Бензин – его качество, состав и свойства

Самое распространенное горючее для автомобилей и не только – бензин – топливная смесь, получаемая из нефти, имеет сложный состав, различается по множеству категорий и применяется с начала ХХ века. В настоящее время качество бензина в десятки раз улучшено в сравнении с первыми видами топлив, а производственные нормы, требования к составу регулируются условиями сразу нескольких ГОСТ и пересматриваются в соответствии с усилением экологической безопасности по спецификациям Европейского парламента и Совета. Тем не менее, автовладельцам по сей день приходится иметь дело с бензинами недостаточного качества. В обзоре обсуждаем, в чем опасность таких топливных смесей и как избежать нежелательных последствий заправки низкосортным бензином на сомнительных АЗС.

1. Состав и марки бензина

2. Как получают бензин

3. Требования к качеству бензина

4. Какие марки бензина продают на АЗС

5.  Присадки в бензин

6. Всегда ли нужны присадки для повышения октанового числа

7. Где покупать качественный бензин

Состав и марки бензина

У такого вида горючего всегда сложный, многокомпонентный состав – несколько тяжёлых и лёгких фракций нефти, кислосодержащие соединения, также отличаются пропорции углеводородов, примесей. Для определения качества бензинов применяется оценка их физико-химических свойств, но в любом виде бензин производят исключительно из нефти. К слову, происхождение нефти, расположение скважины, отчасти тоже влияет на производство конечного продукта. Например, практически любой состав отечественных месторождения «грешит» увеличенной концентрацией серы. Такая особенность сырья требует дополнительной очистки фракций: присутствие серы в готовом бензине, согласно международным эко-стандартам,  должно быть сведено к мизерным показателям.   

Производство бензина

Получение топлива из сырой нефти – это многоступенчатый сложный технологический цикл. Пропуская непосредственно добычу и транспортировку сырья на предприятие, началом изготовления бензина, как конечного продукта, можно считать снятие проб с нефти. 

Этот этап важен именно для получения информации об элементном и групповом составе, плотности нефти – присутствие в сырье различных соединений всегда непостоянно и обусловлено расположением скважин. После определения концентрации элементов, соединений, нефть направляется в производственный многоэтапный процесс очистки, перегонки, крекинга при высоких температурах, риформинга. Бензин с одним из октановых чисел получают после обработки смеси в газофракционирующей установке, где производится регулировка содержания изобутана, пропан-бутана в топливной смеси. 

Требования к качеству бензина

Поскольку применение высокотоксичных, с присутствием тетраэтилсвинца этилированных бензинов запрещено в России и в большинстве стран мира, параметры качества выдвигаются и оцениваются только в отношении неэтилированных марок горючего.   Характеристики химического и фракционного состава бензина, полученного в процессе многоступенчатой переработки, указаны в трех ГОСТах и одном ТУ (№0251-001-12150839-2015). К параметрам качества автомобильных, мотоциклетных бензинов выдвигаются требования с учётом октанового числа топлива:

• 
  ГОСТ 2084-77 – межгосударственный документ для стран СНГ, на территории РФ его действие распространяется только на бензин АИ-76;

• 
  ГОСТ Р 51105-97 – для марок бензина Нормаль-80 и Регуляр-92, более знакомых под обозначениями АИ-80 и АИ-92, стандарт на основе европейского EN 228-1993;

• 
  ГОСТ Р 51866-2002 – для бензинов с октановым числом 95 и 98, Премиум Евро-95 и Супер Евро-98, включая их виды, документ адаптирован по EN 228-2004. 

Общие технические требования и разбивка по классам для всех составов бензинов определены в ГОСТ 32513-2013. Этим регламентом можно пользоваться при оценке новых марок бензина, например, ЭКТО-100 (Pulsar 100, Ultimate 100 или АИ-100), а также спортивных разработок 100+ с октановым числом, не менее 102 (С-102) и 105. Топливо двух последних видов рекомендуется для гоночных авто, суперкаров, гибридных моторов, такие бензины в повседневном применении пока не популярны.  

Подробнее о составе бензинов с разным октановым числом, об эффективности топлива и параметрах качества относительно разных конструкций двигателей и КПП:

Какие марки бензина продают на АЗС

Самая известная и распространенная система категоризации топлива – по октановому числу. Параметр указывает на сопротивляемость бензина к детонации при определенной степени сжатия в камере сгорания. Чем выше бензин имеет октановое число, тем выше и степень сжатия, а значит, и двигатель должен работать плавнее, равномерно сжигая топливно-воздушную смесь. 

Октановое число для любых бензинов определяется лабораторно, исследовательским и моторным методом, с помощью профессиональных установок, позволяющих имитировать режим поездки «город» (исследовательский метод, при небольших оборотах мотора), а также при максимальной нагрузке на двигатель (моторный метод).   

В уже перечисленных ГОСТах указаны все официальные марки для бензинов с разным октановым числом. Начиная с апреля 2003 года, на российских АЗС автовладельцам доступны бензины 4 марок (согласно №34-ФЗ от 22.03.2003): 

• 
  АИ-80 – он же А-76, Н-80 или бензин Нормаль-80 в тексте ГОСТ Р 51105-97;

• 
  АИ-92 – в документе указан, как Регуляр-92;

• 
  АИ-95 – в ГОСТ Р 51866-2002 этот бензин именуется, как Премиум-95, Премиум-Евро-95;

• 
  АИ-98 – согласно тому же ГОСТ это Супер-98 или Супер-Евро-98. 

Кроме того, в наименовании бензинов указывается класс экологической безопасности – чем больше цифра, тем благоприятнее для окружающей среды состав продуктов отработки топливно-воздушной смеси. Полностью обозначение бензина выглядит и расшифровывается так: 

Экологические классы бензинов К1, К2 и К3 в России или запрещены, К4 не производится или практически выведено из обращения, а о том, какое топливо лучше, единого мнения не существует. Но всё же решение такого непростого для мотора и финансов вопроса стоит доверить производителю. На современных авто информация от минимальном октановом числе в рекомендуемом бензине размещена на внутренней стороне люка бензобака. 

Не для всех моторов самое высокое октановое число бензина будет означать наилучшую работу клапанов. Бензин рекомендуется выбирать по конструкции и мощности двигателя: высокооктановый АИ-95 не улучшит параметры ДВС со средними характеристиками, литражом, оборотами. И напротив: турбированным версиям двигателей, гибридным моделям рекомендуются виды бензинов с октановым числом от 98, включая спортивный состав топлива или искусственное увеличение параметра с помощью присадок – октан-корректоров.    

