectele la scară mai largă sunt produse atunci când coprodușii sunt folosiți în scopuri energetice.

Tabelul 2.4: Intervalul de emisii de tip GHG în analiza WTT, WTW și TTW (echivalentele în emisii de tip CO2) pentru diferite tipuri de biocombustibili.

În ceea ce privește emisiile de tip GHG generate de biocombustibili trebuie ținut cont de următoarele chestiuni:

Energia combustibililor fosili și reducerea nivelului de noxe de tip GHG a biocombustibililor convenționali produși, cum ar fi etanolul și biodieselul depinde în mod crucial de procesul de fabricație și de modul de utilizare a coprodusilor;

Bilanțul GHG este puțin nesigur din cauza variabilității extreme a emisiilor de oxid de nitrat din procesul agricol;

Când se ridică nivelul unui ulei vegetal la nivelul unui combustibil de transport, procesul de transesterificare și de hidrotratare sunt echivalente în mare parte, atunci când se face raportarea la emisiile de tip GHG;

În prezent piețele de combustibili fosili își reduc nivelul de emisii cu 3-4% datorită faptului că sunt folosiți și acești biocombustibili.

2.2.2 Eficiența energetică

În tabelul de mai jos sunt prezentate intervalele de energie consumată în analiza WTW și TTW pentru principalele grupe de biocombustibili. În mod normal aceștia au un consum de energie mai mare per sută de kilometri, în ceea ce privește metoda de producere, în comparație cu metodele de producție a combustibili fosili conveționali. Din tabel se poate observa în mod specific că metodă de producție specifică poate avea o importanță semnificativă pentru eficiența energetică propriu-zisă. Trebuie luat în considerare faptul că înlocuirea benzinei, care în momentul de față înregistrează un exces de producție în UE, este mai puțin importantă decât înlocuirea dieselului, care necesită un grad mai ridicat de consum de energie în ceea ce privește transportul și consumul de energie pentru a importa acest tip de combustibil.

Tabelul 2.5 Intervalul consum de energie în analiza WTT, WTW și TTW pentru diferite tipuri de biocombustibili în anul 2016.

2.3 Gazul natural și biometanul

Gazul natural și biometanul sunt luați în considerare ca și combustibil singular (CH4 și metan). Acesta poate fi extras din gazul natural de tip fosil și ca biometan din surse regenerabile sau intermediari de sinteză de origine nonbiologică (extras prin gazificare) sau de origine biologică (digestie anaerobă și gazificare), cum ar fi recoltele energetice, deșeuri agricole și reziduuri, fracțiuni din deșeuri animale și deșeuri municipal, scurgeri de canal, etc. În plus față de gazificarea intermediarilor de sinteză neorganice și celor organice, poate fi produs ca și un gaz sintetic prin intermediarul metanizarea hidrogenului generat prin intermediul electrolizei (cunoscut și sub formă de e-gas).

Gazul natural și biometanul pot fi folosite în cazul motoarelor cu combustie internă, putând fi integrate în infrastructura existentă de Gaz Natural Comprimat (CNG) sau în cea a Gazului Natural Lichefiat (LNG), înregistrând performanțe echivalente asemănătoare cu cele ale benzinei sau ale motorinei, generând emisii mai reduse pe evacuare. Biometanul nu generează probleme în ceea ce privește calitatea aerului, iar motoarele pe gaz sunt mai silențioase, în comparație cu motoarele convenționale. Tehnologia este destul de întâlnită în rândul motoarelor din norma EURO VI, dubițe, autobuze și camioane. Tehnologia este prezentă în Europa din anii 1990. Tehnologia acestor tipuri de motoare a progresat în mod constant de-a lungul anilor, conferind o autonomie de 500 – 900 km, iar în funcție de configurația autovehiculului aceasta poate depăși 1000 km, luându-se în considerare și combustibilul de tip fosil de rezervă.

Infrastructura de alimentare diferă în funcție de tipul de combutibil folosit, LNG sau CNG. Pentru CNG, gazul natural trebuie să fie comprimat la o presiune de 200 bar și poate fi integrat în actuala rețea de alimentare cu gaz natural. Pentru GNL, acesta trebuie să fie manipulat ca și lichid cryogenic (înghețat), putând fi stocat în butelii GNL sau poate fi produs în facilitățile de lichefiere. Stațiile de alimentare LNG și CNG pot fi alimentate cu gaz natural prin intermediul camioanelor de mare tonaj dotate cu instalații de manipulare a acestor tipuri de substanțe.

2.3.1 Disponibilitatea și potențialul (2020 – 2030 – 2050)[10]

Gazul natural, ca și resursa se găsește în cantități mult mai mari în comparație cu petrolul brut, existând rezerve vaste și accesibile la nivel mondial. În plus, se estimează faptul că tehnicile noi de forare și exploatare pot spori nivelul resurselor existente de trei ori mai mult în anii ce urmează. În anul 2013 consumul de gaz la nivelul european a fost de 472 miliarde de metri cubi, ținându-se cont de faptul că mai mult de 55%, 300 miliarde m3, provine din sursele de extracție din cardul Uniunii Europene (statisticile EUROGAS din 2014). Se estimează că capacitatea mondială de export va crește cu o treime până la sfârșitul anului 2018, de la 290 de milioane de tone per an (mtpa), cât se înregistra la sfârșitul anului 2013, până la 400 mtpa.

Cererea de gaz la nivel european ca și combustibil înregistrează o creștere rapidă, iar tendința consumului de gaz natural are tendința de a scădea în UE, din motive variate, printre care se menționează: îmbunătățirea producției resurselor regenerabile, competivititatea slabă în comparație cu cărbunele, îmbunătățirea izolației termice a clădirilor, etc. Tendința de a utiliza mai mult gaz în domeniul transportului este în continuă extindere datorită producătorilor de mașini din UE care vor să varieze modelele de mașini.

Agenția Europeană de Reglementare a Energiei (ACER) preconizează faptul că tot consumul de gaz, în domeniul transportului rutier, va juca un rol foarte important în următorul deceniu, dacă toate condițiile corespunzătoare vor fi îndeplinite, care vor permite dezvoltarea acestei piețe, până în anul 2025. Potențialul de producție a CNG în domeniul transportului rutier poate crește, așadar, până la 23,9 miliarde de metri cubi, potențialul de producție a LNG în domeniul transportului rutier poate crește până la 34,5 miliarde de metri cubi, ceea ce reprezintă 7,5%, respectiv 20% din consumul final de energie din ramura transportului. Nivelul total al producției de biometan este preconizat să atingă 12 miliarde de metri cubi până la sfârșitul anului 2020 (în echivalentul de gaz natural). Potențialul de producere a biometanului la nivel European este calculat folosind un model care a fost dezvoltat de GreenGasGrids (EBA). Rezultatele sunt prezentate în tabelul 2.9.

Tabelul 2.6 Potențialul tehnic de producere a biometanului în perioada 2020 – 2030.

Cantitatea de biometan ca și sursa de energie, folosit în orice scop, a fost estimată de către EBA, așa cum este prezentat în tabelul 2.10. Aproape tot biometanul produs în Europa este folosit pentru producerea energiei electrice și a căldurii, proces care corespunde unei capacități anuale de producție a unei cantități aproximative de 1,3 miliarde de m3. Doar cantități reduse de biogaz este ridicat la nivelul de biometan fiind folosit în industria auto. În mod notabil doar 10 țări membre UE folosesc ocazia de a folosi biometanul în domeniul transportului. În prezent există un grad mare de utilizare în țări precum Suedia, Germania și Olanda. În anul 2013, 0,1 miliarde de metri cubi de biometan au fost consumați în domeniul transportului european, număr care reprezintă doar 3% din totalul de CNG/LNG folosit în transport. În anul 2013 au fost modificate 282 de facilități pentru a le permite producerea de biometan, iar acestea se găsesc în 13 țări europene (incluzând și Elveția).

Tabelul 2.7: Previziunea sursei de biometan. [15]

Folosirea gazului de tip CNG reprezintă un factor contributor la reducerea nivelului de emisii de tip GHG dacă acesta este folosit concomitent cu biometanul. Tehnologiile noi și metodele de obținere includ gazele CNG hibride, acestea fiind deja utilizate în premieră în țări precum Spania și Suedia.

Se consideră faptul că reducerea potențială medie de emisii de CO2 pentru autovehiculele de pasageri poate atinge 18% față de mașinile cu motoare convenționale, în timp ce motoarele hibrid cu gaz pot reduce și cu 30% nivelul de emisii. Ca și exemplu de referință, modelul curent produs de Volskwagen, Golf TGI dezvoltă aceeași putere a motorului atât în cazul alimentării cu CNG (adică 110 CP), iar nivelul de emisii de noxe este 94 g/km, în timp ce în cazul motoarelor cu produse petroliere dezvoltă aceeași putere, însă nivelul de noxe este de 124 kg/km (cu 32% mai mare). Folosirea gazului natural și biometanului are un nivel redus de poluare (în special în cazul NOx), iar emisiile SOx sunt practice 0, neexistând pulberi sedimentabile. În comparație cu motoarele diesel un alt avantaj îl constituie nivelul redus de zgomot generat.

2.3.2 Eficiența energetică

Bilanțul energetic total al gazului folosit în mijloacele de transport poate fi optimizat prin maximizarea eficienței conversiei, prin îmbunătățirea eficienței energetic a instalației sau prin îmbunătățirea eficienței totale a motorului. JEC a estimat eficiența energetică a CNG-urilor pentru anul 2010, proiectând și eficiența acestora până în anul 2020. Aceste estimări au demostrat faptul că până în anul 2020 eficiența energetică a acestor tipuri de combustibili va crește semnificativ. De fapt, gazul natural reprezintă singurul tip de combustibil alternativ care poate atinge eficienta energetică a motorinei, când se folosește în cazul motoarelor cu aprindere prin scânteie. Producătorii de motoare se îndreaptă din ce în ce mai mult spre acest tip de combustibil, iar progresele tehnologice majore pot fi observate în cadrul motoarelor actuale, dar și în generațiile următoare de motoare, îmbunătățind eficiența energetică dar și performanța.

