Содержание
Состав бензина, физические и химические свойства
В качестве топлива для большинства легковых автомобилей применяется бензин. Это смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 градусов Цельсия. Помимо углеводородов в составе бензина имеются примеси, содержащие азот, серу и кислород.
В зависимости от количества тех или иных соединений автомобильный бензин делится на разные марки, имеющие несколько различные эксплуатационные свойства:
- АИ-92;
- АИ-95;
- АИ-98.
С ужесточением экологических требований бензины, имеющие более низкое октановое число, такие как А-76 или АИ-80, а, следовательно, более «грязный» химический состав, в настоящее время не производятся.
Содержание
- Основные свойства
- Октановое число
- Химическая стабильность
Основные свойства
Основные свойства бензина – его химический состав, способности к испарению, горению, воспламенению, образованию отложений, а также коррозионная активность и стойкость к детонации.
Физико-химические свойства бензина варьируются в зависимости от того, какие углеводороды и в каких пропорциях в нем содержатся. Температура замерзания бензина достигает –60 градусов по Цельсию, в случае применения специальных присадок можно понизить это значение до –71 градуса. Бензин активно испаряется при температуре выше 30 градусов, и с повышением температуры испарение происходит интенсивнее. Когда концентрация его паров в воздухе достигает 74 – 123 граммов на кубический метр, образуется взрывоопасная смесь.
Фракционный состав бензина напрямую влияет на эксплуатационные свойства. При производстве важно добиться правильного соотношения легких и тяжелых фракций, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточно высокую испаряемость при низких температурах, а с другой – не допустить перебоев в работе мотора из-за образования паровых пробок в топливопроводе, которые могут возникнуть вследствие интенсивного испарения большого количества легких фракций.
В связи с этим бензины, применяющиеся в местах с жарким климатом и в районе полярного круга, имеют разный химический состав для того, чтобы обеспечить необходимые эксплуатационные свойства.
Получить бензин можно несколькими способами: прямой перегонкой нефти и отбором определенных фракций (такой способ применялся в начале эры автомобилизации), в середине прошлого века стали применять крекинг и риформинг. Основная составляющая бензина, полученного путем прямой перегонки, – цепочки алканов. При крекинге и риформинге они преобразуются в разветвленные алканы и ароматические соединения.
Два последних способа позволяют получить высокооктановое топливо марок АИ-92, 95 и выше.
Октановое число
Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:
- моторный (А)
- исследовательский (АИ)
а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).
Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации.
Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.
Это значение очень важно, поскольку детонация приводит к быстрому разрушению цилиндро-поршневой группы. Объясняется это скоростью распространения фронта пламени – до 2,5 км/с, тогда как в нормальных условиях пламя распространяется со скоростью не более 60 м/с.
Чтобы повысить антидетонационные свойства, можно либо добавить присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец), либо изменить фракционный состав при получении.
Первый способ получает с легкостью получить из бензина АИ-92 АИ-95, или 98, однако в настоящее время от него отказались. Поскольку, хотя такие присадки значительно повышают эксплуатационные свойства топлива и имеют низкую себестоимость, они так же весьма ядовиты и на экологию оказывают куда более губительное воздействие, чем чистый бензин, а также разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля (температура сгорания этилированного бензина выше, чем у неэтилированного, в результате керамические элементы нейтрализатора попросту спекаются, и устройство выходит из строя).
В качестве присадок могут быть использованы и другие соединения, менее токсичные, такие как этиловый спирт или ацетон. Например, если добавить 100 мл спирта в литр бензина АИ-92, то октановое число увеличится до 95. Однако применение таких присадок экономически невыгодно.
Химическая стабильность
Рассматривая химические свойства бензина, следует основной упор сделать на то, насколько долго состав углеводородов останется неизменным, поскольку при длительном хранении более легкие соединения испаряются, и эксплуатационные свойства сильно ухудшаются.
Особенно остро эта проблема стоит в том случае, если из топлива с меньшим октановым числом (например, АИ-92) получили бензин более высокой марки (АИ-95) путем добавления в его состав пропана или метана. Их антидетонационные свойства выше, чем у изооктана, но и испаряются они очень быстро.