Подробно о самых распространённых заблуждениях в вопросе подхода к выбору бензина:

Присадки в бензин

Спорить о том, вредны или полезны специальные добавки к бензину, совершенно необязательно, список разрешенных, а значит безопасных для автомобиля добавок можно найти в регламенте таможенного союза ТР ТС 013/2011. Согласно информации в документе, бензин уже на этапе производства не может содержать такие соединения, как железо, свинец и марганец. Это же условие разумно применить и к выбору присадок для заливки к бензину непосредственно в баке автомобиля самостоятельно. 

Настороженно стоит отнестись к присутствию монометиланилинов (N-метиланилин), несмотря на то, что именно это химическое соединение является самым популярным для повышения антидетонационных свойств бензина. Октановое число такой присадки составляет 280 (по исследовательскому методу), но оптимизм автовладельцев заметно угасает при изучении негативного влияния N-метиланилина на состав бензинов. Недостаточно равномерное растворение любой такой присадки в бензине со временем приводит к образованию смолистых соединений и повышенной нагрузке, износу узлов и деталей двигателя. 

Как более дружелюбные по отношению к бензинам и мотору ТР ТС 013/2011 заявляет присадки на основе трет-бутилметиловых эфиров – МТБЭ. Соединения показывают октановое число в 115-135 по исследовательскому методу, и не является токсичным, способствуя в то же время равномерности сгорания топлива, уменьшению риска коррозии. 

Промышленное производство бензинов допускает ввод присадок, но смешивание разных фракций должно осуществляться контролируемо, на специальных установках, которые и позволяют добиться равномерной консистенции конечного продукта.   

Всегда ли нужны присадки для повышения октанового числа

КПД и мощность мотора не улучшатся, если на АЗС покупается та марка бензина, которая соответствует характеристикам двигателя и рекомендациям производителя авто. В этом случае октан-корректоры не нужны. Их безосновательное применение может ухудшить экономичность ДВС. Вместо октаноповышающих соединений можно обратить внимание на катализаторы горения. 

Если на авто установлен двигатель, работающий под АИ-95 или АИ-98, а по стечению обстоятельств залить любой из этих бензинов возможности нет, октаноповышающая присадка нужна. Без корректора нарушается работа датчика детонации, срабатывая на опережение зажигания. Это может привести в лучшем случае к снижению мощности мотора, а при неблагоприятном прогнозе к прогоранию поршней, детонации и выходу двигателя из строя. 

Стоит учесть, что на рынке автомобильного топлива присутствуют нечистоплотные продавцы бензина, расценивающие предупреждения на применение нежелательных присадок, как безграничное разрешение подобных манипуляций. В итоге автовладельцы, не догадываясь о том, что заправляют бак бензином, разбавленным сторонними смесями, замечают неполадки в работе двигателя. 

Где покупать качественный бензин

Рекомендуется заливать бензин только на АЗС официальных производителей, имеющих достойную репутацию и крупные сети по всей стране. Такие станции всегда готовы предоставить паспорт качества и сертификаты на любую партию топлива. Найти ближайшую проверенную заправку, даже находясь в незнакомом городе, можно на карте АЗС, участвующих в программе организации сети надёжных компаний нефтегазовой сферы: производителей, поставщиков и ритейлеров ГСМ.

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

1. Основные свойства
2. Октановое число
3. 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:

1. моторный (А)
2. 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.

Что такое Бензин — Техническая Библиотека Neftegaz.RU

AИ-95

0

AИ-98

0

24 мая 2012 в 07:45

81278

Бензин – это самый важный продукт переработки нефти; из сырой нефти производится до 50% бензина.

Бензин (Gasoline) — это самый важный продукт переработки нефти. 

Из сырой нефти производится до 50% бензина, в тч:

• природный бензин, 
• бензин крекинг-процесса, 
• продукты полимеризации, 
• сжиженный нефтяной газ (СНГ),
• все продукты, используемые в качестве промышленного моторного топлива.

Каждому процессу переработки нефти предъявляются требования по количеству и качеству производимого бензина.

Промышленный бензин представляет собой смесь углеводородов в интервале точки кипения 30-200° C.

Некоторые бутаны, кипящие при температуре ниже 38° С, имеют высокое давление паров.

Углеводороды в бензине включают многие изопарафины, а также ароматические углеводороды и нафтены, а в бензине, полученном при крекинге, содержится от 15 до 25% олефинов.

Октановое число углеводородов снижается в следующем порядке: 

изопарафины > ароматические > олефины > нафтены > н-парафины.

Имеются различия между компонентами каждой из этих групп, зависящие от структуры молекул и точки кипения.

Различные компоненты дают свой вклад в октановое число бензиновых смесей.

Крекинг-бензины содержат значительный процент тех компонентов, при смешении которых образуется моторное топливо.

Однако их прямое использование во многих странах законодательно ограничивается, поскольку они содержат заметное количество олефинов, а именно олефины являются одной из главных причин образования фотохимического смога.

Классификация бензина

Бензин классифицируется по разным основаниям, включая интервалы температур кипения, октановое число, содержание серы.

Интервалы температур кипения

Большинство автомобильного бензина кипит в интервале 30-200° С.

50%-ная точка, т.е. температура, при которой кипит половина компонентов смеси и которая определяет состав смеси во время прогрева двигателя, а частично и при разгоне транспортного средства, располагается в пределах 98-104° С. 

Высокое содержание низкокипящих компонентов, таких как бутаны и пентаны, обусловливает исключительно высокое давление паров и в теплое время является причиной образования паровых пробок, когда газовые пузырьки препятствуют течению топлива по узким трубам двигателей и тепловых установок.

В то же время недостаток низкокипящих компонентов служит причиной трудностей запуска двигателя зимой. 90%-ная точка кипения бензина определяет время прогрева двигателя и эффективность использования топлива.

Октановое число

Октановое число — наиболее важная характеристика бензина.

Оно обычно определяется в одноцилиндровой стационарной установке, снабженной различными приборами для регистрации склонности к детонации.

Нормальный гептан (семь атомов углерода в линейной цепи) детонирует очень легко; для него принято нулевое октановое число.

Изооктан (восемь атомов углерода в разветвленной цепи) не детонирует до тех пор, пока не будут достигнуты экстремальные условия давления, температуры и нагрузки; для него произвольно установлено октановое число 100.