2.4 Combustibilii sintetici și combustibilii parafinici

Majoritatea combustibililor sintetici pot fi incluși cu ușurință și în categoria biocombustibililor. În cadrul acestei lucrări se menține o diferență distinctă între aceste două categorii. Combustibilii sintetici prezentați în cadrul acestei lucrări sunt prezentați ca biocombustibili avansați atunci când sunt produși folosindu-se surse de energie regenerabile, cum ar fi biomasa. Combustibilii sintetici pot fi folosiți ca substituenți pentru motorină, benzină și combustibil de tip kerosen. Acești combustibili pot fi produși din diferiți intermediari de sinteză, biomasa în transformare, gaz, cărbune sau deșeuri din plastic, cât și metan și dimetil eter (DME). Metanolul (care este produs din cărbuni) este deja folosit la scară largă în China (sub denumirile de M15, M30 și M80) cât și la un nivel de 3% în UE, totuși nivelul de utilizare în industria automobilelor este încă variabilă. Metanolul pur este toxic și de aceea trebuie avută mare grijă când se folosește această substanță. Deasemenea etanolul poate fi folosit și în transportul naval, îndeosebi pentru navele fluviale, iar pentru cele maritime doar pe distanțe destul de mici. Principalul standard la nivelul Uniunii Europene pentru combustibilii de acest tip este EN 590 din anul 2013. Acești combustibili pot fi folosiți în amestecuri cu combustibili convenționali, dar și drept combustibili puri. Comutarea unui motor pe acest tip de combustibil implica un grad de compatibilitate și durabilitate a motoarelor, modificarea instalației de combustibil, dispozitive de captare a gazelor evacuate, cât și tipul uleiului din motor.

2.4.1 Disponibilitate și potențial (2020 – 2030 – 2050)

Trecerea Gas-To-Liquid (Gaz la Lichid – GTL) dar și HVO se află deocamdată într-un stadiu comercial destul de timpuriu. Dacă la nivel european s-ar dezvolta cererea de combustibili parafinici, acest fenomen va atrage investiții majore în acest domeniu, crescând producția, deoarece acest tip de combustibil este foarte atractiv.

Producția la nivel mondial deja atinge 5,7 milioane de tone de combustibili de tip GTL și aproape 3 milioane de tone pe an de HVO (cu perspectiva de mărire a acestei capacități până la 2,3 milioane de tone până la sfârșitul anului 2016). În 2015 deja au fost construite câteva noi facilități de producere a combustibililor GTL. Cu toate astea principalele zone de producție sunt în afara Uniunii Europene, în țări precum Qatar, Malayesia și Statele Unite ale Americii. În Europa există o singură instalație de producție de acest tip, fiind încă în stadiu de stare, aceasta fiind localizată pe teritoriul Olandei. Dacă se asigură materiile prime necesare, până la sfârșitul anului 2030 producția de combustibili de acest tip poate crește până la 25 milioane de tone pe an, iar până la sfârșitul anului 2050 poate atinge o cantitate de 60 milioane de tone pe an.

Metanolul rămâne una dintre cele mai cunoscute substanțe chimice de pe planeta înregistrând o capacitate de producție de 95 de milioane de tone pe an (conform HAS Chemical). În conformitate cu IHS creșterea la nivel mondial a cererii de methanol a crescut cu 23% în perioada 2010 – 2012, iar această cerere va crește cu 9% pe an, de la 61 de milioane de tone metrice în 2012 până la 146 de milioane în anul 2022. Disponibilitatea de gaze de șist ieftine din SUA a ridicat industria metanolului ducând la dezvoltarea multor proiecte. Producția este preconizată să crească de la 4 până la peste 17 milioane de tone anual între 2015 și 2020.

2.4.2 Nivelul de emisii

În ziua de azi se cunosc trei procese de producere a combustibililor sintetici (legate de diesel):

Din gaz natural (cunoscut ca Gas-to-Liquid sau GTL);

Din cărbune (cunoscut ca Coal-to-Liquid sau CTL);

Din biomasa lemnoasă (cunoscut ca Biomasa-to-Liquid sau BTL).

Combustibili de tip GTL au o urmă carbonică comparabilă cu combustibilul diesel convențional. Metoda CTL generează emisii GHG mult mai mari decât combustibilii convenționali, însă poată fi îmbunătățit în mod semnificativ dacă s-ar dezvolta tehnologiile de captarea a dioxidului de carbon în instalația de producție. Doar combustibili HVO și BTL generează emisii mai reduse, HVO înregistrând o reducere de la 40% la 90%, față de combustibili fosili, iar cei BTL pot înregistra reduceri de emisii în intervalul 60 – 90%.

În ceea ce privește motoarele navale, Wartsila a analizat emisiile navelor ce folosesc metanol ca și combustibil primar. În conformitate cu rezultatele testelor prezentate, acestea susțin că un motor naval ce funcționează cu metanol emite în jur de 3 – 5 g/kWh NOx, mai puțin de 1 g/kWh pentru CO și THC, deasemenea motorul generează particule suspendate la un nivel foarte redus. Totuși acest tip de combustibil folosit este doar experimental, înregistrând un conținut ridicat de sulf.

2.4.3 Eficiența energetică

Combustibili parafinici, dieselul sintetic și DME sunt mult mai eficienți din punct de vedere energetic în comparație cu combustibilii diesel convenționali. Deasemenea acești combustibili produc mult mai multă energie și de cât lemnul, cărbunii sau gazul natural. Consumul de energie pentru HVO se încadrează în intervalul 188 – 570 MJ/100 km, pentru dieselul sintetic este de 265 – 423 MJ/100 km, iar pentru DME consumul energetic este de 265 – 356 MJ/100 km. Combustibilii convenționali înregistrează următoarele valori: benzină 250 MJ/100 km, iar motorina 196 MJ/200 km.

În prezent, nivelul de dezvoltare pentru diferite tipuri de combustibili sunt prezentate în figură 2.4. GTL și HVO produse din plante și din grăsimi reziduale sunt deja intrare pe piață, în timp ce BTL și HVO din alge, cât și STL sunt așteptate să intre pe piață în viitorul apropiat, prin dezvoltările pe termen lung din domeniu.

Procesul de obținere a GTL este bine definit din punct de vedere tehnic, deși, în stadiu inițial și din punct de vedere economic, această tehnologie nu avea un viitor prea strălucit. Acest lucru s-a schimbat în ultimele decenii, datorită combinațiilor dintre avantajele tehnologice și mai mulți factori economici favorabili, fapt care a permis construirea unor facilități de producție la nivel industrial. Toate aceste instalații sunt amplasate în apropierea unor câmpuri gazeifere majore.

Gazificarea cărbunilor, CTL, este un proces bine stabilit care poate fi cuplat cu sinteza FT pentru a permite producerea unor combustibili similari cu GTL-ul. Pe această linie deja există o serie de astfel de instalații în China, însă nu există și în alte regiuni.

Figura 2.4 Nivelul de dezvoltare a diferitelor tipuri de combustibili sintetici. Sursa ASFE

Audi, împreună cu Climeworks și Sunfire a pus bazele unei centrale pilot de producție a e-dieselului. Stația de producție este construită în Dresden, Germania, iar acest combustibil va fi produs din dioxid de carbon, apă și electricitate. În ceea ce privește nivelul de dezvoltare a motoarelor cu aprindere prin compresie se poate afirma faptul că acești combustibili parafinici au proprietăți de ardere foarte bune și generează emisii foarte reduse. Pe de altă parte, din cauza densităților mai reduse și a proprietăților de lubrifiere limitate, trebuie modificat sistemul de injecție al motorului.

Costul de producție depinde de sistemul logistic și de factorii de piață, care se pot modifica de-a lungul timpului. În prezent GTL-ul pur este disponibil în Olanda la prețuri similare cu motorina, dar poate fi și ceva mai scump. Principalul impediment în utilizarea combustibililor de tip BTL și HVO îl reprezintă costurile ridicate. Reducerea costurilor legate de investițiile făcute în acest domeniu reprezintă un factor critic, din timp ce costul ridicării unei instalații de producție a acestor tipuri de combustibili este ridicat. Costurile curente ale combustibililor GTL și CTL dacă se realizează prin procesul de captare a dioxidului de carbon în aceste instalații.

Prețul metanolului este comparativ cu prețul benzinei, chiar și atunci când se compară din punct de vedere a echivalentului energetic. De fapt, prețurile metanolului în China sunt chiar mai mici decât prețurile benzinei, fapt care a și determinat creșterea și dezvoltarea ramurei transportului ce are ca metanol combustibilul de bază.

2.5 Gazul petrolier lichefiat

Gazul petrolier lichefiat (GPL) reprezintă o combinație de combustibili de tip hidrocarburi: propan, butan, cât și procente reduse de propilenă și butilenă. GPL apare în mod natural în cadrul gazului natural, cât și în petrol, fiind recuperate și extras din procesele acestora de extracție și rafinare. În condiții meteo reci se folosește o cantitate mai mare de propan, undeva la 40 – 60%, în timp ce în condițiile meteo mai călduroase se folosește mai mult butan (până la 60%), datorită proprietăților scăzute de evaporare a butanului la temperaturi reduse.