Государственный стандарт требует, чтобы химический состав бензина любой марки, будь то АИ-92, 95 или 98 оставался неизменным не менее пяти лет при соблюдении правил хранения. Однако на деле зачастую даже только что купленное горючее уже имеет октановое число ниже заявленного (например, не 95, а 92). Виной тому недобросовестность продавцов, добавляющих сжиженный газ в резервуары с топливом, срок хранения которого истек, и состав не соответствует ГОСТу. Как правило, к одному и тому же бензину добавляют разное количество газа, чтобы получить октановое число, равное 92 или 95. Очевидным подтверждением подобных ухищрений служит сильный запах газа на АЗС. Вполне вероятно, что эксплуатационные свойства такого бензина заметно ухудшатся прямо на глазах, до того времени, как опустеет топливный бак.
Химический состав — бензин — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Химический состав бензинов весьма различен и зависит от природы нефти, из которой он получен.
[1]
| Изменение оптической плотности бензинов и содержания в них меркаптановой серы в зависимости от времени окисления ( опыты проводились на фракции 130 — 170 С бензина каталитического крекинга с 0 05 % S при ПО С.
[2] |
Химический состав бензинов определяется качеством сырья и технологией их получения.
[3]
| Точность лабораторного определения октановых чисел.
[4] |
Химический состав бензина оказывает значительное влияние практически на все его качественные показатели, но здесь будет рассмотрено, и то кратко, влияние на октановые числа или детонационную стойкость.
[5]
Химический состав бензинов оказывает значительное влияние на общее количество образующихся при сгорании в двигателях токсичных веществ, степень превращения их на катализаторе в нейтрализатор и, следовательно, на состав продуктов сгорания.
[6]
Химический состав бензина и его физико-химические и эксплуатационные свойства во многом зависят от исходного сырья, из которого получен бензин, и от технологии его производства.
[7]
Химический состав бензина не может значительно влиять на протекание сгорания в двигателе. Это означает, что возможные колебания химического состава бензина при существующих методах нефтепереработки вряд ли могут дать значительные колебания скорости горения, если не переходить от чисто парафинового топлива к чисто ароматическому, что очень редко бывает на практике.
[8]
Изменение оптической плотности бензинов и содержания в них меркаптановой серы в зависимости от времени окисления ( опыты проводились на фракции 130 — 170 С бензина каталитического крекинга с 0 05 % S при 110 С.
[9] |
Химический состав бензинов определяется качеством сырья и технологией их получения.
[10]
Химический состав бензинов крекинга определяет их свойства: стабильность и октановые числа.
[11]
Химический состав бензинов каталитического крекинга определяет их высокие антидетонациоппые свойства на бедной и особенно на богатой смесях, сохранение этих CFOUCTB в широком пределе температур выкипания бензина и хорошие пусковые свойства. Поэтому бензины каталитического крекинга могут отбираться с максимально допустимой для авиабензинов температурой перегонки 97 5 % бензина, и исправление их свойств при помощи компонентов сводится лишь к некоторому улучшению октанового числа.
[12]
Химический состав бензинов умеренно глубоких форм крекинга зависит от природы исходного сырья. При крекинге под давлением и при деструктивной гидрогенизации из сырья, богатого нафтзнами, получаются бензины с более высоким содержанием нафтшовых и ароматических углеводородов.
Содержание нафтеновых углеводородов в крекинг-бензинах значительно меньше. Бензины парофазного и каталитического крекинга более ароматизированы, чем бензины крекинга под давлением. Содержание парафиновых углеводородов довольно высокое в бензинах всех систем крекинга, кроме нарофазных бензинов и легкого масла пиролиза.
[13]
Влияние химического состава бензинов на состав отработавших газов исследовано очень мало, а имеющиеся данные противоречивы. В опытах на одноцилиндровом двигателе показано [48], что при сгорании изооктана и диизобутилена содержание олефиновых углеводородов в отработавших газах значительно больше, чем при сгорании толуола. Добавление в толуол 25 % — — гептана приводит к тому, что концентрации этилбензола, стирола и диметилацетилена в отработавших газах возрастают соответственно в 1 9; 1 9 и 2 1 раза.
[14]
Влияние химического состава бензинов на состав отработавших газов исследовано очень мало, а имеющиеся данные противоречивы.