При испытании бензина с неизвестными детонационными свойствами его сравнивают со смесью гептана и изооктана, имеющей такую же способность к детонации, как и испытуемый бензин; октановое число бензина — это процентное содержание изооктана в такой смеси.

Октановое число, определенное таким образом, не всегда соответствует характеристике в многоцилиндровом двигателе в дорожных условиях при изменяющихся скоростях, нагрузках и ускорениях.  

В нефтяной промышленности используются 2 метода, делающие это сравнение более реальным: моторный метод и исследовательский метод.

Октановое число определяется как среднее из 2 таких определений.

Присадки

Практически весь бензин содержит различные присадки, в том числе ингибиторы смолообразования и небольшое количество красителя.

Законодательством многих промышленно развитых стран существенно снижен допустимый уровень соединений свинца в бензине (этилированный бензин, т.е. содержащий добавки тетраэтилсвинца, повышающие октановое число бензина, составляет менее 20% от всего бензина, вырабатываемого в США).

#Бензин
#переработка нефти
#моторное топливо
#октановое число

Последние новости

Новости СМИ2

Произвольные записи из технической библиотеки

Используя данный сайт, вы даете согласие на использование файлов cookie, помогающих нам сделать его удобнее для вас. Подробнее.

Формула бензина, физико — химические свойства

Горючая смесь, имеющая температуру кипения 33-205 градусов, называется бензином. Замерзает смесь при -72 градусах, а его теплотворная способность 10200 ккал/кг. Это продукт нефтяной промышленности, применяемый, как моторное топливо, бывает авиационным и автомобильным. Топливо обеспечивает стабильную, беспроблемную работу двигателя, показатель его испаряемости высокий. Молекулярный состав и строение бензина бывает разным, в зависимости от того, какие примеси добавляются к топливу, от этого зависит и его масса.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Состав бензина имеет множество компонентов. Они влияют на экологические показатели сырья и на его эксплуатационные свойства. Но нельзя составить одну химическую формулу, к примеру, для бензина АИ 95, производимого по всему миру.

Качество продукции будет зависеть от региона добычи, способа переработки нефти и различных добавок. Кстати, на рыночную цену топлива эти факторы тоже влияют. Скажем, сырье, добываемое в России, имеет низкое качество по сравнению с нефтью из Персидского залива или того же Азербайджана. Соответственно, на ее очистку и переработку уходят значительные средства, но все равно, конечный продукт имеет большую стоимость и низкое качество.

Не удивительно, что многие автолюбители задаются вопросом, каков же состав бензина, который они заливают в баки своих автомобилей? Ведь цена не всегда влияет на его качество. Именно химический состав бензина определяет качественные и технические характеристики.

Другие показатели. Октан – это ещё не всё!

С соотношением изооктана и гептана, влияющим на антидетонационные качества бензина, вроде всё ясно. От чего же ещё зависит эффективность сгорания топлива под названием «бензин»?

У сложных углеводородов, входящих в его состав, разная степень испаряемости и закипания, а эти показатели напрямую влияют на работу мотора. Качество бензина как раз и зависит от соотношения фракций, закипающих при разной температуре. Различия в составе всех АИ и Евро, таким образом, обусловлены процентным соотношением легко- и трудно- закипаемых фракций.

Для чего вводятся такие фракции в состав бензина? Если не вдаваться в тонкости термодинамики и процентного химического состава топлива, то картина складывается следующая:

• Закипающие при низкой температуре (от 27⁰С) служат для первичного воспламенения при пуске холодного двигателя;
• Кипящие до 100⁰С – для стабильной работы мотора при движении;
• Кипящие до 200 градусов на конечной стадии движения и при выключении мотора – чтобы он не продолжал работать даже при выключении зажигания за счёт того, что части двигателя раскалены (калильное зажигание).

Кроме того, различаются также и виды бензинов. Они бывают этилированные и неэтилированные. Вторые – без этилсвинцовых добавок. Но главное, пожалуй, отличие видов бензинов – это авиационные и автомобильные.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Преимущественно состав бензина включает в себя углеводороды. Но помимо них в самое востребованное топливо на планете входят:

1. сера;
2. азот;
3. свинец;
4. кислород.

Также к сырью добавляют различные присадки, улучшающие свойства конечного продукта. В зависимости от количества этих элементов топливо разделают на следующие виды:

1. АИ-92;
2. АИ-95;
3. АИ-98.

Цифры здесь означают октановое число, а буквы – метод определения этого показателя. То есть А – моторный, АИ – исследовательский метод. Чем выше число, тем ниже способность топлива к детонации. Соответственно, детали цилиндро-поршневой группы будут менее подвержены разрушениям.

То есть, чем выше октановое число, тем лучше качество бензина. С некоторых пор прекратилось производство топлива с октановым числом 76 и 80, так как значительно повысились требования к экологичности топлива и эксплуатационным свойствам при работе агрегатов.

При выборе бензина следует учитывать, что октановое число не влияет на процессы его сгорания внутри агрегата. Скорее, от данного показателя будет зависеть продолжительность его работы, и, конечно, уровень вредных выбросов в атмосферу.

Фракционный состав топлива зависит от содержания в нем тяжелых и легких углеводородов. В зависимости от этого, бензин применяется в широтах с холодным или жарким климатом.

Октановое число

Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

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.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА БЕНЗИНА

Физические свойства бензина напрямую зависят от фракционного состава. Способность к испарению – основной показатель, который учитывается при эксплуатации топлива в тех или иных климатических условиях. При производстве должно быть достигнуто оптимальное соотношение тяжелых и легких фракций. Топливо должно достаточно легко испаряться при нагревании, на этот показатель влияет количество легких фракций.

Тяжелые фракции обеспечивают нужную интенсивность испарения вещества. Если оптимальный показатель не будет достигнут, это может привести к образованию паровых пробок в топливопроводе, а значит двигатель будет работать с перебоями. Испарение происходит при нагревании вещества вследствие высоких температур внутри агрегата. А температура окружающей среды напрямую будет влиять на интенсивность испарения.

Видео в помощь – исследуем фракционный состав:

В чем отличия температуры горения и вспышки АИ-92?