O diferență importantă între mașinile pe GPL și cele cu motoare convenționale constă în modul de depozitare a acestui combustibili. GPL se găsește în stare gazoasă la temperatură ambientală, însă poate fi lichefiat la presiuni moderate. Acesta rămâne în stare lichidă când este stocat în rezervoare presurizate prin intermediul infrastructurii până la stațiile de alimentare, iar de acolo până la automobile. Apoi GPL-ul lichid este convertit înapoi în stare de vapori în cadrul proceselor din cadrul motorului.

GPL-ul poate fi folosit pentru transportul rutier acoperind autonomii scurte, medii și lungi, atât în cazul autovehiculelor de mici dimensiuni (LDV), cât și în cazul vehiculelor de transport (HDV-uri), dar și în ramura transportului naval, fiind corespunzător pentru navele maritime, dar și pentru navele fluviale. În ziua de azi, în transportul rutier doar 3% din numărul total de vehicule folosesc GPL-ul ca și combustibil.

2.5.1 Disponibilitate și potențial (2020 – 2030 – 2050)

Fiind coprodus odată cu gazul natural și produsele petroliere, dar și prin intermediul mijloacelor alternative de producție, disponibilitatea GPL-ul tinde să rămână ridicată pentru un termen foarte lung. În afară de generarea BIOGPL-ului, în domeniul producerii GPL-ului prin intermediul metodelor alternative se numără și sintetizarea combustibililor lichizi produși din gaz natural (Gas-to-Liquid, GTL). În viitor, se preconizează faptul că energia eoliană va fi folosită pentru sintetizarea combustibililor lichizi folosind excesul de energie electrică și prin captarea carbonului din atmoseferă sub formă de CO2 (Power-to-Liquid, PTL).

2.5.2 Nivelul de emisii

Datorită compoziției chimice simple și a combustiei gazoase, combinațiile de GPL care sunt introduse în motor împreună cu aerul prezintă proprietăți de ardere superioare în comparație cu combustibilii convenționali. Arderea GPL-ului nu implică generarea particulelor suspendate sau hidrocarburi și nici monoxid de carbon. Prin caracteristicile de ardere GPL-ul ars generează mult mai puține NOx, în comparație cu motorina și benzina.

În timp ce vehiculele moderne deja ating nivele reduse de emisii, iar valorile de performanță ale ultimelor sisteme GPL (pentru vehiculele GPL moderne nivelul de reducere a emisiilor GHG este de 16%) indică faptul că tehnologia GPL poate fi extinsă, putând fi realizată o eficiență energetică mai bună, dar și un nivel redus de emisii, prin folosirea unor motoare dedicate diesel cu injecție directă și cu dispozitive de supraturare. Emisiile de particule suspendate sunt la un nivel neglijabil.

Cele mai avansate tehnologii în domeniul GPL-ului sunt înregistrate pe teritoriul Europei. Companiile care înregistrează cele mai mari progrese în acest domeniu au reușit în mod independent să înregistreze progrese a injecției lichide directe și au furnizat soluții care au fost lansate ulterior pe piața cu succes. Uniunea Europeană deține cea mai extinsă piață de alimentare a autovehiculelor cu GPL, urmată fiind de țări precum Coreea de Sud, Turcia și Japonia. Companiile europene care au inovat această piață sunt Landi Renzo și BRC (din Italia) și Prins de Vialle (din Olanda).

Capitolul III

Tendințe moderne de utilizare a combustibilului alternativ

3.1 Dotarea navelor cu combustibil alternativ.

În ultimii ani am observat o creștere a prețului de combustibil, și de curând putem observa o situație unde este mai economic să folosim combustibil LNG pentru navele container decât combustibil convențional HFO.

Dacă propulsia navei este asigurată de către un motor MAN ME-C sau ME, acesta poate fi convertit la consum de gaze. Spre exemplu ferryboat-ul Glutra, care este alimentat cu LNG dintr-un tanc care a fost montat pe navă, a demonstrat că această soluție poate fi pusă în aplicare. Cu toate acestea pe viitor rămâne ca șantierele navale să investigheze modul de instalare a tancurilor LNG la bordul navelor.

Spațiul necesar pentru un sistem cu tanc de LNG este mai mare de 2,5 de ori decât un tanc obișnuit de HFO, deoarece pe lângă tancul propriu-zis mai există și altele echipamente special destinate pentru a ține gazul rece.

Pentru motoarele tip MAN GI este necesar ca gazul să fie presurizat șa presiunea maximă de 250 – 300 bari. Tehnologia de presurizare a LNG-ului și apoi evaporarea acestuia a fost dezvoltată de HGS (Hamworty Gas Systems). Compania franțuzească Cryostar, cunoscută pentru expertiza sa criogenică, a dezvoltat sistemul de alimentare cu gaz în vederea echipării navelor.

Firma Cryostar a gasit faptul că sistemul de alimentare cu gaz are nevoie de următoarele echipamente:

pompă de LNG pentru înalta presiune

sistem de management pentru pompele autoamate

schimbător de căldură cu heliu

sistem tampon

Sistemul de alimentare cu gaz dezvoltat de Cryostar utilizează o pompă de LNG care este alimentată la rândul ei de pompe cu diuze spray localizate în tancurile de LNG, având o înălțime de pompare suficientă pentru a fi folosite ca pompe de alimentare. Pompele tip Cryostar HPP sunt antrenate de motoare electrice cu frecvență variabilă, din acest motiv turația pompei poate fi ajustată pentru a menține diagrama de încărcare a motorului și necesarul de gaz folosit de acesta.

Pompa de înaltă presiune este folosită pentru a ridica presiunea la maxim 250-300 bari și pentru a trece LNG-ul printr-un schimbător de căldură cu heliu. Gazul este evaporat și transferat într-un sistem de stocare la 300 bari (tanc tampon) care are rol și de sistem de amortizare pentru a prelua pulsațile existente. Depinzând de natura sistemului, volumul tancului tampon poate fi de asemenea inclus în tubulaturi de înaltă presiune. Schimbătorul de căldură cu heliu necesită o sursă de căldură pentru a vaporiza LNG-ul, această sursă putând fi luată direct din apa caldă de la răcitorul motorului tip ME-GI. Totodată mai poate fi folosit ca alternativă alurul. Energia necesară pompei HPP LNG este foarte mică, și corespunde aproximativ 0,5 % reducere a eficienției motorului ME-GI comparativ cu motorul ME-C care este un motor convențional ce funcționează cu HFO.

Pentru navele comerciale, există o serie de soluții pentru echiparea acestora cu tancuri LNG. Pentru navele mai mici, pot fi găsite tancuri prefabricate criogene de vacum, având mai multe dimensiuni, cu o presiune de lucru peste 20 bari. Unele dintre aceste tancuri au fost instalate și sunt gata de operare pe navele tip ferryboat și navele de logistică.

Pentru navele mai mari, există mai multe posibilități cum ar fi:

tancuri cu membrane. Acestea sunt dominate la navele tanc LNG dar sunt sensibie la fenomenul de sloshing. Intervalul BOR este de 0,14-0,2 % pe zi.

tancuri sferice sau tipul MOSS. Aceste tancuri au sistem propriu de susținere și nu sunt vulnerabile la sloshing, dar problema lor este aceea de spațiu și puține fabrici de producție. Intervalul BOR este de 0,14 -0,2% pe zi.

tancuri tip B-IHI. Aceste tancuri au sistem propriu de susținere și nu sunt vulnerabile la fenomenul de sloshing. Tancuri de acest tip de joasă presiune sunt fabricate sub licență doar în câteva șantiere. Intervalul BOR este de 0,14-0,2% pe zi.

tipul de tanc C-TGE. Aceste tancuri pot fi simple sau pot avea un design cu mai mulți lobi. Aceste tancuri au un sistem de suport propriu și un interval BOR de 0,21-0,23% pe zi.

Tancurile tip B-IHI și C-TGE sunt cele mai promițătoare pentru navele mari convenționale. Pentru cele 2 tipuri de tancuri o parte comună este aceea că se poate opera nava cu tancurile parțial umplute, care este o cerință de bază atunci când tancul este pentru stocare combustibil. Totodată cele 2 tipuri de tancuri pot fi folosite și pentru alimentare cu LPG. Cele 2 tancuri de mai sus cu avantaje si cu dezavantaje. De exemplu pentru designul IHI este posibilă adaptarea tancului la forma navei.

Practic poate fi aleasă orice mărime a tancului. Pentru designul TGE, forma corpului navei poate fi urmărită prin anumite extinderi atunci când este folosit tancul cu 2 bobi care are un volum de 20000 m3.

Figura 3.1 Tancul de tip TGE si designul simplu[11]

Un alt avantaj al tancului tip TGE este abilitatea de a acumula BOG (Boil of Gas) pe timpul operării acestuia lao presiune de lucru mai mare de 5-6 bari. Dacă este folosit un tip de tanc fără aceste posibilități, o metodă alternativă de a menține BOG (Boil of Gas) este de a fi încorporat în sistemul de alimentare al gazului. Făcând referire la cele prezentate mai sus, se poate concluziona că tehnologia de alimentare cu gaz a motoarelor în doi timpi ME-GI este în curs de dezvoltare.

Figura 3.2 Dotarea navelor portcontainer cu sistem de gaz[11]

3.2. Introducerea propulsiei prin motoare dual – fuel

În ultimii ani am observat o creștere a prețului de combustibil, și de curând putem observa o situație unde este mai economic să folosim combustibil LNG pentru navele container decât combustibil convențional HFO.

Dacă propulsia navei este asigurată de către un motor MAN ME-C sau ME, acesta poate fi convertit la consum de gaze. Spre exemplu ferryboat-ul Glutra, care este alimentat cu LNG dintr-un tanc care a fost montat pe navă, a demonstrat că această soluție poate fi pusă în aplicare. Cu toate acestea pe viitor rămâne ca șantierele navale să investigheze modul de instalare a tancurilor LNG la bordul navelor.

