Автомобильные бензины

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Технологический институт

Кафедра «Товароведения и технологии продуктов питания»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автомобильные бензины

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Студентка гр. ТНТ-09

Сабанина Е.А.

Проверил:

Дрогалев В.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тюмень 2012

Автомобильные бензины.

Бензины автомобильные представляют собой смесь углеводородов различного строения, преимущественно С₄-С₁₂, с температурой кипения 30-205°С и плотностью 0,70-0,78 г/см³. Они получаются смешением прямогонного бензина и продуктов вторичной переработки фракций прямой перегонки, например каталитического крекинга керосино-газойлевых и тяжелых дистиллятных фракций, каталитического риформинга бензиновых фракций коксования, алкилирования и т.д. Выпускают бензины летние, зимние, этилированные и неэтилированные.

Это прозрачная маловязкая жидкость со специфическим запахом, она быстро испаряется, не растворяется в воде и при соответствующих условиях сгорает без остатка.

Производство  автобензина в РФ по состоянию  на 2006 г. составило 34,37 млн. т/год. В них доля высокооктановых бензинов 53,3%. В России с 2003 г. полностью прекращена выработка и применение этилированных автобензинов. Объем экспорта в 2006 составил 6302, 2 тыс. тонн, объем импорта - 7,4 тыс. тонн.

Базовой эксплутационной  характеристикой и одновременно основным ценообразующим параметром автомобильного бензина является его детонационная стойкость, выраженная октановым числом. Именно октановое число автомобильного бензина и рядом стоящая соответствующая цена за один литр в первую очередь интересует водителя при въезде на АЗС.

 Детонационная стойкость. Это показатель  бензинов должен обеспечивать бездетонационную работу двигателей в самых напряженных режимах. Детонационная стойкость топлива определяет его способность противостоять нарушению нормального протекания сгорания в двигателе, возникающего в результате взрывного сгорания и образования детонационных и ударных волн. Чем выше детонационная стойкость, тем эффективнее и экономичнее работает двигатель автомобиля. При детонационном сгорании топлива скорость распространения пламени примерно в 100 раз превышает скорость распространения пламени при нормальном сгорании. Сильная детонация приводит к перегреву двигателя, прогоранию колец, поршней и клапанов, разрушению подшипников и т.д.

Детонационное горение определяется химическим составом топлива, т. е. его склонностью к образованию пероксидов. Наиболее детонационно стойкими являются ароматические углеводороды, причем с увеличением длины боковых алкильных цепей в них снижается детонационная стойкость.

К ароматическим  углеводородам по детонационной  стойкости приближаются изоалканы, причем, чем они разветвленнее, тем выше эта стойкость.

Нафтеновые  углеводороды занимают промежуточное  положение, и для них, как и для ароматических углеводородов, увеличение алкильных цепей уменьшает детонационную стойкость, а разветвление этих цепей — увеличивает. Олефины по детонационной стойкости близки к нафтенам. Уменьшение длины цепи увеличивает их стойкость.

Мерой детонационной  стойкости топлива является октановое число (ОЧ) по условно принятой шкале. В этой шкале за 100 принята детонационная стойкость изооктана (2,2,4-триметилпентана) С₈Н₁₈, а за 0 принята детонационная стойкость н-гептана С₇Н₁₆.

Октановым числом испытуемого бензина называют количество изооктана (в % об.) в его смеси с н-гептаном (эталонная смесь), при котором детонационная стойкость такой смеси эквивалентна детонационной стойкости испытуемого бензина в стандартных условиях испытания.  Существует три стандартных метода определения детонационной стойкости автомобильных бензинов.

Исследовательский метод  определения октанового числа (ГОСТ 8226—82) состоит в том, что детонационную стойкость испытуемого бензина сравнивают с детонационной стойкостью эталонной смеси подбором соотношения в ней изооктана с гептаном. Сравнительное испытание проводят на стандартной одноцилиндровой установке УИТ-65, позволяющей изменять степень сжатия, а начало детонации фиксировать электронным датчиком. Испытание проводят с частотой вращения вала двигателя 600 ± 6 об/мин с постоянным углом опережения зажигания 13°, при температуре воздуха, поступающего в карбюратор, 52 ± 1 °С. Получаемое исследовательским методом октановое число (ОЧ_И) соответствует относительно мягким условиям работы двигателя (городская езда автомобилей с небольшими нагрузками).