Вспышка происходит от открытого огня, когда концентрация паров бензина достигает интервала 0,8–8 % по объему. Важно помнить, что горит именно паровоздушная смесь. Поэтому если концентрация бензина в воздухе меньше, то возгорания не произойдет по причине недостатка горючего вещества. Если же концентрация выше порогового значения, то для возгорания уже не будет достаточно кислорода.

Не стоит путать вспышку с самовоспламенением, при котором для детонации не нужен огонь.

Обычно температуру вспышки определяют лабораторным методом, при котором в емкость, расположенную над тиглем, наливают бензин. И начинают его нагревать. При каждом повышении температуры на 1 градус над емкостью зажигается источник пламени. Температуру вспышки фиксируют в момент, когда появляется огонь.

Вопреки расхожему мнению, температура горения бензина – это температура, которую создает топливо при сгорании. Она сильно зависит от того, в каких условиях горит бензин. Так, в двигателе температура достигает 900–1100 °С. В то время как при горении топлива на открытом воздухе она не превышает 900 °С.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ БЕНЗИНА

Всем известно, что данный вид топлива получают из нефти, но со временем требования к его качеству увеличиваются, а значит меняются способы переработки сырья. До середины прошлого века единственным методом получением конечного продукта была прямая перегонка нефти. Ее просто нагревали до определенных температур, таким образом отделяя различные фракции. Одним из продуктов такой переработки и был бензин. Но он имел достаточно низкие качественные показатели и октановое число не выше 80. Основная составляющая такого бензина – длинная цепочка алканов.

В середине прошлого века нашли новые способы переработки нефти, это крекинг и риформинг. Длинные молекулы алканов при такой переработке расщепляются на более короткие. Соответственно можно получить более легкие углеводороды. Результат такой переработки – бензин с более высоким октановым числом. При этом побочные продукты перегонки преобразуются в мазут и трансмиссионные масла. При прямой перегонке нефти их приходилось утилизировать, что приводило к значительным загрязнениям окружающей среды.

При работе двигателя на чистом топливе, с выхлопными газами в воздух выбрасывается меньшее количество токсичных веществ, а срок эксплуатации автомобиля значительно увеличивается.

Иногда применяются различные добавки к бензину, улучшающие его качество. К примеру – чистый спирт, который может преобразовать бензин марки 92 в 95. Но спирт быстро испаряется, и качество топлива снова падает. К тому же, этот способ достаточно дорогостоящий.

Правила транспортировки

Транспортировка большей части нефтепродуктов допускается всеми видами транспорта: автомобильным, железнодорожным, авиационным. Особые требования выдвигают к тарам – емкостям под нефтяные продукты. Они обычно изготовлены из алюминия с защитным внутренним слоем или стали. Емкости плотно закрывают крышкой с прокладкой, создаются все условия для полной герметичности. Тара должна быть обозначена соответствующей маркировкой – номер UN вещества, класс опасности. Бочки с горючим размещают вертикально и жестко фиксируют. Без оформления разрешения Минтранса и согласования маршрута допускается транспортировка 1000 литров бензина.

Цистерны автопоездов в обязательном порядке обозначают специальной маркировкой. Бензовоз должен быть оборудован заземляющим устройством. При необходимости транспортировки свыше 1000 литров горючего водитель обязан иметь при себе:

• маршрутный лист с указанным местом отправления и конечным пунктом;
• соглашение о перевозке опасных грузов;
• допуск к транспортировке грузов.

Доставкой взрывоопасных веществ, включая углеводородные смеси, могут заниматься обученные водители. У них должна быть медицинская справка. Документ подтверждает пройденный этап медицинского контроля. Компания-перевозчик обязательно должна располагать разрешением на перевозку опасных грузов внутри страны.

Оценка статьи:

Загрузка…

Бензин и его температура вспышки Ссылка на основную публикацию

КАКОЙ БЕНЗИН ЗАЛИВАТЬ В АВТОМОБИЛЬ

Данному вопросу и посвящена вся наша статья. Ведь дело не в том, какой состав бензина АИ 95, а в том, насколько он подходит автомобилю конкретной марки и модели. Состав бензина следует учитывать прежде, чем принять решение немного сэкономить на топливе и залить в бак материал с более низким октановым числом.

Но состав бензина 95 не подойдет к большинству новых авто, и даже ко многим относительно старым моделям. Повышенная способность к детонации будет приводить к разрушениям цилиндро-поршневой системы, а в дальнейшем – деталей двигателя. Хотя какое-то время автомобиль, возможно, и будет ездить на топливе АИ 92 точно так же, как и на 95-м бензине.

Определить какое октановое число является оптимальным для автомобиля довольно просто. На большинстве машин данное значение указано. Его можно увидеть на внутренней стороне крышки бензобака.

Если указано значение 95, то можно заливать топливо и с более высоким числом, но никак не меньшим. Состав бензина 92 не предназначен для нормальной работы систем такого авто.

СОСТАВ БЕНЗИНА «КАЛОША»

Многие полагают, что «Калоша» – народное название. На самом деле Калош – фамилия французского изобретателя, который и нашел способ отделения от нефти наиболее легких фракций. Данный вид бензина имеет самое высокое октановое число, потому некогда он применялся в качестве горючего для самолетов, так как его способность к воспламенению минимальная.

На сегодняшний день Калоша широко используется как растворитель для лакокрасочных изделий и для промывки деталей автомобиля. Иногда его заливают и в топливный бак автомобиля, если под рукой нет другого бензина, а до ближайшей заправки нужно проехать 100-200 метров. Машина будет идти на этом топливе, но злоупотреблять его применением не стоит, так как его состав может разъесть пластиковые и резиновые внутренние детали авто.

Виды горючего

Оно бывает разным. Но нефтепродукты и другое топливо легко поддаются воспламенению.

Классификация следующая:

Температура возгорания керосина и других продуктов отличается. Измерять ее достаточно сложно. Также разняться правила тушения. Твердыми материалами естественно пользуются для нагрева помещений люди, имеющие котел.

СОСТАВ БЕНЗИНА ЕВРО-5

Наконец и в нашей стране на автозаправочных станциях все чаще можно залить в бак бензин нового стандарта Евро-5. Многих водителей интересует вопрос, стоит ли переплачивать за топливо нового поколения, скажется ли его использование на работе агрегата.

Основное отличие этого вида топлива от обычного бензина марки 92 и 95 состоит в составе. Он имеет более легкие фракции, соответственно – высшее октановое число. Уже на четвертом-пятом заполнении бака можно почувствовать, что автомобиль стал более динамичным, наблюдается улучшенная приемистость при разгоне, снижается расход топлива, исключается коррозия двигателя и бензобака автомобиля. В целом, увеличивается срок службы агрегата.