Spațiul necesar pentru un sistem cu tanc de LNG este mai mare de 2,5 de ori decât un tanc obișnuit de HFO, deoarece pe lângă tancul propriu-zis mai există și altele echipamente special destinate pentru a ține gazul rece.

Pentru motoarele tip MAN GI este necesar ca gazul să fie presurizat șa presiunea maximă de 250 – 300 bari. Tehnologia de presurizare a LNG-ului și apoi evaporarea acestuia a fost dezvoltată de HGS (Hamworty Gas Systems). Compania franțuzească Cryostar, cunoscută pentru expertiza sa criogenică, a dezvoltat sistemul de alimentare cu gaz în vederea echipării navelor.

Firma Cryostar a gasit faptul că sistemul de alimentare cu gaz are nevoie de următoarele echipamente:

pompă de LNG pentru înalta presiune

sistem de management pentru pompele autoamate

schimbător de căldură cu heliu

sistem tampon

Figura 3.3.Principalele tipuri de alimentare cu gaz[11]

Sistemul de alimentare cu gaz dezvoltat de Cryostar utilizează o pompă de LNG care este alimentată la rândul ei de pompe cu diuze spray localizate în tancurile de LNG, având o înălțime de pompare suficientă pentru a fi folosite ca pompe de alimentare. Pompele tip Cryostar HPP sunt antrenate de motoare electrice cu frecvență variabilă, din acest motiv turația pompei poate fi ajustată pentru a menține diagrama de încărcare a motorului și necesarul de gaz folosit de acesta.

Pompa de înaltă presiune este folosită pentru a ridica presiunea la maxim 250-300 bari și pentru a trece LNG-ul printr-un schimbător de căldură cu heliu. Gazul este evaporat și transferat într-un sistem de stocare la 300 bari (tanc tampon) care are rol și de sistem de amortizare pentru a prelua pulsațile existente. Depinzând de natura sistemului, volumul tancului tampon poate fi de asemenea inclus în tubulaturi de înaltă presiune. Schimbătorul de căldură cu heliu necesită o sursă de căldură pentru a vaporiza LNG-ul, această sursă putând fi luată direct din apa caldă de la răcitorul motorului tip ME-GI. Totodată mai poate fi folosit ca alternativă alurul. Energia necesară pompei HPP LNG este foarte mică, și corespunde aproximativ 0,5 % reducere a eficienției motorului ME-GI comparativ cu motorul ME-C care este un motor convențional ce funcționează cu HFO.

3.3. Modurile de operare ale motorului dual fuel MAN ME-GI

Unul dintre avantajele ale tipului de motor ME-GI este flexibilitatea de care poate beneficia o navă. Utilizând BOG (boil of gas) cu o variație a valorii puterii calorice este perfect pentru principiul de funcționare al motorului. Un motor în 2 timpi este capabil de a funcționa cu 2 tipuri diferite de combustibil. Modurile de funcționare ale motorului sunt următoarele:

modul cu combustibil simplu

Acest mod este bine cunoscut de la toate tipurile de motoare. În acest mod motorul funcționează doar cu combustibil tradițional iar motorul este considerat Gas Safe.

modul minim de combustibil

Modul cu combustibil minim este dezvoltat pentru operarea cu gaz și poate fi pornit manual de către un operator de pe panoul de comandă și control. În acest mod controlul sistemului permite orice rație între combustibil greu și gaz. Debitul minim de combustibil greu este între 5-8% depinzând de calitatea acestuia. Cele două tipuri de combustibil pot fi folosite ca și combustibil pilot. Procentajul minim al combustibilului pilot este calculat de la 100% încărcare a motorului, și este constant în intervalul 30-100%. Peste 30% MAN diesel nu garantează un gaz stabil și un combustibil pilot de combustie. Atunci când motorul depășește această limită minimă se întoarece la HFO.

modul specific de gaz în care motorul funcționează

Acest mod este oferit operatorilor pentru opțiunea de a injecta o cantitate fixă de gaz.

Figura 3.4. Modurile de funcționare ale motorului[12]

3.4.Dotarea navei cu motoare dual fuel din seria ME-GI

Figura 3.5.Motorul dual fuel tip MAN ME-GI[12]

Pentru nava de referință vom alege tipul de motor MAN Diesel S80ME-C9-GI care are caracteristicile din tabelul 3.1.

Tabelul 3.1. Caracteristicile motorului MAN Diesel dual fuel[12]

Figura 3.6.Componentele sistemului de alimentare de pe motor[12]

Componentele sistemului de alimentare cu gaz din figura de mai sus sunt următoarele:

1 – valvă injector pentru gaz

2 – valvă pilot pentru gaz

3 – bloc de control al gazelor

4 – etanșare

5 – combustibil pilot

Figura 3.7.Componentele sistemului de alimentare de pe motor[12]

Componentele sistemului de alimentare cu gaz din figura de mai sus sunt următoarele:

1 – HFO (galben), gaz (albastru)

2 – valvulă de combustibil convențională

3 – valvulă de gaz

4 – canal distribuție gaz

5- bloc distribuție gaz

6 – tubulatură de alimentare cu dublu perete

Condensul de la sistemul de relichefiere BOG sau LNG-ul direct din tancurile de alimentare este livrat direct de către pompe către sistemul de gaz. Acest sistem constă dintr-o pompă de alimentare, o pompă de înaltă presiune și o unitate de încălzire. După pomparea LNG-ului la presiunea necesară, LNG-ul peste presiunea supercritică este încălzit printr-un schimbător de căldură (vaporizator de LNG) la temperatura cerută. Apoi gazul de înaltă presiune este livrat către motorul dual fuel.

Presiunea de descărcare a pompei de înaltă este aproximativ 300 bari. Sistemul este bazat pe evaporarea de LNG la presiune înaltă cu schimbare de căldură cu ajutorul unei bucle ănchise de saramură. Învelișul maotorului cu apă caldă dau aburul este utilizat ca și un încălzitor intermediar. Pentru a nu folosi apă caldă de la motor sau abur direct către schimbătorul de căldură cu LNG, o buclă închisă de saramurp este utilizată pentru a încălzi LNG-ul. Acest lucru previne riscul de a introduce LNG în camera motoarelor în cazul unei fisuri în vaporizator.

În vaporizatorul de LNG, sarcina rece este preluată de la LNG în timp ce este încălzit. Sarcina rece este preluat de la LNG dar nu este utilizată. Din acest mortiv, Hamworthy General Systems a optimizat procesul complex print-un sistem de relichefiere BOG și un sistem de alimentare cu gaz pentru a reduce consumul de putere. Obiectivul principal este acela de a utiliza sarcina răcită, și de a o utiliza pentru a răci sistemul BOG de relichefiere. Acest schimbător de căldură este proiectat într-o unitate cu scop de optimizator, care operează în paralel cu echimbătorul rece. Acesta are efectul ca acea parte din azot, din ciclul de azot la condiții ambientale, este răcit prin schimb de căldură cu LNG presurizat. Acest lucru este făcut în optimizator. Fluxul de azot este răcit la temperatura de intrare în expander, și este amestecat cu azot de la răcitor.

Optimizatorul poate fi în operare doar când sistemul de relichefiere BOG este în funcțiune și motorul aste alimentat cu LNG. Dacă sistemul de relichefiere este oprit sau optimizatorul nu încălzește LNG-ul suficient , sistemul singular de vaporizare va încălzi gazul suficient înaintea intrării în motor.

Nava funcționează la regim de 85% MCR majoritatea timpului. În funcționare nava folosește LNG și o mică parte de combustibil greu. Consumurile navei sunt următoarele:

134.1 g/kWh la 85% MCR – LNG

10 g/kWh la 85% MCR – HFO.

Capacitatea de încălzire necesară pentru relichefiere LNG-ului la NG este de aproximativ 3.5-4% din capacitatea motorului la funcționare pe gaz natural.

Pentru încărcarea motorului de 85% este necesar aproximtiv 1000 kW putere pentru procesul de răcire.

3.5.Scheme de alimentare ale motorelor dual fuel

Figura 3.8.Schemă de alimentare incluzând și diesel generatoarele[13]

Figura 3.9.Schemă de control și alimentare[13]

Figura 3.10.Schema de alimentare a motoarelor [13]

CAPIOLUL 4.

Calculul tehnologic al coloanei de distilare în vacuum

Distilarea în vid are multe aplicații în tehnologia țițeiului, cele mai importante fiind obținerea uleiurilor și a bitumurilor, precum și a materiei prime pentru cracarea catalitică. Păcura, de la distilarea atmosferică, care se prelucrează în acest scop, trebuie distilată în vid deoarece conține componente cu puncte de fierbere ridicate. Distilarea acestora la presiune atmosferică necesită temperaturi prea mari, care ar duce la descompunerea lor termică. Pentru a reduce presiunea parțială a vaporilor de ulei, distilarea trebuie efectuată în prezența aburului, deoarece altfel ar trebui să se lucreze la o presiune absolută chiar sub 10 torr, ceea ce este neeconomic.

În multe cazuri operația de distilare în vid nu este mult mai complicată decât distilarea atmosferică. Când aceasta se utilizează cuplată cu distilarea atmosferică și se proiectează ca un singur sistem, căldura suplimentară necesară este relativ mică. Din cauza bunei recuperări de căldură se realizează în instalațiile cuplate de distilare atmosferică și în vid (DAV), acestea se folosesc din ce în ce mai mult; însă acolo unde calitatea țițeiului și a produselor rezultate variază relativ frecvent, este mult mai practic să se lucreze în instalații independente. După procedeele de rafinare aplicate se disting mai multe moduri de operare a instalațiilor în vid. În primul mod, cel mai frecvent aplicat, din instalația de vid se scot mai multe fracțiuni de uleiuri și un reziduu, care se rafinează separat. Într-un al doilea mod, aplicat uneori uleiurilor neparafinoase (naftenice), din păcură se obține o fracțiune largă de ulein total, care după rafinare convenabilă se redistilă pentru obținerea fracțiunilor dorite. Mai vine în considerare uneori redistilarea unor fracțiuni de la prima distilare sau a uleiului rezultat după filtrarea la rece (prin presare) a parafinei. La distilarea în vid se acordă adesea o atenție deosebită fracționării, astfel încât să se obțină uleiuri cu puncte de inflamabilitate cât mai ridicate pentru o anumită vâscozitate.