В опытах на одноцилиндровом двигателе показано [48], что при сгорании изооктана и диизобутилена содержание олефиновых углеводородов в отработавших газах значительно больше, чем — при сгорании толуола. Добавление в толуол 25 % — н-гептана приводит к тому, что концентрации атилбензола, стирола и диметилацетилена в отработавших газах возрастают соответственно в 1 9; 1 9 и 2 1 раза.
[15]
Страницы:
1
2
3
4
| 21 февраля, 2005 г. | ||||||
ЧТО ЭТО ЗА МАТЕРИАЛ? | ||||||
| БЕНЗИН Большинство людей не задумываются о топливе для автомобилей, но это довольно сложная смесь углеводородов | ||||||
| СТИВ РИТТЕР | ||||||
Поскольку в прошлом году цена на бензин в США достигла рекордного уровня, некоторые люди, возможно, стали больше интересоваться тем, что именно они заправляли в свои автомобили. Звучит несложно, но на самом деле бензин довольно сложен и состоит из нескольких сотен соединений. Состав бензина может широко варьироваться в зависимости от спецификаций смешивания, требуемых для разных регионов в зависимости от климата и экологических норм. Хитрость, как выразился один источник, заключается в том, чтобы разработать бензин, который «не вызывает детонации двигателей, не вызывает паровых пробок летом, но легко заводится зимой, не образует смол и отложений, сгорает чисто, не образуя копоти или остатков, а также не растворяет и не отравляет автомобильный катализатор или владельца». Сырьем для бензина, по крайней мере, на данный момент, является сырая нефть, которая может содержать до 100 000 соединений, начиная от метана и заканчивая соединениями с 85 атомами углерода. Несколько процессов нефтепереработки следуют за дистилляцией для производства компонентов смешивания, используемых для производства бензина. Некоторые из более тяжелых фракций подвергаются каталитическому крекингу с псевдоожиженным слоем для расщепления более крупных соединений на более мелкие соединения, обычно разветвленные алканы. Гидрокрекинг — это несколько иной процесс, при котором к ненасыщенным углеводородам добавляется водород при их крекинге. Каталитическая десульфурация и деазотирование используют водород для удаления серы и азота, обычно из ароматических соединений. Другие реакции, обычно проводимые с нафтовой фракцией, включают дегидрирование, деалкилирование, циклизацию и изомеризацию. При последовательном проведении эти реакции в совокупности известны как риформинг, а продукт, называемый риформатом, богат ароматическими соединениями и разветвленными алканами. Алкилирование, противоположное крекингу, представляет собой каталитический процесс, при котором алкан присоединяется к олефину, например изобутан к пропилену или бутену. Продукт, называемый алкилатом, в основном представляет собой смесь триметилпентанов и диметилгексанов. Реакции полимеризации также используются для соединения пропенов и бутенов с образованием пентанов и гексанов. Бензин в США обычно представляет собой смесь прямогонного бензина, риформата, алкилата и некоторого количества бутана. Приблизительный состав: 15 % C 4 C 8 алканов с прямой цепью, от 25 до 40 % C 4 C 10 алканов с разветвленной цепью, 10 % циклоалканов, менее 25 % ароматических соединений (бензол менее 1,0). Двумя важными показателями для бензина являются давление паров по Рейду и октановое число. Бензин должен быть достаточно летучим, чтобы испаряться и смешиваться с воздухом для сгорания, но одна проблема заключается в том, что давление паров может повышаться или понижаться при изменении температуры или высоты. Если давление пара слишком высокое, может возникнуть паровая пробка, препятствующая протеканию бензина; если он слишком низкий, двигатель может плохо работать в холодную погоду. Одним из способов регулирования давления пара является добавление большего или меньшего количества бутана. Октановые числа являются важным компонентом бензина, поскольку они помогают обеспечить более плавное сгорание в цилиндрах автомобиля и предотвращают детонацию. Стук — стук, иногда слышимый в двигателе, — вызван неравномерными волнами давления внутри цилиндра, возникающими из-за неравномерного сгорания. Неконтролируемый стук может привести к поломке головок цилиндров или поршней и выходу двигателя из строя. В 1920-х годах было обнаружено, что алканы с прямой цепью вызывают более