Не нашли интересующую Вас информацию? на нашем форуме.

Физико-химические свойства бензина

основные характеристики бензина – petrolcards.ru

Бензином регулярно пользуется практически каждый автовладелец. Нефтеперерабатывающие компании и АЗС по всей стране предлагают большое разнообразие горючего. Оно различается составом, наличием присадок, физическими и химическими свойствами, маркировкой. 

Несложно заметить, что использование бензина разных марок обычно сразу же сказывается на работе двигателя и общих ходовых характеристиках авто. Но от правильного выбора топлива зависит не только скорость, но также надежность, безопасность и долговечность топливной и иных систем. 

Какие параметры следует учитывать и на что обратить внимание владельцам автомобилей с бензиновыми двигателями?

Виды и типы бензинов

На отечественных заправках представлен бензин разного типа. Топливо различается составом, чистотой и некоторыми другими параметрами. Все они обычно маркируются с учетом их основного показателя – октанового числа.  

Требованиями ГОСТ, ТУ и других нормативных документов в РФ предусмотрены следующие марки бензинов: А-72, А-76, А-80, АИ-91, А-92, АИ-93, АИ-95, А-96, АИ-98. Потребление низкооктанового топлива в последнее время существенно снижается, высокооктанового, наоборот, растет. Бензин А-72 сегодня практически не используется, так как просто нет техники, которая бы на нем работала.

Более современная классификация бензинов насчитывает шесть основных видов этого топлива с различным октановым показателем:

• Нормаль – АИ-80.
• Регуляр – АИ-92.
• Премиум – АИ-95.
• Супер – АИ-95+.
• Экстра – АИ-98.
• ЭКТО – АИ-100.

Раньше в некоторые марки бензина для увеличения октанового числа добавлялись этиловые соединения, что позволяло повысить физико-химические свойства топлива с минимальным ростом его стоимости. Сегодня официально производство этилированного топлива прекращено.

Также современная маркировка предполагает указание не только отечественных, но и европейских стандартов: Евро-4, Евро-5 и т. д. Поэтому полное наименование бензина обычно выглядит следующим образом «АИ-98-5». Это означает, что бензин автомобильный (А), его октановое число определено по исследовательскому методу (И) и составляет 98, а по экологическим стандартам топливо соответствует техническим регламентам «Евро-5».

Октановое число бензина

Если говорить про основные параметры топлива, то его октановый показатель – едва ли не самая важная характеристика. При работе двигателя внутреннего сгорания топливная смесь сжимается под высоким давлением и потом воспламеняется. Происходит ее расширение. Для безопасности, надежности работы, сохранности двигателя и его отдельных элементов – важно, чтобы сгорание бензина происходило в нормальном режиме – без детонации. Октановое число как раз определяет детонационную стойкость топлива, что особенно важно в бензиновых двигателях с высокой степенью сжатия. Чем более качественный бензин, тем выше его октановое число. Кроме того, этот параметр сказывается и на расходе топлива при движении.  

Высокооктановые бензины расходуются медленнее, что заметно нивелирует разницу в цене разного топлива.

Определяется октановое число бензина соотношением содержания изомеров октана в сравнении с количеством гептана в топливе. То есть в топливе АИ-92 содержание изооктана в смеси с гептаном составляет 92%. Следует отметить, что октановое число не определяет именно содержание, а вычисляется путем сравнения антидетонационных качеств конкретного бензина с эталонной смесью. Поэтому у некоторых специализированных видов топлива октановое число может быть больше 100. Это означает, что по устойчивости к детонации данный бензин превосходит чистый изооктан.

На показатели октанового числа влияет фракционный состав топлива (более подробно о котором мы расскажем далее). Чем больше в бензине легких фракций, тем он качественнее и безопаснее в плане детонационной составляющей. 

Также изменить октановое число топлива можно путем добавления в него различных присадок. Раньше широко использовались соединения на основе свинца и этила (например, тетраэтилсвинец). Их введение в состав бензина позволяет легко превратить АИ-92 в АИ-95. Но с 2003 года из-за высокого вреда, наносимого атмосфере и окружающей среде, от использования соединений свинца в составе бензина отказались.

Также повысить октановый показатель можно добавлением этилового спирта. Но такой метод экономически невыгоден, поэтому в промышленных масштабах не применяется. Еще один способ повышения октанового показателя – добавление в бензин ацетона. Часто в качестве присадок используются соединения пропана и метана, у которых более высокая детонационная устойчивость, чем у изооктана.

Химическая стабильность бензина

Еще один важный показатель в бензине, особенно актуальный для топлива с присадками, – его химическая стабильность. С одной стороны, добавление присадок – например, метана и пропана в бензин позволяет повысить его октановое число. Но эти элементы достаточно легкие и летучие, а потому испаряются с большей скоростью и при более низких температурах, чем основная фракция топлива.  

Нормативными требованиями установлено, что бензин должен сохранять свои физико-химические свойства в течение пяти лет – при условии соблюдения норм и правил хранения. Поэтому, если производитель вводит в топливо присадки с целью повышения его детонационной устойчивости, то должен использовать устойчивые химические соединения. В противном случае бензин довольно быстро потеряет свои качества.

На недобросовестность производителя или продавца указывает сильный специфический запах газа, который нередко присутствует на АЗС. Это значит, что метан и/или пропан, добавленные в бензин, активно испаряются, а само топливо заведомо не соответствует маркировке.   

Другие показатели топлива

Одним из важных показателей ГСМ является его фракционный состав. Бензин состоит из различных нефтепродуктов – легких и тяжелых углеводородов, входящих в состав топлива в разном количестве. Именно фракционным составом в первую очередь определяются основные физико-химические параметры и эксплуатационные свойства бензина, такие как летучесть, вязкость, температура замерзания. Чем больше легких фракций в топливе, тем лучше оно испаряется и тем ниже температура его замерзания. Поэтому в условиях сверхнизких температур и сурового северного климата обычно используются специализированные бензины пониженной вязкости и с низкой температурой застывания. Стоит такой бензин дороже обычного, но в некоторых случаях его использование – неизбежная необходимость.