4.1. Datele de proiectare ale coloanei de distilare în vacuum

Pentru efectuarea calculelor tehnologice de proiectare a unei coloane de distilare în vacuum în scopul obținerii unor fracțiuni de uleiuri s-a pornit de la următoarele date de proiectare:

Materia primă este păcura;

Capacitatea instalației: 1,8 x 106 t/an;

Timpul de funcționare: 8000 ore/an;

Din coloana de distilare în vid se separă patru distilate: motorină de vid, ulei ușor, ulei mediu și ulei greu;

Deoarece indicația privind utilizarea ulterioară a reziduului de vid este obținerea combustibilului de focare, s-a impus adâncimea de distilare 60% volum/păcură; Procentul de supravaporizat: 3% volum/păcură;

Temperatura maximă admisă în zona de vaporizare: 380°C;

Presiunea de aspirație la primul ejector: 30 mmHg;

Calitatea aburului de proces: 300°C și 3 bar.

4.2. caracteristicile materiei prime și ale fracțiunilor distilate

Datele obținute la distilarea sub vacuum a păcurii și caracteristicile fracțiunilor distilate înguste sunt prezentate in tabelele 4.1 și 4.2 :

Tabel 4.1. Curba PRF a păcurii

Tabel 4.2. Caracteristicile fracțiunilor distilate

4.2.1 Calculul și trasarea curbelor de distilare

Pe baza datelor de proiectare au fost trase următoarele curbe:

• Curba PRF (procente – volum – temperatură) a păcurii la presiune atmosferică; • Curba procente medii – densitate a păcurii; • Curba procente medii – vâscozitate;

Pe baza datelor experimentale s-a calculat curba VE a păcurii la 1 atm. (prin metoda de corelație între curbele PRF și VE specifică presiunilor mici – metoda Edmister – Okamoto) prezentată în tabelul 4.4.

a) Curba PRF pentru păcură.

Curba PRF (Puncte Reale de Fierbere), este o curbă de procente medii (proprietăți instantanee), un punct de pe această curbă indicând temperatura picăturii corespunzătoare. Această curbă are un caracter aditiv; Curba PRF se folosește pentru: stabilirea conținutului potențial de produse la distilare; proiectarea instalațiilor de procesare a fracțiunilor petroliere; efectuarea diverselor calcule tehnologice.

b) Curba de procente medii – densitate

Curba de procente medii – densitate servește pentru calculul densității produselor care reprezintă un anumit procent din materia primă distilată.

c) Curba de procente medii – vâscozitate

Curbele de procente medii – vâscozitate se folosesc pentru calculul conținutului potențial de uleiuri rezultat la distilarea sub vacuum a păcurii ; această curbă este prezentată în anexa 2 corespunzătoare datelor din tabelul 4.2.

d) Curba de vaporizare în echilibru a păcurii Curba de vaporizare în echilibru este o curbă de randament: un punct de pe această curbă indică procentul vaporizat din produsul analizat, corezpunzător unei anumite valori a temperaturii, în condiții de presiune constantă. Cunoașterea curbei VE a produselor petroliere este importantă pentru că permite stabilirea temperaturilor în diferite puncte ale instalațiilor unde se produce fenomenul, necesare pentru diverse calcule de proiectare și de optimizare; e) Curba randament – densitate Densitatea este o proprietate aditivă și de aceea curba densitate – randament s-a trasat prin calcul pornind de la curba procente medii – densitate. Curba de randament este o integrală a acestuia. Valorile necesare trasăii curbei sunt prezentate în tabelul 4.4 Tabel 4.3. Curba de randament

Tabelul 4.4 Curba VE pentru păcură

4.3. Calculul conținutului potențial de uleiuri obținute prin distilare

Prin potențial de uleiuri se întelege cantitatea maximă de ulei distilat, de o anumită calitate, care se poate obține din păcură supusă distilării. Pentru stabilirea potențialului de uleiuri se pleacă de la curba procente medii-vâscozitate.

Se fixează mai întâi adâncimea totală de distilare care reprezintă procentul maxim de distilate pe care îl putem obține din coloană. Procentul maxim de distilare este determinat de direcția de prelucrare a reziduurilor din coloana de DV. În cazul acesta reziduul se poate folosi la fabricarea combustibilului de focare și de aceea se fixează la adâncimea de distilare de 60% procente volum păcură.

Conținutul potențialului de uleiuri se face în continuare impunând anumite valori pentru vâscozitatea uleiurilor distilate (15, 22, 50 cSt, la 50oC pentru UU, UM si respectiv UG). Potențialul de uleiuri se calculează începând cu uleiul greu a cărui vâscozitate este egală cu vâscozitatea picăturii care distilă la jumătatea intervalului de distilare a uleiului greu. În mod similar se determină intervalul de distilare pentru uleiul mediu și uleiul ușor. Fracția ușoară reprezintă motorina de vid. Valorile obținute în urma calculului conținutului potențial de uleiuri sunt prezentate în tabelul 4.5:

Tabel 4.5. Calculul potențialului de uleiuri

4.4. Caracteristicile produselor

4.4.1. Trasarea curbelor caracteristice ale produselor

Pentru fiecare produs s-au calculat următoarele curbe:

• Curba PRF; • Curba de vaporizare în echilibru.

Deoarece curbele PRF au un caracter aditiv, pentru calculul curbei PRF a produselor distilate se transpun de pe curba PRF a păcurii (anexa 1) porțiunile corespunzătoare fiecărei fracții. Din curbele PRF ale produselor distilate, transpuse la presiunea 10 mmHg s-au calculat curbele VE ale produselor la presiunea de 760 mmHg prin metoda de corelație Edmister-Okamoto. Valorile obținute sunt prezentate în tabelele 4.6, 4.7, 4.8, 4.9.

Tabel 4.6. Curbele PRF si VE pentru motorina de vid

Tabel 4.7. Curbele PRF și VE pentru uleiul ușor

Tabel 4.8. Curbele PRF și VE pentru uleiul mediu

Tabel 4.9. Curbele PRF și VE pentru uleiul greu

Calculul proprietăților medii ale produselor precum și bilanțul produselor obținute în instalație sunt prezentate în tabelul 4.10. Pentru produsele obținute din distilarea în vacuum se determina:

• Densitatea relativă, ; • Densitatea relativă, ; • Masa moleculară medie, M; •Factorul de caracterizare, K.

Din curba % – medii densitate se determină densitățile relative ale produselor , citind densitatea la jumătatea intervalului fiecărui produs. Densitatea relativă, se calculează cu următoarea relație de transformare:

; [g/cm3] (4.1)

Masa moldeculară medie și factorul de caracterizare se determină din graficul care corelează densitatea , factorul de caracterizare și temperatura medie molară de fierbere. Temperatura medie molară s-a calculat cu ajutorul graficului de corelație a diferitelor temperaturi medii de fierbere, folosind temperatura medie volumetrică (la 760 mm Hg). Temperatura medie volumetrică s-a calculat cu relația:

Tmv= , [°C]; (4.2)

4.4.2. Calculul debitelor produselor principale din instalație

Pe baza debitului instalației din datele de proiectare ale coloanei de distilare în vacuum, a rezultatelor obținute în urma calculului conținutului potențial de uleiuri și a caracteristicilor fracțiunilor distilate s-au calculat debitele volumetrice, masice și molare ale produselor principale distilate.

Pe la vârful coloanei de distilare în vacuum ies, împreună cu aburul, gaze necondensabile provenite în principal din descompunerea reziduului de vid la temperatură mare și din pătrunderea aerului prin neetanșeități.

Cantitatea de gaze necondensabile s-a estimat ca fiind sub 0,3% masă/păcură. Debitul masic de păcură este de 1,8 x 106 t/an. Timpul de funcționare al instalației este de 8000 ore/an Debitul masic de păcură: GF = = 225.000 kg/h (4.3)

Debitul volumic de păcură: VF = m3/h = = 246,710 m3/h (4.4)

Densitatea reziduului se determină cu relația: = ,[g/cm3] (4.5)

unde: reprezintă densitatea materiei prime în g/cm3 reprezintă densitatea produsului distilat, i, în g/cm3

Înlocuind în relație se obține:

=

= 0,960 g/cm3

Tabel 4.10. Proprietățile medii ale produselor precum și bilanțul produselor obținute în instalație

4.5. Calculul sistemului de fracționare

4.5.1. Calculul presiunilor în coloană Calculul presiunilor în coloana de distilare în vacuum a păcurii se face începând de la primul ejector, a cărui presiune de aspirație se impune, ținând cont de căderile de presiune pe umplutură, pe talerele „coș” din coloană, recomandate în literatura de specialitate.

Căderile de presiune pe amenajările interioare luate în calcul sunt următoarele:

∆Pumplutură =1 mmHg/m;

∆Ptaler „coș” =2 mmHg/taler;

∆Pcondensator suprafață =3 mmHg/condensator;

∆Pcondensator vid =3 mmHg/condensator;

Figura 4.1. Schema tehnologică a coloanei de distilare în vacuum

Impunem presiunea de aspirație la primul ejector PS= 30 mmHg.

