Ідентифікація стабілізованих при низьких температурах складу палив з бутанолу, бензину і води
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286349Ключові слова:
сумішеві палива, бутанол-бензин-вода, стійка при низьких температурах емульсія, поділ фаз, не поверхньо-активна речовинаАнотація
Метою роботи було ідентифікувати склади паливної суміші бутанолу, бензину та води, що утворюють стійкі емульсії при низьких температурах. Попередні дослідження показали, що для змішування бутанолу та бензину зазвичай використовуються синтетичні поверхнево-активні речовини, які є дорогими та змішуються при кімнатній температурі. Важливо проаналізувати стійкість речовини в широкому діапазоні температур, оскільки вона істотно змінюється на поверхні планети. Дослідження літератури показало, що роботи про склади вологого бутанолу і бензину при низьких температурах ще не опубліковані. Ця робота була успішною для змішування бутанолу, бензину та води в стабільну емульсію без використання поверхнево-активної речовини та стабілізовану при кімнатній температурі. Композиції бутанолу, бензину (RONs 90) і води, емульговані і стабілізовані при низьких температурах без синтетичних поверхнево-активних речовин, були успішно вивчені. Було виявлено, що водний бутанол і бензин утворюють стабільну емульсію при низьких температурах і виявили, що фаза розділяється, якщо температура знижується. Склад чистого бутанолу, бензину та води, зареєстрований у стабільних емульсіях з використанням бутанолу 85,00 %, коливався від 75,08–79,24 %, 6,77–11,67 % та 13,25–13,98 % відповідно, змішаних при температурах 0,00–29,70 °C. Використання бутанолу 99,50 % викликало зміну складу, зафіксовану при 0,71–11,34 %, 88,61–99,29 % і 0,00–0,06 % суміші при 0,00–29,00 °C. Було виявлено, що збільшення процентного вмісту бутанолу в паливі після того, як емульсія стала стабільною, призводило до того, що емульсія зберігала одну фазу. Знайдене емульсійне паливо буде застосовуватися до термомодифікованих двигунів, що працюють у широкому діапазоні температур, які були нижчими кімнатної
Спонсор дослідження
- The work was finished successfully under the support of respected persons at my institution, Sam Ratulangi University, Manado, Indonesia. I thank Rector Professor Berty Sompi, who fully supported the work by providing the Lab facility needed. Furthermore, I greatly appreciate Professor Jeffrey I. Kindangen, who competitively selected the submitted project proposals and managed the research administration documents. Finally, the approval of the research proposal signed by the Dean of Mathematics and Sciences School, Professor Benny Pinontoan, is highly appreciated. We also thank the contributors, the PIC of the Laboratory of Oil and Gas Processing Engineering, Polytechnic of Energy and Minerals, Cepu Blora, Central Java, and Oil and Gas Laboratory, State Polytechnic of Samarinda, East Kalimantan. We appreciate their technical assistance in measuring the emulsion fuel specifications.
Посилання
- Nel, W. P., Cooper, C. J. (2009). Implications of fossil fuel constraints on economic growth and global warming. Energy Policy, 37 (1), 166–180. doi: https://doi.org/10.1016/j.enpol.2008.08.013
- Fontana, M., Marchesan, A. N., Maciel Filho, R., Maciel, M. R. W. (2021). Extractive distillation to produce anhydrous bioethanol with choline chloride with urea (1:2) as a solvent: a comparative evaluation of the equilibrium and the rate-based models. Chemical Engineering and Processing - Process Intensification, 168, 108580. doi: https://doi.org/10.1016/j.cep.2021.108580
- Chansauria, P., Mandloi, R. K. (2018). Effects of Ethanol Blends on Performance of Spark Ignition Engine-A Review. Materials Today: Proceedings, 5 (2), 4066–4077. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.668
- Machado Neto, P. A. (2021). Why Brazil imports so much corn-based ethanol: The role of Brazilian and American ethanol blending mandates. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 152, 111706. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111706
- Sozinho, D. W. F., Gallardo, A. L. C. F., Duarte, C. G., Ramos, H. R., Ruiz, M. S. (2018). Towards strengthening sustainability instruments in the Brazilian sugarcane ethanol sector. Journal of Cleaner Production, 182, 437–454. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.01.261
- Agarwal, A. K., Karare, H., Dhar, A. (2014). Combustion, performance, emissions and particulate characterization of a methanol–gasoline blend (gasohol) fuelled medium duty spark ignition transportation engine. Fuel Processing Technology, 121, 16–24. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2013.12.014
- Sangian, H. F., Tamuntuan, G. H., Mosey, H. I. R., Suoth, V., Manialup, B. H. (2017). The Utilization Of Arenga Pinnata Ethanol In Preparing One Phase-Aqueous Gasohol. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 12, 7039–7046. Available at: https://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2017/jeas_1217_6582.pdf
- Ershov, М. А., Grigoreva, E. V., Habibullin, I. F., Emelyanov, V. E., Strekalina, D. M. (2016). Prospects of bioethanol fuels E30 and E85 application in Russia and technical requirements for their quality. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 66, 228–232. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.07.054
- Ors, I., Kul, B. S., Yelbey, S., Ciniviz, M. (2021). Detailed Combustion Analysis of Gasohol at Low, Medium and High Loads in a Spark Ignition Engine. Selcuk University Journal of Engineering Sciences, 20 (01), 18–22. Available at: https://www.researchgate.net/publication/349947792_Detailed_Combustion_Analysis_of_Gasohol_at_Low_Medium_and_High_Loads_in_a_Spark_Ignition_Engine