Еще один важный фактор, определяющий экологическую безопасность бензина, – содержание различных примесей. В основном оценивается количество соединений серы и ароматических углеводородов в бензинах. Эти вещества при сгорании образуют ядовитые соединения, которые наносят вред не только окружающей среде, но и топливной и выхлопной системе автомобиля, а также жизни и здоровью людей.

Содержание опасных примесей в бензине регламентируется соответствующими нормативными документами. Оптимальным выбором сейчас является бензин с маркировкой Евро-5, который наряду с более высококачественным топливом Евро-6 сегодня применяется в большинстве европейских стран. В России же на бензин приняты и действуют экологические стандарты Евро-4 и Евро-5.

Среди основных параметров следует отметить и испаряемость, которая также зависит от фракционного состава бензина. Этот показатель важен для климатических условий, в которых эксплуатируется автомобиль с бензиновым двигателем. Так для холодной полосы важно, чтобы показатель испаряемости был высоким. В противном случае будут неизбежно возникать проблемы с запуском двигателя. В жарком климате, наоборот, высокая испаряемость – это угроза взрывоопасности.

Параллельно испаряемости существует еще один значимый показатель – давление насыщенных паров. Оно дает дополнительное представление о фракционном составе и испаряемости топлива. Чем выше это значение, тем больше вероятность образования газовых пробок в бензиновых двигателях, что также представляет опасность из-за вероятности воспламенения и взрыва.

Как выбирать бензин

Правильно подобранное топливо – залог долгой и эффективной службы авто. При выборе мы советуем прислушиваться к рекомендации производителя конкретного автомобиля (и, соответственно, бензинового двигателя). Если в руководстве указано топливо с октановым показателем 95, то лучше использовать именно АИ-95, а не 92-й или 98-й бензины. В таком случае вы сможете быть уверены в надежности и стабильности работы авто.

Еще один важный момент, на который стоит обращать внимание, экологические параметры бензинов. Стандарты Евро – 4, 5 или 6 – гарантия того, что вы сможете не только беспрепятственно выезжать на авто за границу, но и залог долгой службы двигателя, топливной и выхлопной систем автомобиля.
К сожалению, оценить, насколько качественный бензин в конкретной АЗС сложно. Как уже упоминалось выше, ключевым фактором, что свидетельствует о невысоком качестве топлива, является наличие сильного запаха газа на заправке. Таким бензином авто лучше не заправлять.

Для проверки качества можно приобрести бензин, налив его в прозрачную емкость. Топливо должно быть прозрачным с легким бледно-желтым оттенком без осадков и примесей. Если добавить в бензин марганцовку, то качественное топливо не окрасится в розовый цвет. Появление же оттенка говорит о том, что в бензин добавлена вода.

C&EN: ЧТО ЭТО ЗА МАТЕРИАЛ? БЕНЗИН

Бензин — Энергетическое образование

Energy Education

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

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 марки 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.

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

1. ↑ «Пять октановых чисел на АЗС» от Первоначальный пользователь, загрузивший Бобака из 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
2. ↑ Авторы этой энциклопедии — канадцы, поэтому мы называем бензин бензином. Прошу прощения за наш региональный диалект.
3. ↑ Управление 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
4. ↑ 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.
5. ↑ Петро-Канада. (29 июня 2015 г.). Октан и другие основы бензина [онлайн]. Доступно: http://retail.petro-canada.ca/en/independent/2069. aspx
6. ↑ Министерство природных ресурсов Канады. (21 июня 2015 г.). Факты о этаноловом топливе [онлайн]. Доступно по адресу: http://www.nrcan.gc.ca/energy/alternative-fuels/fuel-facts/этанол/3493.
7. ↑ Артур Номменсен. Список общих коэффициентов пересчета (Инженерные коэффициенты пересчета). ИОР Энергия.
8. ↑ Рейд Р. Харрисон. Проектирование маломощных схем, Лекция 1: Почему важно проектирование маломощных схем?[pdf]. Весна 2001 года.
9. ↑ Томас, Джордж. Обзор программы Министерства энергетики США по развитию систем хранения водорода [pdf]. Ливермор, Калифорния. Сандийские национальные лаборатории. 2000.

Что такое бензин и как его получают из сырой нефти

«Что такое бензин?» вопрос с очень коротким ответом: углеводороды. «Какие углеводороды содержатся в бензине?» — вопрос, требующий значительно более длинного ответа.

Углеводороды составляют большую часть вещества ископаемого топлива и биотоплива. Что еще более важно, углеводороды — это компоненты — вещества, — которые делают ископаемое топливо и биотопливо ценными. Углеводороды являются источником энергии в бензине, ископаемом топливе и биотопливе, которые воспламеняются, сгорают и горят: окисляются.

Бензин представляет собой смесь углеводородов, выделяющих энергию при окислении. Поскольку углеводороды выделяют энергию при насыщении кислородом, углеводороды являются самым ценным источником энергии на планете, по крайней мере, в настоящее время. И из всех ископаемых видов топлива бензин, безусловно, является наиболее широко потребляемым.

Типы ископаемого топлива, определяемые смесями различных углеводородов

Помимо того, что углеводороды являются источником энергии из ископаемого топлива, углеводороды также являются причиной существования различных типов ископаемого топлива. Так же, как существуют разные виды ископаемого топлива и биотоплива, существуют разные типы углеводородов. Качества каждой категории, класса и конкретного углеводорода определяют типы ископаемого топлива. Бензин, дизельное топливо, пропан, метан, топливо для реактивных двигателей, бункерное топливо, мазут, этанол и биодизель имеют различную комбинацию углеводородов.

Но хотя существуют разные категории, классы и конкретные углеводороды, каждый углеводород состоит только из двух типов атомов.

Как следует из названия, углеводороды состоят из связей между атомами водорода и углерода. Связи между углеродом и водородом определяют категорию, класс и тип углеводородов. То же самое относится и к числу связей атомов углерода и водорода в молекуле или молекулярной цепи.

Точно так же, как различные комбинации углеводородов определяют тип топлива, различные комбинации углеродных и водородных связей определяют типы углеводородов.

Тип ископаемого топлива, определяемый по размеру углеводородов и соотношению углерода и водорода

Категория, класс и комбинация углеводородов определяют тип ископаемого топлива. Тип ископаемого топлива является мерой двух квалификаторов: массы топлива и плотности топлива. Вес топлива и плотность топлива являются разными измерениями качества топлива, и как вес топлива, так и плотность топлива являются следствием одной переменной с двумя переменными.