Cu aceste considerente vom avea următoarele presiuni în coloana de distilare în vacuum:

• presiunea la vârful coloanei V se calculează cu relația: V = PS + ∆Pcondensator suprafață + ∆Pcondensator vid (4.6) V = 30 + 3 + 3 = 36 mmHg.

presiunea pe talerul de extragere a motorinei de vid este dată de relația: D4 = V + hu x ∆Pu (4.7) D4 = 36 + 2 x 1 = 38 mmHg.

unde: D4 – reprezintă presiunea pe talerul de extragere a motorinei, mmHg; V – reprezintă presiunea la vârful coloanei, mmHg; ∆Pu – căderea de presiune pe umplutură, mmHg/m;

hu – înalțimea umpluturii, m;

• presiunea pe talerul de extragere a motorinei de vid este dată de relația: D3 = D4 + ∆P”coș” + hu x ∆Pu (4.8) D3 = 36 + 2 + 1 x 1,5 = 41,5 mmHg;

unde: D3 – reprezintă presiunea pe talerul de extragere a uleiului ușor, mmHg; ∆P”coș” – căderea de presiune pe talerul „coș”, mmHg/taler; ∆Pu – căderea de presiune pe umplutură, mmHg/m; hu – înălțimea umpluturii, m;

• presiunea pe talerul de extragere a uleiului mediu se calculează cu relația: D2 = D3 + ∆P”coș” + hu x ∆Pu (4.9) D2 = 41,5 + 2 + 1 x 1,5 = 45 mmHg;

unde: D2 – reprezintă presiunea pe talerul de extragere a uleiului mediu, mmHg; ∆P”coș” – căderea de presiune pe talerul „coș”, mmHg/taler; ∆Pu – căderea de presiune pe umplutură, mmHg/m; hu – înălțimea umpluturii, m;

• presiunea pe talerul de extragere a uleiului greu se calculează cu relația: D1 = D2 + ∆P”coș” + hu x ∆Pu (4.10) D1 = 45 + 2 + 1 x 1,5 = 48,5 mmHg;

unde: D1 – reprezintă presiunea pe talerul de extragere a uleiului greu, mmHg; ∆P”coș” – căderea de presiune pe talerul „coș”, mmHg/taler; ∆Pu – căderea de presiune pe umplutură, mmHg/m; hu – înălțimea umpluturii, m;

• presiunea pe talerul de extragere a supravaporizatorului se calculează cu relația: Lo = D1 + ∆P”coș” + hu x ∆Pu (4.11)

Lo = 48,5 + 2 + 1 x 2 = 52,5 mmHg;

unde: Lo – reprezintă presiunea pe talerul de extragere a supravaporizatorului, mmHg; ∆P”coș” – căderea de presiune pe talerul „coș”, mmHg/taler;

∆Pu – căderea de presiune pe umplutură, mmHg/m; hu – înălțimea umpluturii, m;

• presiunea în zona de vaporizare zv este dată de relația: zv = Lo + ∆P”coș” (4.12) zv = 52,5 + 2 = 54,5 mmHg;

unde: zv – reprezintă presiunea în zona de vaporizare, mmHg; Lo – reprezintă presiunea pe talerul de extragere a supravaporizatorului, mmHg; ∆P”coș” – căderea de presiune pe talerul „coș”, mmHg/taler.

4.5.2. Estimarea temperaturilor în coloana de distilare în vacuum

Păcura care alimentează coloana de distilare în vacuum este introdusă la o anumită temperatură, la care se găsește parțial vaporizat, iar produsele distilate se scot din coloană la temperaturi mai joase decât ale materiei prime.

Temperatura este mai ridicată în zona de vaporizare unde intră păcura și scade treptat spre vârful coloanei, excesul de căldură fiind preluat de reflux. La baza coloanei se introduc vapori de apă supraîncălziți. Temperatura scade spre baza coloanei. Cele mai importante temperaturi din coloană sunt: temperatura din zona de vaporizare, temperatura de la vârful coloanei și temperatura din baza coloanei. Temperatura în zona de vaporizare (tzv) se impune prin datele de literatură de la o valoare maximă, prin care să se asigure un potențial cât mai mare de distilare, evitându-se descompunerea termică a păcurii și deterioararea calității produselor.

Se alege astfel: tzv = 380

Temperatura în baza coloanei tB se apreciază ca fiind cu 15°C mai mică decât temperatura în zona de vaporizare: tB = tzv – 15 (4.13)

tB = 380 – 15 = 365°C Temperatura la vârful coloanei se impune în așa fel încât aburul să nu condenseze și să nu producă vaporizarea motorinei în vid: tV = 120°C

4.6. Calculul cantității de abur de proces

XV = XLo + XD1 +XD2 + XD3 +XD4 (4.14)

XV = 7,21 + 86,42 + 69,25 + 95,13 + 54,12 = 312,13 kmol/h

unde: XV – debitul molar de produse distilate, kmol/h; XLo – debit molar de supravaporizat, kmol/h; XD1, XD2, XD3, XD4 – debit molar de produs distilat, kmol/h.

Presiunea totală în zona de vaporizare este dată de relația:

zv = Ps + ∆P (4.15)

∆P = 54,5 – 30 = 24,5 mmHg unde: ∆P reprezintă căderea de presiune între primul ejector și zona de vaporizare, mmHg; Pv = 50 mmHg unde: Pv – reprezintă presiunea parțială a produselor în zona de vaporizare a coloanei, mmHg; Ab = x Ps + x – ( – )] (4.16)

unde: Ab – reprezintă debitul de abur de proces, kg/h; Xn – reprezintă debitul molar de gaze necondensabile, kmol/h; Ab = 18[() x 30 + () x 24,5 – ( 312,13 – 3,55)] = 567 kg/h Debitul molar de abur de proces este: XAB = = 31,500 kmol/h. Cantitatea de abur de stripare variază între 20 – 30 kg abur/m3 produs lichid stripat. Se stabilește cantitatea de abur necesar pentru fiecare striper : Ar = 20 kg abur/m3 distilat Cantitatea de abur necesară stripării este prezentată in tabelul 4.11

Tabel 4.11. Aburul necesar stripării pentru fiecare striper in parte

4.7. Dimensionarea coloanei

Diametrul coloanei depinde, în principal, de debitele de vapori și lichid și de viteza acestor două fluxuri în contracurent. În baza coloanei de distilare în vacuum, diametrul este mai redus decât în celelalte zone ale coloanei pentru a micșora timpul de staționare al reziduului și a evita descompunerile termice.

4.7.1. Calculul diametrului în zona de bază

Diametrul în zona de bază a coloanei de distilare în vacuum se calculează impunându-se un timp de staționare al reziduului de 6 minute și apreciindu-se înălțimea nivelului de lichid la 1,5 m.

Debitul de lichid în baza coloanei este: B = 74995 kg/h = 1250 kg/minut Se calculează densitatea reziduului la temperatura din bază cu relația: = – c(t – 20) (4.17)

unde: c – reprezintă densitatea reziduului la temperatura t. = 0,960 – 0,000620 (365 – 20) = 0,746 g/cm3 = 746 kg/cm3

Debitul volumic de lichid în baza coloanei este: B = = 1,68 m3/h Volumul lichidului în baza coloanei este: VB = 1,68 x 6 = 10,08 m3 VB = H x (4.18)

unde: H – reprezintă înălțimea nivelului de lichid, m; Dcb – reprezintă diametrul coloanei în bază, m.

De aici se obține: Dcb = ( (4.19) Dcb = ( = 2,93 m

4.7.2. Calculul diametrului în zona de vârf Diametrul coloanei de distilare în vacuum în zona de vârf se calculează cu relația: Dcv = (4.20) unde: Dcv – reprezintă diametrul în zona de vârf a coloanei, m; vmax – reprezintă viteza maximă a vaporilor în secțiunea liberă a coloanei, m/s; Vvap,v – reprezintă sarcina maximă de vapori la vârful coloanei, m3/s, care se calculează cu relația: Vvap,v = ( + + + + ) x 22,4 x x (4.21) unde: Tv – reprezintă temperatura la vârful coloanei, K; pv – reprezintă presiunea la vârful coloanei, atm.

Se consideră vmax = 6m/s

Vvap,v = ( 31,50 + 47,97 + 29,69 + 38,78 + ) x 22,4 x x = 120,92 m3/s

Dcv = = 5,06 m

4.8. Înălțimea coloanei de dv pentru fabricarea uleiurilor

Înălțimea coloanei de DV pentru fabricarea uleiurilor se calculează cu relația:

H = hvf + Hu + Nc x dc + hB (4.22) Unde: hvf – reprezintă înălțimea zonei de vârf, m; Hu – reprezintă înălțimea umpluturii, m; Nc – reprezintă numarul de talere „coș” (de culegere); Dc – reprezintă distanța de deasupra talerului „coș”, m; HB – reprezintă înălțimea zonei de bază, m.

Se alege: hvf = 2,2 m; hB = 3,5 m; dc = 1,0 m. Deci: H = 2,2 + 8,5 + 4 x 1,0 + 3,5 = 18,2 m

Tabel 4.12. Date tehnologice și constructive rezultate din calcul

CAPITOLUL V Instrucțiuni privind sănătatea și securitatea în muncă

Notiunea de risc este caracterizata prin cuplul de "probabilitate de aparitie/gravitatea consecintelor" aplicata unui eveniment aleator.

5.1. Factori de risc chimic

Un important factor de risc care apare în mediul fizic ambiant îl constituie noxele chimice, reprezentate de substanțele nocive care se degajă în atmosferă locurilor de munca (gaze, vapori, aerosoli, pulberi).

Principalele pericole generate de noxele chimice sunt: intoxicatiile, arsurile chimice, incendiile si exploziile. In functie de aceste pericole, noxele chimice se pot imparti in toxice, caustice, inflamabile si explozive.