сильную детонацию, чем алканы с разветвленной цепью, и для уменьшения детонации были введены тетраэтилсвинец и другие соединения. Производство тетраэтилсвинца было прекращено в США к 1986, отчасти потому, что опасения вызывала токсичность свинца для окружающей среды, но также и потому, что каталитические нейтрализаторы загрязнялись свинцом. Алкилат в значительной степени заменил тетраэтилсвинец в качестве усилителя октанового числа. Октановое число по исследовательскому методу (RON) и октановое число по моторному топливу (MON) — это две меры октановой активности, которые изменялись с течением времени. Они основаны на том, насколько хорошо двигатель работает в тестах с различными соотношениями 2,2,4-триметилпентана (изооктана) и н -гептана; чем выше число, тем лучше топливо ведет себя как изооктан, которому было присвоено октановое число 100. Поскольку рейтинги измеряются в разных условиях вождения, используется среднее значение RON и MON, известное как антидетонационный индекс. Каталитические нейтрализаторы были введены в автомобили в 1970-х годах, чтобы помочь уменьшить выбросы несгоревшего топлива, угарного газа и оксидов азота. Начиная с 1995 г., бензин с измененным составом, содержащий оксигенаты, такие как метил--трет--бутиловый эфир (МТБЭ) или этанол, был введен для обеспечения более полного сгорания в соответствии с национальными стандартами качества воздуха. Токсичность МТБЭ вызывает озабоченность, поэтому его использование постепенно прекращается. Бензин, соответствующий стандартам, можно получить, увеличив количество алкилата и не добавляя МТБЭ или этанол. Но федеральные правила, вероятно, по-прежнему будут требовать оксигенатов в некоторых областях. Наконец, несколько присадок используются для улучшения характеристик и стабильности бензина. К ним относятся антиоксиданты, дезактиваторы металлов, антикоррозионные присадки и ингибиторы коррозии, противогололедные присадки, противоизносные смазочные материалы, моющие средства и красители. В общем, бензин — самый важный продукт, выпускаемый нефтеперерабатывающим заводом. В США это сердце бизнеса нефтяной компании, и примерно половина каждого 42-галлонного барреля нефти превращается в бензин. Напротив, нефтеперерабатывающие заводы в Европе производят вдвое меньше газа на баррель, потому что дизельные автомобили более распространены. | ||||||
| Новости химии и техники ISSN 0009-2347 Copyright © 2005 |
В двух словах, бензин представляет собой смесь углеводородов от С 4 до С 12 , специально смешанную с несколькими присадками для удовлетворения потребностей автомобильных двигателей.
На нефтеперерабатывающем заводе некоторые из основных фракций сырой нефти, получаемые при начальной перегонке, представляют собой «легкие фракции», такие как пропан и бутан; прямогонный бензин, который в основном состоит из алканов С 5 и С 6 , более высококипящая часть которого иногда называется нафтой; керосин; дизельное топливо; топочный мазут; и смазочные масла. Есть также некоторые неперегоняемые остатки.
%), и 10% линейных и циклических алкенов.
. В США индекс обычно колеблется от 87 до 9.5, это цифры, которые вы видите на бензонасосе.
Бензин — Энергетическое образование
Energy Education
Меню навигации
ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
ИНДЕКС
Поиск
Рис.
1. Бензонасос с пятью октановыми числами, представленными пятью различными номерами на насосе. [1]
Бензин , также известный как бензин [2] — энергоемкое вторичное топливо, которое можно рассматривать как энергетическую валюту. Он используется для питания многих тепловых двигателей, и, что наиболее важно, он служит топливом для большей части автомобилей. Бензин производится, когда сырая нефть разбивается на различные нефтепродукты в процессе фракционной перегонки. Затем готовый продукт по трубопроводам распределяется по заправочным станциям.
Бензин необходим для работы большинства автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Из-за этого бензин является одним из наиболее широко используемых нефтепродуктов. Бензин составляет около половины всех используемых нефтепродуктов. Напротив, дизельное топливо составляло ~ 20%, а керосин (или реактивное топливо) ~ 8%. [3] Цены на бензин резко различаются по всему миру, и это влияет на стоимость эксплуатации автомобиля.