Во-первых, вес и плотность топлива зависят от размера молекулы углеводорода. В более широком смысле структура молекулы углеводорода цепи играет роль веса и плотности. Размер, длина и структура углеводородов определяют вес и плотность ископаемого топлива.

Во-вторых, вес топлива и плотность энергии являются следствием соотношения углерода и водорода в молекулах углеводородов в ископаемом топливе. Чем больше число атомов углерода по отношению к атомам водорода, тем больше вес и плотность углеводорода.

Размер и длина углеводородов, вес ископаемого топлива и плотность энергии

Чем крупнее и длиннее молекулы углеводорода в ископаемом топливе, тем тяжелее ископаемое топливо. Чем меньше и короче, тем легче ископаемое топливо. Как и следовало ожидать, ископаемые виды топлива в газообразном состоянии, такие как метан и пропан, имеют небольшие короткие молекулы и молекулярные цепочки. Тяжелые ископаемые виды топлива, такие как дизельное топливо и бункерное топливо, содержат большие молекулы углеводородов с длинной цепью. Бензин – это ископаемое топливо среднего веса.

Кроме того, количество атомов водорода, присоединенных к молекулам углерода в основной цепи углеводорода, также играет роль в весе и плотности энергии. Молекулы углерода тяжелее молекул водорода — каждый элемент периодической таблицы тяжелее водорода. Итак, чем выше число атомов углерода по отношению к атомам водорода в углеводороде, тем тяжелее углеводород.

Итак, самыми тяжелыми и наиболее энергоемкими углеводородами являются те, которые имеют размер и плотность. Самые большие и длинные цепи молекул углеводородов имеют наибольшую массу и плотность. И те, которые имеют самые высокие отношения углерода к водороду, имеют наибольший вес и плотность.

Молекулярная структура бензина

Бензин имеет больший вес и плотность, чем газообразное ископаемое топливо, такое как природный газ — метан — и пропан. Ископаемые виды топлива, такие как дизельное топливо и керосин, имеют больший вес и плотность, чем бензин. Основная часть бензина состоит из углеводородов с «от 4 до 12 атомов углерода на молекулу (обычно называемых C4-C12)».

Что касается размера и длины молекулярных цепей, а также отношения углерода к водороду, бензин находится где-то в середине спектра ископаемых видов топлива.

Две категории углеводородов в бензине

Бензин содержит сотни углеводородов. Но каждый тип углеводорода относится к одной из двух категорий: насыщенный или ненасыщенный.

Насыщенные углеводороды являются наиболее стабильными. Насыщенные углеводороды — это углеводороды с углеродными скелетами, в которых нет места для дополнительных атомов водорода или углерода. Существует три типа насыщенных углеводородов. Они могут быть линейными, разветвленными или петлевыми. Разветвленные предельные углеводороды, имеющие петлю, имеют название циклоалканы .

Как и насыщенные углеводороды, ненасыщенные углеводороды могут быть линейными, разветвленными или петлевыми. Но ненасыщенные углеводороды могут легко принимать дополнительные атомы водорода. В результате ненасыщенные углеводороды нестабильны.

Благодаря своей стабильности насыщенные углеводороды горят ясным и чистым пламенем. Ненасыщенные углеводороды горят дымным пламенем и могут быть токсичными.

Типы насыщенных углеводородов

В бензине есть три типа насыщенных углеводородов: алканы, изо и циклические углеводороды. Алканы представляют собой насыщенные углеводороды с непрерывной линейной цепью атомов углерода, которая не разветвляется. К каждому атому углерода может присоединяться до трех атомов водорода.

Изоуглеводороды представляют собой насыщенные углеводородные цепи с ответвлениями. В линейной цепи атомов углерода в углеводороде к каждому атому углерода в цепи может быть присоединено до трех атомов углерода. А к атомам углерода, присоединенным к атомам углерода в цепи, могут присоединяться атомы водорода.

Третий вид насыщенных углеводородов в бензине – циклические. Циклический насыщенный углеводород — это углеводород, в котором два последних атома углерода на концах углеводородной цепи связаны, образуя петлю. Например, циклогексан представляет собой петлеобразную насыщенную углеводородную цепь, содержащую шесть атомов углерода.

Классы насыщенных и ненасыщенных углеводородов в бензине

Две категории углеводородов — насыщенные и ненасыщенные — состоят из двух классов каждая. «Парафины и нафтены классифицируются как насыщенные углеводороды, потому что к ним нельзя добавить водород, не разрушая углеродную основу. Ароматические соединения и олефины классифицируются как ненасыщенные углеводороды. Они содержат двойные связи углерод-углерод или ароматические связи, которые можно преобразовать в одинарные связи путем добавления атомов водорода к соседним атомам углерода».

Наиболее распространенные углеводороды в бензине

В каждом ископаемом топливе содержится от 500 до 1000 типов углеводородов. «Бензин представляет собой сложную смесь из более чем 500 углеводородов, которая может содержать от 5 до 12 атомов углерода. Соединения типа алканов, как с прямой, так и с разветвленной цепью, присутствуют в наибольших количествах. Также присутствуют меньшие количества алкановых циклических и ароматических соединений». В любом ископаемом топливе содержится различное количество различных углеводородов. Именно отношение одного типа углеводорода к другому определяет тип ископаемого топлива.

 Проще говоря, «Бензин содержит в основном алканы (парафины), алкены (олефины) и ароматические углеводороды», согласно Advanced Motor Fuels.

Алканы (парафины), присутствующие в бензине

Наиболее распространенные углеводороды в бензине. Алканы являются насыщенными углеводородами с большими запасами энергии. «Алканы — это химические соединения, состоящие только из элементов углерода (С) и водорода (Н), связанных исключительно одинарными связями. Каждый атом углерода образует 4 связи (C-H или C-C связи). Каждый атом водорода связан с одним атомом углерода связью H-C».

Список парафинов в бензине включает:

1. N-бутан
2. Н-пентан
3. N-гексан
4. N-гептан
5. 2-метилбутан
6. 2,2-диметилпропан
7. 2,2-диметилбутан
8. 2,2-диметилпентен
9. 2,2,3-триметилбутан
10. 2,2,4-триметилпентан (изооктан)

Опять же, алканы чрезвычайно стабильны, потому что в них нет места для добавления большего количества атомов углерода или водорода. Все цепи молекул алканов имеют одинаковую основную структуру. Алканы представляют собой цепочки молекул углеводородов, в которых связи атома углерода находятся между одним или двумя другими атомами углерода и между двумя или тремя атомами водорода.