Substante toxice

Substantele toxice sunt acele substante care, patrunzând in organism, au o actiune daunatoare, tulburând functiile acestuia si provocând intoxicatiile acute sau cronice.

Substantele toxice pot patrunde in organism pe cale respiratorie (inhalare), prin piele (cutanat) sau prin tubul digestiv (ingerare).

Patrunderea toxicelor pe cale respiratorie este cazul cel mai frecvent in industrie (circa 90% din intoxicatii) si cu consecintele cele mai grave, deoarece absorbirea lor la nivel celular si molecular se face mai rapid. Pe cale respiratorie, patrund in organism substantele toxice sub forma de gaze, vapori, fum, ceata, aerosoli sau praf.

Patrunderea toxicelor prin piele are loc, in special in cazul substantelor toxice lichide (benzen, toluen, xilen, derivati halogenati ai metanului si benzenului).

Ingerarea substantelor toxice este mai rar intâlnita si se produce, de obicei, din neglijenta.

Acțiunea toxicelor asupra organismului poate fi locala, actionând asupra diferitelor organe (exemplu: benzenul actioneaza asupra sistemului nervos central) sau generala, atacând toate tesuturile si organele (de exemplu: hidrogenul sulfurat). Nu se poate face insa o delimitare precisa intre categoriile de actiuni mentionate, deoarece majoritatea substantelor toxice au, in acelasi timp si o actiune generala si una locala. In functie de efectul lor asupra organismului, substantele toxice se pot clasifica (clasificarea fiziopatologica) astfel:

-substante toxice asfixiante care afecteaza indeosebi aparatul respirator, impiedicând fie intrarea oxigenului in cantitati suficiente in plamâni, fie asimilarea acestuia la nivel celular datorita blocarii circulatiei sângelui, prin formarea unei combinatii stabile (carboxihemoglobina, cianhemoglobina, etc). Din acesta câtegorie face parte: oxidul de carbon.

-substante toxice iritante care produc inflamarea si iritarea tesuturilor si mucoaselor. Unii compusi din aceasta categorie au actiune lacrimogena (exemplu: amoniacul), altele irita caile respiratorii, provocând stranutul, iar altele produc senzatia de voma;

-substante toxice narcotice care patrunzând in organism, actioneaza aspra sistemului nervos, provocând narcoza. Unele substante din aceasta categorie, in concentratii mari, pot provoca chiar tulburari psihice;

Substanțe caustice

Se numesc caustice acele substante care in contact cu organismul provoaca arsuri. In contact cu tesuturile, substantele caustice prezinta:

– o actiune de deshidratare, determinata de higroscopicitatea substantei caustice;

– o actiune biologica de inactivare prin degradarea enzimelor celulare esentiale proceselor vitale.

Substanțe inflamabile

Inflamarea este o ardere de scurta durata a amestecului de vapori al unui lichid combustibil cu oxigenul din aer si se produce in urma cresterii locale a temperaturii datorita unei surse externe de caldura. Notiunea de inflamare este legata deci numai de lichidele combustibile, spre deosebire de aprindere, care este comuna tuturor substantelor combustibile, indiferent de starea de agregare.

Punctul de inflamabilitate (Pi) este reprezentat de temperatura minima la care vaporii unei substante formeaza cu aerul un amestec inflamabil. In functie de punctul de inflamabilitate, lichidele pot fi grupate in urmatoarele categorii:

-lichide inflamabile:Pi<28șC

-lichide usor inflamabile: 28șC <Pi> 45șC

-lichide combustibile: Pi> 45șC

Pe lânga pericolul de incendiu datorat substantelor inflamabile, in industrie se pot produce incendii ca urmare a autoaprinderilor produse de acumularile de caldura provenite din procese chimice sau biochimice care au loc in insasi masa substantelor.

Fenomenul de autoaprindere se manifesta atât la substantele inflamabile, cât si la cele combustibile.

Autoaprinderea de natura chimica are la baza fenomenul de oxidare si se poate produce in cazul oxigenului din aer.

Substanțe explozive

Explozia in sensul cel mai larg al cuvântului este o modificare de natura fizica sau chimica, care este insotita de un lucru mecanic brusc, de miscare sau distrugere a mediului inconjurator, rezultat dintr-o transformare tot atât de rapida a energiei potentiale a materiei (substantei). In sens mai restrâns, exploziile sunt fenomene care se bazeaza pe dezvoltarea brusca de forta (lucru mecanic) datorita tendintei de destindere a gazelor si vaporilor, indiferent daca acestia existau inainte sau au luat nastere in timpul exploziei.

Substantele explozive se descompun sub actiunea temperaturii, cu formare de cantitati mari de gaze. Numeroase substante, in contact cu aerul, formeaza amestecuri explozive.

Amestecurile explozive prezinta limite de explozie-superioare si inferioare-care reprezinta cantitatea maxima, respectiv, minima de substanta, exprimata in procente, ce formeaza cu aerul un amestec exploziv.

5.2 Reguli privind sănatatea și securitatea în muncă la întreținerea și exploatarea utilajelor și aparatelor din instalație. Coloane, vase, schimbatoare de caldură

Inainte de punerea in functiune a unui aparat tehnologic, se va face o verificare amanuntita privind:

-starea armaturilor de siguranta (trebuie sa fie verificate, reglate si sigilate);

-daca au fost scoase toate blindele montate in timpul opririi, daca au fost puse blindele necesare pe timpul functionarii si daca au fost realizate corect liniile; blindele trebuie sa aiba grosimea si materialul prevazut in proiect).

Toate operațiile de blindare-deblindare se vor consemna in registrul tipizat de inregistrare a operatiilor de blindare-deblindare.

-starea dispozitivelor de stins incendiu, a perdelelor de abur, a tunurilor pentru stins incendiu si a hidrantilor;

-starea aparatelor de masura si control;

-daca au fost astupate si sudate toate gaurile de control care s-au facut in mantaua aparatelor pentru controlul grosimii acestora, daca sudurile au fost tratate, radiografiate si daca utilajele si conductele pe care s-a sudat au fost reprobate;

-daca s-au montat la loc toate mijloacele de protectie (scari, podete, capace pe camine, aparatori) care au fost demontate la oprire;

-daca au fost demontate schelele si daca s-a facut curatenie in instalatie;

Inainte de inceperea operatiilor de pornire, seful de instalatie si inginerul mecanic de la control instalatii vor efectua un control minutios asupra tuturor aparatelor si liniilor pentru a se asigura ca instalatia a fost montata integral, conform proiect si nu exista nici un racord liber, fara garnituri sau cu prezoanele montate incomplet.

La punerea in functiune a aparatelor tehnologice se va urmari ca ridicarea temperaturii si presiunii sa se faca treptat fara variatii bruste.

La punerea in functiune a aparatelor tehnologice este obligatorie evacuarea aerului, care se va face cu abur, gaz inert sau gaze combustibile.

Aparatele vor fi scurse de apa inainte de introducerea produselor ce vor fi prelucrate.

Desfundarea liniilor de scurgere infundate de la aparatele tehnologice se va face numai prin presiune de abur sau de produse, in care scop aparatul va fi prevazut cu legaturi speciale.

Se interzice desfacerea legaturilor de scurgere si a sticlelor de nivel pentru a incerca desfundarea lor daca nu au robinetele de pe aparat inchise si inainte de se controla daca robinetele inchid perfect. Se interzice incercarea desfundarii lor prin lovire sau prin introducerea sarmei prin robinete.

In timpul scurgerii sau aerisirii aparatelor tehnologice sau a conductelor este interzis sa fie lasate nesupravegheate robinetele de scurgere deschise. Daca este necesara parasirea locului unde se face scurgerea pentru a executa alte lucrari urgente, se vor inchide robinetele de scurgere inainte de a pleca de langa ele. In cazul când la deschiderea robinetelor de scurgere se observa ca acestea sunt infundate, se interzice parasirea locului si lasarea robinetelor deschise. Plecarea de langa robinete este admisa numai dupa inchiderea lor si montarea dopurilor sau a capacelor.

Se interzice mentinerea in functiune a aparatelor care prezinta neetanseitati pe circuitele de hidrocarburi sau gaze arse. Orice neetanseitate va fi imediat remediata iar in cazul când nu se poate remedia, aparatul va fi oprit si reparat.

Este interzisa:

-deschiderea gurilor de vizitare la aparatele in functiune;

-slabirea sau strângerea prezoanelor la aparatele sau liniile sub presiune fara a dispune de chei dinamometrice cu sarcina de strangere limitata.

Prelevarea probelor de produse se va face de catre operatorul teren. La recoltarea probelor de produse se va folosi obligatoriu echipamentul de protectie corespunzator.

Toate aparatele tehnologice se vor tine permanent sub supraveghere si cel putin de 2 ori pe schimb, se vor controla pe toata inaltimea lor.

Restul de echipamente si circuite se vor controla pe teren la intervale de max.2 ore.

Deschiderea aparatelor tehnologice se va face numai dupa golirea produselor inflamabile si toxice si pregatirea aparatului conform instructiunilor privind interventiile cu foc si in vase inchise .

Inainte de punerea in functiune, schimbatoarele de caldura vor fi supuse probei de presiune hidraulica, conform instructiunilor ISCIR in vigoare.

La punerea in functiune a schimbatoarelor de caldura se vor respecta urmatoarele:

-izolarea prin blindare a conductelor de legatura pentru apa, golire in cazul aparatelor ce vehiculeaza gaze lichefiate;

-scurgerea de apa a schimbatoarelor;

-deschiderea robinetului de pe iesirea mediului rece;

-deschiderea progresiva a robinetului pe intrarea mediului rece;

-deschiderea robinetului pe iesire produs fierbinte;

-deschiderea progresiva a robinetului pe intrare produs fierbinte;

La racitoarele cu apa, care sunt prevazute cu robinete si pe intrare si pe iesire, se procedeaza la deschiderea progresiva a robinetului pe conducta de iesire si apoi la deschiderea progresiva a robinetului de pe conducta de intrare; introducerea progresiva a mediului fierbinte;

In cazul constatarii de neetanseitati la schimbatoarele de caldura, remedierea se va face cu atentie de catre personal specializat, cu scule antiscantei, prin strângerea suruburilor si a prezoanelor cu chei dinamometrice cu reglarea fortei de strangere.