Моторный метод определения  октанового числа (ГОСТ 511—82) реализуют также на установке УИТ-65 и определяют сравнением детонационных стойкостей бензина с эталонной смесью, состав которой подбирают в процессе испытания; по содержанию в ней изооктана находят искомое октановое число. Однако условия испытания в этом случае жестче: частота вращения вала 900 ± 9 об/мин, угол опережения зажигания от 26 до 15°, температура воздуха на входе в карбюратор 50 ± 5 °С, а температура ТВС на входе в цилиндр 149 ± 1 °С.

Полученное этим методом  значение октанового числа (ОЧ_М) соответствует работе двигателей с повышенной нагрузкой (загородная езда нагруженных автомобилей) и всегда ниже, чем ОЧ_И.

Разность ОЧ_И- ОЧ_М называют чувствительностью бензина. В зависимости от химического состава бензинов она составляет от 1-2 до 8-12.

Методы детонационных испытаний полноразмерных серийных двигателей в стендовых и дорожных условиях по ГОСТу 10373—75 значительно сложнее исследовательского и моторного  методов, требуют больших трудозатрат и расхода эталонных смесей, поэтому они предназначены для квалификационной оценки серийных двигателей или для определенных исследований параметров их работы.

По результатам определения  этими методами октанового числа  строят серию графиков его зависимости  от важнейших параметров двигателя — угла опережения зажигания, частоты вращения вала, мощности двигателя и др.

Для прямогонных  бензинов предложена формула:

ОЧ_М= 250,9-281ρ₄²⁰,

где ρ₄²⁰— относительная плотность бензина.

Для таких же прямогонных  бензинов с концом кипения до 200 °С:

ОЧ_М =100А + 70Н + 50ИП  -12НП

где А, Н, ИП и НП — массовые доли ароматических, нафтеновых, изопарафиновых и н-парафиновых углеводородов в бензине.

Существует  также расчетный метод, основанный на хроматографическом анализе бензина.

Достоинство расчетных методов состоит в  том, что они не требуют для анализа больших количеств бензина, что важно при проведении лабораторных исследовательских работ. Недостаток их — в большой погрешности, достигающей иногда 10 % и более.

Высокая детонационная  стойкость товарных автобензинов достигается  тремя способами. При первом способе в качестве базовых бензинов применяются наиболее высокооктановые вторичные продукты переработки нефти или же увеличивается их доли в товарных бензинах.

Второй способ предусматривает  широкое использование высокооктановых  компонентов, вовлекаемых в товарные бензины, - ароматических и изопарафиновых углеводородов.

Третий способ состоит  в применении антидетонационных  присадок. В настоящее время широко используют все три направления  повышения детонационной стойкости.

Наиболее эффективным  и экономически выгодным, а 
потому широко применяемым является способ использования 
антидетонаторов.

Кроме детонационной  стойкости автомобильных бензинов к важнейшим детонационным характеристикам  относятся: фракционный состав, давление насыщенных паров, плотность, содержание серы, водорастворимых кислот и щелочей, фактических смол, соединений свинца, железа, марганца.

До недавнего  времени основная масса автомобильных  бензинов в России вырабатывалась по ГОСТ 2084-77 и ТУ 38.001165-97 (заменен в 2003 году). В зависимости от октанового числа этот ГОСТ предусматривал пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для остальных - по исследовательскому. По ТУ вырабатывались марки А-80, А-92 и А-96 с октановыми числами по исследовательскому методу. Эти бензины в основном предназначались для поставки на экспорт.

Основная  масса автомобильных бензинов в  настоящее время вырабатывается по ГОСТ Р 51105-97, применение которых обеспечивает надежную эксплуатацию автомобилей с нормами Евро-2 по токсичности отработавших газов. По этому ГОСТу выпускаются автобензины марок: Нормаль-80, Регуляр-91, Регуляр-92, Премиум-95 и Супер-98.

В последние  годы автомобильный парк страны пополняется  современными импортными машинами, удовлетворяющими требованиям Евро-3 и Евро-4, эксплуатация которых требует применения соответствующих топлив. В связи с этим возникает необходимость организации промышленного производства бензинов для автомобилей класса Евро-3 и Евро-4.