Кроме того, мировая экономика все больше переплетается с добычей нефти и ценами, что влияет на потребительскую корзину. [4]
Состав
Точный химический состав бензина варьируется в зависимости от его сорта или октанового числа, но в целом это смесь горючих углеводородов. Это октановое число описывает качество топлива, и значение основано на соотношениях двух соединений в бензине, в частности изооктана , соединения с той же химической формулой, что и октан, но с немного другой структурой и свойствами. и нормальный гептан . [5] Чем выше октановое число топлива, тем больше октановое число и выше качество топлива. Это более высокое качество топлива гарантирует, что воспламенение топлива происходит вовремя в результате искры от свечи зажигания, а не раньше в результате сжатия поршня.
В последнее время бензин смешивают с биотопливом, известным как этанол. В Канаде бензин с октановым числом 87 может содержать до 10% этанола, поскольку это самый высокий процент этанола, на котором может работать обычный автомобильный двигатель.
[6]
Кроме того, особый состав бензина обеспечивает высокую плотность энергии. Эта высокая плотность энергии делает бензин таким ценным топливом, поскольку относительно небольшой объем топлива может обеспечить большое количество полезной энергии.
| Плотность энергии (МДж/л) | 34,2 [7] |
| Плотность энергии (кВтч/гал) | 36,1 [8] |
| Удельная энергия (МДж/кг) | 44,4 [9] |
Воздействие на окружающую среду
Сжигание бензина является значительным источником антропогенного диоксида углерода (CO 2 ). Как и в случае сжигания любого ископаемого топлива, образование этого углекислого газа негативно влияет на климат Земли и способствует глобальному потеплению и изменению климата. Общее количество углекислого газа, выделяющегося при сгорании бензина, зависит от массы используемого топлива.
Таким образом, автомобиль, потребляющий меньше бензина, выбрасывает в окружающую среду меньше выбросов. Поэтому крайне важно проектировать автомобили как можно более экономичными, чтобы снизить затраты и ограничить выбросы. Повышение эффективности использования топлива (миль на галлон автомобиля) экономит деньги и снижает выбросы. Например, за 10-летний период вождение автомобиля с расходом топлива 30 миль на галлон вместо автомобиля с расходом топлива 24 миль на галлон позволяет сэкономить более 4000 долларов на топливе, при условии, что стоимость топлива остается неизменной на уровне 1,20 доллара за литр. Он также выбрасывает на 8000 кг меньше CO 2 .
Для получения дополнительной информации о выбросах CO 2 при сжигании углеводородного топлива нажмите здесь
Для дальнейшего чтения
- Ископаемое топливо
- Природный газ
- Сланец
- Нефтяной пласт
- Первичная энергия
- Или просмотрите случайную страницу
Ссылки
- ↑ «Пять октановых чисел на АЗС» от Первоначальный загрузчик был Bobak в en.
wikipedia — перенесено из en.wikipedia; передача была сделана пользователем: Matt.T.. Лицензия CC BY-SA 2.5 через Wikimedia Commons — http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gas_Station_Pump_Five_Octane_Ratings.jpg#mediaviewer/File:Gas_Station_Pump_Five_Octane_Ratings.jpg - ↑ Авторы этой энциклопедии канадцы, поэтому мы называем бензин бензином. Прошу прощения за наш региональный диалект.
- ↑ Агентство по охране окружающей среды. (10 апреля 2020 г.). Каковы продукты и использование нефти? [Онлайн]. Доступно: https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=41&t=6
- ↑ Тони Гринхэм. (21 июня 2015 г.) Экономика зависимости от нефти: стеклянный потолок на пути к восстановлению [онлайн]. Доступно: http://www.neweconomics.org/publications/entry/the-economics-of-oil-dependence-a-glass-ceiling-to-recovery.
- ↑ Петро-Канада. (29 июня 2015 г.). Октан и другие основы бензина [онлайн]. Доступно: http://retail.petro-canada.ca/en/independent/2069.
wikipedia — перенесено из en.wikipedia; передача была сделана пользователем: Matt.T.. Лицензия CC BY-SA 2.5 через Wikimedia Commons — http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gas_Station_Pump_Five_Octane_Ratings.jpg#mediaviewer/File:Gas_Station_Pump_Five_Octane_Ratings.jpg