Daca neetanseitatea persista si dupa operatia de strângere, se procedeaza la izolarea schimbatorului de caldura respectiv.

Schimbatoarele de caldura care nu functioneaza in perioada de iarna, vor fi golite de produse si apa, iar capacele vor fi demontate pentru a preveni inghetul.

La scoaterea din functiune a schimbatoarelor de caldura in timpul functionarii instalatiei, pentru lucrari de revizie si reparatie, se va proceda in felul urmator:

-se scoate din circuit produsul cald;

-se lasa in circuit produsul rece pâna când temperatura la iesire ajunge aproape egala cu temperatura de intrare, apoi se inchide robinetul de pe conducta de intrare a produsului rece si apoi robinetul de pe conducta de iesire(la racitoarele cu apa), iar la celelalte se procedeaza la reducerea treptata a debitului de produs pâna la oprirea completa;

-se deblindeaza conducta de evacuare, se scurge produsul cald si apoi cel rece ajutat cu abur la nevoie;

-se izoleaza prin blinde toate conductele de legatura;

-se scot blindele de pe conductele de abur si apa sau se fac legaturile acolo unde aceste legaturi sunt complet desfacute in functionare normala si se efectuaza operatiile de aburire, spalare si racire;

-se demonteaza capacele si se executa lucrarile de revizie sau reparatie;

In timpul lucrarilor de curatire, personalul va purta obligatoriu ochelari de protectie.

5.3 Instructiuni de aparare impotriva incendiilor la exploatarea coloanelor de distilare.

1) La punerea in functiune a coloanelor de distilare-fractionare, se va verifica existenta aparatelor de masura si control si a instructiunilor care sa contina parametri de functionare ai instalatiei si anume:

Pentru coloana:

-temperatura si presiunea la vârful coloanei;

-temperatura si presiunea de alimentare;

Pentru blaz:

-temperatura si presiunea aparatului de incalzire in manta, in serpentina sau in refierbator;

-temperatura si presiunea in materialul blazului.

2) Deschiderea gurilor de vizitare ale aparatelor se va face de sus in jos. Deschiderea gurilor de vizitare se va putea face simultan in cazul in care s-au luat toate masurile pentru a nu se putea forma un amestec de gaze explozive.

3) Deschiderea aparatelor se va face numai dupa golirea acestora de produsele combustibile continute si numai dupa aburirea interioara a lor, conform instructiunilor de operare.

In cazul cind este posibila prezenta sulfurilor piroforice, deschiderea aparatelor se va face numai dupa ce aparatele respective au fost umplute cu apa sau spalate cu apa dupa aburire.

4) La punerea in functiune a aparatelor dupa revizie si o eventuala reparatie a lor, se vor scoate toate blindele de la conductele de legatura, cu exceptia acelora a caror existenta este ceruta de procesul tehnologic (de ex.blinda de pe scurgere, blinda de pe conducta de abur pentru aburire, blinda de pe conducta de gaz inert, de pe conducta de apa)

5) Luarea probelor de produse fierbinti din aparatele de fractionare, recipiente, se va face numai dupa trecerea probei printr-un racitor cu apa. Vasele utilizate pentru recoltarea vor fi metalice, bine curatate si uscate inainte de intrebuintare.

Concluzii

Modelul începe cu o definiție a sistemului de transport maritim la nivel mondial într-un an de referință (2010) [15] și apoi dezvoltă flota și activitatea sa ca răspuns la factorii externi (schimbarea prețurilor la combustibili, cererea de transport, reglementarea și disponibilitatea tehnologiei). GloTraM se angajează să facă o analiză riguroasă a existenței flotei, împreună cu economia investițiilor tehnologice și operarea în industria navală. Această abordare asigură faptul că modelul este asemănător cu comportamentul părților interesate din cadrul industriei de transport maritim și procesul lor de luare a deciziilor pentru a asigura o simulare cât mai realistă a reacței probabile la acțiunea factorilor externi, cum ar fi prețul carbonului. Procesul de luare a deciziilor pentru a determina specificațiile tehnice și operaționale pentru construcțiile de nave noi și cele deja existente este condus de nevoia armatorului de a-și maximiza profitul concomitent cu respectarea reglementărilor în vigoare.

GMFT2030 [15] utilizează modelul global de transport (GloTraM) pentru a analiza rolul și cererea de diferite tehnologii și combustibili. GloTraM combină tehnici de analiză și modelare multi-disciplinare pentru a estima viitorul previzibil al industriei de transport maritim. Un element important al GloTraM îl reprezintă interacțiunea dintre specificațiile tehnice și operaționale, precum și includerea tehnologiei adiționalității și compatibilității. De exemplu, unele tehnologii sunt optimizate pentru o anumită „viteză prin construcție“, dar economiile lor se pot reduce în funcție de creșterea sau micșorarea vitezei de operare sau de existența unor eventuale incompatibilități între anumite soluții de tratare a gazelor arse (epuratoare umede) și modificări ale eficienței motorului (de recuperare a căldurii reziduale) . Alte exemple includ interacțiunea dintre viteza și economiile de combustibil de tip eolian (procent mai mare al combustibilului economisit pentru viteze medii mai mici), sau incompatibilitatea anumitor combinații de dispozitive hidrodinamice care ar putea fi folosite pentru a îmbunătăți fluxul prin elice și pe suprafețele de control. Aceste interacțiuni sunt adesea trecute cu vederea, atunci când se folosesc metode convenționale de reducere a emisiilor sau de costuri marginale pe bază de curbă, dar sunt luate în considerare în cadrul GloTraM.

Un alt element important al GloTraM este atenția acordată caracterizării parametrilor operaționali ai flotei în anul de referință. În anul 2010, un număr mare de nave au redus viteza din cauza condițiilor de pe piețele de transport maritim. Acest lucru afectează atât cererea de energie și cât și potențialul de economisire a energiei și a costurilor tehnologiei. Datele AIS prin satelit sunt utilizate pentru a produce calibrări ale vitezelor operaționale pentru fiecare tip de navă și fiecare categorie de mărime în parte pentru anul de referință, iar viteza operațională este modificată în fiecare moment reprezentând o variabilă a condițiilor de piață aflată în continuă evoluție și a prețurilor combustibililor.

Cererea de combustibil marin, în 2030, este un concept diferit față de mixul de combustibil discutat anterior. Mixul de combustibil reprezintă proporția fiecărui combustibil comparativ cu cererea industriei globale în fiecare perioadă de timp. Pe de altă parte, cererea de combustibil, este raportată la cererea totală de energie din anul 2010, prin comparație. Liderii cererilor totale pentru fiecare combustibil în parte sunt: combinația mixului de combustibili care se află în continuă dezvoltare, cererea de transport în continuă evoluție și eficiența energetică a flotei (care se poate schimba atât datorită diferențelor în ceea ce privește absorbția tehnologiilor de eficiență energetică și schimbările în proiectare și / sau de viteză în operare). Prin urmare, această tendință poate fi privită ca fiind o sinteză a tendințelor descrise în secțiunile anterioare. În general, analizând toate scenariile posibile, preconizăm că cererea de combustibil se va dubla până în 2030.

Acest lucru se datorează în principal creșterii solicitărilor de transport (ulterior, cererii în domeniul energiei) și arată că, în raport cu aceste creșteri care stau la baza solicitărilor de reducere a cererii de energie datorită creșterii eficienței energetice și reducerilor de viteză sunt mici. Individual, cererea de HFO va crește în toate scenariile până în 2025, și, numai în Status Quo va scădea în cele din urmă la nivelurile din 2010 până în 2030. Cu toate că cererea pentru alte alternative va crește în general, este interesant să vedem că, chiar și în cel mai extrem caz (MDO / MGO în Națiunile Concurente) combustibilul alternativ unic va ajunge la 50% din cererea totală față de nivelu l din 2010.

Bibliografie

Monique Vermiere,Everything you need to know about marine fuels,Chevron Global Marine Products,2007 p1,4,5,10,11

Starcrest Consulting Group,LLC,Evaluation of low sulphur marine fuel availability-Pacific Rim,2005 p 26,27

Ronan Jezequel Cedre,Classification and main characteristics of heavy fuel oils,Brest France,2006

Anastase Pruiu, Nicolae Berechet Caractersticile de exploatare a combustibililor pentru motoarele navale Editura DOBROGEA,2008

Marpol 73/78 Annex VI,Regulations for the prevention of air pollution from ships,DNV 2009

Report Delft,Greenhouse gas emissions for shipping and implementation guidance for marine fuel sulphur directive,december 2006

Diane Bailey,Thomas Plenys,Gina M.Solomon etc,Harboring pollution, Natural resources defense council, august 2004

Koncsag C., Fizico- chimia petrolului, Ovidius University Press, Constanța, 2003

Dobrinescu Dumitru,Procese de transfer termic și utilaje specifice,Editura Didactică și Pedagogică,București, Anexa 4,pag 427

Comisia Europeana – State of the Art on Alternative Fuels Transport System in the European Union, 2015;

https://ro.wikipedia.org/

http://marine.man.eu

www.mandieselturbo.com

Štěpina V., Veselý V., Lubricants and special fluids, Tribology, Series 23, Elsevier, 1992

QinetiQ, Lloyd’s Register, University of Strathclyde, 2013. Global Marine Trends 2030