- Li, Y., Gong, J., Yuan, W., Fu, J., Zhang, B., Li, Y. (2017). Experimental investigation on combustion, performance, and emissions characteristics of butanol as an oxygenate in a spark ignition engine. Advances in Mechanical Engineering, 9 (2), 168781401668884. doi: https://doi.org/10.1177/1687814016688848
- Mohebbi, M., Reyhanian, M., Hosseini, V., Muhamad Said, M. F., Aziz, A. A. (2018). Performance and emissions of a reactivity controlled light-duty diesel engine fueled with n-butanol-diesel and gasoline. Applied Thermal Engineering, 134, 214–228. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.02.003
- Huynh, T. T., Le, M. D., Duong, D. N. (2019). Effects of butanol–gasoline blends on SI engine performance, fuel consumption, and emission characteristics at partial engine speeds. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 10 (4), 483–492. doi: https://doi.org/10.1007/s40095-019-0309-9
- Wang, Y., Yu, X., Ding, Y., Du, Y., Chen, Z., Zuo, X. (2018). Experimental comparative study on combustion and particle emission of n-butanol and gasoline adopting different injection approaches in a spark engine equipped with dual-injection system. Fuel, 211, 837–849. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.09.108
- Lin, Y., Lee, T., Nithyanandan, K., Zhang, J., Li, Y., Lee, C.-F. (2016). Experimental Investigation and Analysis of Combustion Process in a Diesel Engine Fueled with Acetone-Butanol-Ethanol/ Diesel Blends. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2016-01-0737
- Hergueta, C., Bogarra, M., Tsolakis, A., Essa, K., Herreros, J. M. (2017). Butanol-gasoline blend and exhaust gas recirculation, impact on GDI engine emissions. Fuel, 208, 662–672. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2017.07.022
- Maiti, S., Gallastegui, G., Kaur Brar, S., LeBihan, Y., Buelna, G., Drogui, P., Verma, M. (2015). Quest for sustainable bio-production and recovery of butanol as a promising solution to fossil fuel. International Journal of Energy Research, 40 (4), 411–438. doi: https://doi.org/10.1002/er.3458
- Liu, X., Xue, S., Ikram, R., Zhu, C., Shi, Y., He, M. (2021). Improving the viscosity and density of n-butanol as alternative to gasoline by blending with dimethyl carbonate. Fuel, 286, 119360. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119360
- Li, X., Sun, Z., Yang, S., Wang, H., Nour, M. (2021). Flash boiling combustion of isomeric butanol and gasoline surrogate blends using constant volume spray chamber and GDI optical engine. Fuel, 286, 119328. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119328
- Fan, Y., Duan, Y., Liu, W., Han, D. (2020). Effects of butanol blending on spray auto-ignition of gasoline surrogate fuels. Fuel, 260, 116368. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116368
- Short, D., Vu, D., Durbin, T. D., Karavalakis, G., Asa-Awuku, A. (2015). Particle speciation of emissions from iso-butanol and ethanol blended gasoline in light-duty vehicles. Journal of Aerosol Science, 84, 39–52. doi: https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2015.02.010
- Feinauer, M., Ehrenberger, S., Buchgeister, J. (2021). Life cycle assessment of a farmed wood butanol-gasoline blend as an alternative transport fuel for passenger cars. Fuel, 306, 121651. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121651
- Fagundez, J. L. S., Golke, D., Martins, M. E. S., Salau, N. P. G. (2019). An investigation on performance and combustion characteristics of pure n-butanol and a blend of n-butanol/ethanol as fuels in a spark ignition engine. Energy, 176, 521–530. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.04.010
- Yousif, I. E., Saleh, A. M. (2023). Butanol-gasoline blends impact on performance and exhaust emissions of a four stroke spark ignition engine. Case Studies in Thermal Engineering, 41, 102612. doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102612
- Letcher, T. M., Heyward, C., Wootton, S., Shuttleworth, B. (1986). Ternary phase diagrams for gasoline-water-alcohol mixtures. Fuel, 65 (7), 891–894. doi: https://doi.org/10.1016/0016-2361(86)90192-4
- Sangian, H. F., Pasau, G., Tamuntuan, G. H., Widjaja, A., Purwadi, R., Agnesty, S. Y. et al. (2023). Analysis of compositions and fuel specifications of the aqueous emulsion fuels of gasoline (RON 90)-ethanol-water in stable emulsions at low temperatures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (121)), 22–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272512
- Macák, J., Matějovský, L., Pleyer, O., Růžičková, M. A., Jelínek, L. (2022). Passivation of steel in ethanol–gasoline blends induced by diethylene triamine. Electrochimica Acta, 434, 141263. doi: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.141263
- Amine, M., Barakat, Y. (2021). Effect of cyclohexanol on phase stability and volatility behavior of hydrous ethanol-gasoline blends. Egyptian Journal of Petroleum, 30 (3), 7–12. doi: https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2021.04.001
- Kassem, M. G. A., Ahmed, A.-M. M., Abdel-Rahman, H. H., Moustafa, A. H. E. (2019). Use of Span 80 and Tween 80 for blending gasoline and alcohol in spark ignition engines. Energy Reports, 5, 221–230. doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.01.009
- Amine, M., Awad, E. N., Ibrahim, V., Barakat, Y. (2018). Effect of ethyl acetate addition on phase stability, octane number and volatility criteria of ethanol-gasoline blends. Egyptian Journal of Petroleum, 27 (4), 567–572. doi: https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2017.08.007
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Hanny Frans Sangian, Dini Lestari, Guntur Pasau, Gerald H. Tamuntuan, Arief Widjaja, Ronny Purwadi, Silvya Yusnica Agnesty, Bayu Sadjab, Messiah Charity Sangian, Ramli Thahir
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