Таблица 

Характеристика  неэтилированных автомобильных  бензинов (ГОСТ Р 51105-97)

Показатели	Нормаль - 80	Регуляр - 91	Премиум -95	Супер – 98	Метод испытаний
Октановое число, не менее -моторный  метод -исследова-тельский  метод	76,0     80,0	82,5     91,0	85,0     95,0	88,0     98,0	ГОСТ 511-82 ASTM D 2700 ИСО 5163-90   ГОСТ 8226-82 ASTM D 2699-94 ИСО 5164-90
Содержание  свинца, г/дм3, не более	0,010	0,010	0,010	0,010	ГОСТ 28828-90 ASTM D 3237-90 EN 237
Содержание  марганца, мг/дм3, не более	50	18	-	-	по п. 7.2 ГОСТ Р 51105-97 ASTM D 3831-94
Содержание  фактических смол, мг/100см3, не более	5,0	5,0	5,0	5,0	ГОСТ 1567-83 ASTM D 381-94 EN 5
Индукционный  период, мин, не менее	360	360	360	360	ГОСТ 4039-88 ASTM D 525-95 ИСО 7636-94
Массовая  доля серы, %, не более	0,05	0,05	0,05	0,05	ГОСТ  Р 50442-92 ASTM D 1266-91, 2622-94, 4294-90; ИСО 8754-92
Объемная  доля бензола, %, не более	5	5	5	5	ГОСТ 29040-90 ASTM D 4420-94, 3606-92, 4053-91 EN 238
Испытание на медной пластине	Выдерживает, класс 1	Выдерживает, класс 1	Выдерживает, класс 1	Выдерживает, класс 1	ГОСТ   6321-92 ASTM D 130-94, ИСО 2160-85
Внешний вид	Чистый, прозрачный	Чистый, прозрачный	Чистый, прозрачный	Чистый, прозрачный	По п. 7.3 ГОСТ Р51105-97
Плотность при 15˚С,  кг/м3	700-750	725-780	725-780	725-780	ГОСТ  Р 51105-97 ASTM D 1298-90, 5052-91 ИСО 3675-93, 3838-83

Нормативной базой для выпуска таких автобензинов являются ГОСТ Р 51866-2002 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия», являющийся аутентичным переводом EN 228:1999 (Евро-3) и ТУ 38.401-58-350-2005 на бензины для автомобилей класса Евро-4. По ГОСТу предполагается выпускать автобензины марок Регуляр Евро-92, Премиум Евро-95 и Супер Евро-98, а по ТУ - Регуляр Евро-92/4, Премиум Евро-95/4 и Супер Евро-98/4. Технология производства бензинов для автомобилей, отвечающих требованиям Евро-3 и Евро-4, должна обеспечить нормы на содержание в них серы не более 150 и 50 ррm, ароматических углеводородов не более 42 и 35% об. соответственно. Кроме того, некоторые производители продвигают на рынок свои марки автобензинов, отвечающие требованиям Евро-3 и Евро-4. Так ОАО «ЛУКОЙЛ» в 2006 году начало производство новых автомобильных бензинов с улучшенными эксплуатационными свойствами под брендом «ЭКТО» (экологическое топливо): «ЭК-ТО-92» и «ЭКТО-95». Новые автомобильные бензины «ЛУКОЙЛа» -«ЭКТО» по своим свойствам соответствуют стандартам Евро-3 и превышают требования государственных стандартов. Для улучшения эксплуатационных свойств в новые автомобильные бензины «ЛУКОЙЛа» дополнительно вводится многофункциональный пакет присадок, способствующий улучшению моющих, антикоррозионных и других свойств.

Практика  получения брендовых (фирменных) топлив путем добавления на нефтебазах присадок в базовое топливо является общепризнанной в странах Западной Европы. По данной технологии работают такие компании как Shell, BP, Neste, Teboil и многие другие.

«ЛУКОЙЛ»  получил допуск на использование  присадок на территории РФ, сертификат соответствия на присадки, гигиенический сертификат, а также паспорт безопасности вещества (материалов). Испытания автобензинов «ЭКТО» провело ЗАО «Нами-Хим».

Компания «ТНК-ВР» объявила о запуске в продажу нового неэтилированного бензина ВР Ultimate с октановым числом 95 и 98, реализация которого началась с 2006 г. на всех автозаправочных комплексах ВР. ВР Ultimate содержит значительно меньше основных компонентов загрязнения окружающей среды. В нем содержится меньше серы, чем в обычном бензине, что позволяет сократить серные выбросы в атмосферу на 66%.

По октановому числу российские бензины достигают  таких же показателей, как в Европейском Союзе.

Но следует  подчеркнуть, что российские автобензины  в настоящее время не полностью соответствуют европейским стандартам по ряду показателей.

Например, из табл. 1 видно, что по российскому  ГОСТу допустимое содержание бензола 5%, однако по стандартам Евро - 4 - 1%; серы -0,05%, тогда как в ЕС - 0,005%; ароматики - 55%, а в ЕС - 30%.