Атомы углерода в конце цепи алкана имеют три водородные связи и одну углеродную связь. Атомы углерода в середине цепи молекулы алкана имеют две связи атомов углерода и две связи атомов водорода. Некоторые алкановые углеводороды имеют ответвления или петли. Но каждый атом углерода во всех алканах имеет четыре связи. Каждый атом углерода имеет либо одну углеродную связь и три водородные связи, либо две углеродные связи и две водородные связи.

Связи углерод-углерод Разница между алканами и алкенами

Таким образом, единственная разница между разными алканами заключается в количестве углерод-углеродных связей. Например, н-бутан имеет четыре атома углерода. Два атома углерода в н-бутане — по два на каждом конце — имеют одну углеродную связь и три водородные связи. Два атома углерода в середине имеют две углеродные связи и две водородные связи.

Алканы составляют примерно 55 процентов углеводородов в бензине. И около 17 процентов алканов в бензине являются н-алканами. Около 32 процентов алканов в бензине являются разветвленными алканами. И около 5 процентов алканов в бензине являются циклоалканами.

Вторым по величине содержанием углеводородов в бензине являются ароматические углеводороды.

Ароматические соединения (алкины), присутствующие в бензине

Ароматические соединения представляют собой ненасыщенные углеводороды. Это означает, что у ароматических соединений есть место для приобретения большего количества атомов углерода и большего количества атомов водорода. Таким образом, ароматические соединения легко превращаются из одного типа молекулы углеводорода в другой. Таким образом, ароматические соединения очень летучи.

Их гораздо больше, но наиболее распространенными ароматическими соединениями в бензине являются:

1. Бензол
2. Толуол или метилбензол
3. м-ксилол или 1,3-диметилбензол
4. Этилбензол
5. Пропилбензол
6. Изопропилбензол

Ароматические соединения имеют более низкое содержание энергии, чем алканы. В то время как более низкое содержание энергии является отрицательным, ароматические углеводороды обычно имеют более высокое октановое число, чем алканы. Чем выше октановое число ароматических соединений в бензине, тем выше октановое число бензина. В результате, чем выше октановое число бензина, тем меньше вероятность детонации двигателя.

Детонация — детонация — возникает при воспламенении разных порций топливно-воздушной смеси в разное время. Топливо с высоким октановым числом детонирует равномерно в цилиндре двигателя. В прошлом свинец был компонентом бензина, который предотвращал детонацию. Точно так же добавление свинца в бензин повышает его октановое число. Но в 1997 году добавление свинца в бензин для повышения октанового числа стало незаконным. Свинец является высокотоксичным элементом, который наносит вред атмосфере, а также людям, флоре и фауне.

Чтобы производить высокооктановое топливо без добавления свинца, производители нефти начали увеличивать процентное содержание ароматических углеводородов в бензине. Таким образом, ароматические углеводороды являются важным компонентом бензина. Но есть у ароматизаторов и недостатки. Ароматические соединения производят продукты сгорания и токсичные выбросы. Хотя ароматические соединения не так токсичны, как свинец, они гораздо более токсичны, чем алканы.

«Ароматические соединения в бензине — это новый лидер», — сказала Кэрол Вернер, исполнительный директор Института экологических и энергетических исследований, базирующейся в Вашингтоне группы, которая продвигает политические решения для чистой и устойчивой энергетики. «Это то, что не дает мне спать по ночам».

В дополнение к алканам и ароматическим соединениям бензин содержит третий класс углеводородов, алкены.

Алкены (олефины), присутствующие в бензине

Алкены, как и ароматические, являются ненасыщенными углеводородами. Это означает, что они нестабильны и — за неимением более описательного термина — грязные. Алкены, как правило, имеют даже более высокое октановое число, чем ароматические углеводороды. И алкены потенциально еще более токсичны.

«Ароматические соединения [и олефины] в бензине имеют высокие октановые числа. Однако ароматические соединения и олефины могут ухудшить чистоту двигателя, а также увеличить отложения в двигателе, что является важным фактором для новых сложных двигателей и устройств доочистки. Ароматические соединения могут привести к образованию канцерогенных соединений в выхлопных газах, таких как бензол и полиароматические соединения. Олефины в бензине могут привести к увеличению концентрации реактивных олефинов в выхлопных газах, некоторые из которых являются канцерогенными, токсичными или могут увеличить озонообразующий потенциал».

На вопрос «что есть в бензине?» это углеводороды. Однако «какие углеводороды содержатся в бензине?» можно ответить несколькими способами. Наиболее специфичны алканы, ароматические соединения и алкены. Но этот ответ вызывает вопросы: «Какие углеводороды в бензине наиболее ценны?»

Алканы. Алканы — это углеводороды в бензине, которые имеют наибольшую массу и плотность и являются наиболее стабильными. Другими словами, алканы производят больше всего энергии, а алканы окисляют больше всего. Итак, на вопрос «какой самый лучший бензин производится в мире?» можно ответить, определив, какие регионы производят больше всего сырой нефти с самым высоким содержанием алканов.

AMF

Состав бензина и дизельного топлива

Как бензин, так и дизельное топливо состоят из сотен различных молекул углеводородов. Кроме того, распространены некоторые компоненты биологического происхождения, такие как этанол в смеси с бензином.

Бензин содержит в основном алканы (парафины), алкены (олефины) и ароматические соединения. Дизельное топливо состоит в основном из парафинов, ароматических углеводородов и нафтенов. Углеводороды бензина обычно содержат 4–12 атомов углерода с температурой кипения от 30 до 210 °C, тогда как дизельное топливо содержит углеводороды с приблизительно 12–20 атомами углерода и температурой кипения от 170 до 360 °C. Бензин и дизельное топливо содержат примерно 86 мас. % углерода и 14 мас.% водорода, но соотношение водорода к углероду несколько меняется в зависимости от состава.

Парафиновые углеводороды, особенно нормальные парафины, улучшают воспламеняемость дизельного топлива, но низкотемпературные свойства этих парафинов имеют тенденцию к ухудшению. Ароматические соединения в бензине имеют высокие октановые числа. Однако ароматические соединения и олефины могут ухудшить чистоту двигателя, а также увеличить отложения в двигателе, что является важным фактором для новых сложных двигателей и устройств доочистки. Ароматические соединения могут привести к образованию канцерогенных соединений в выхлопных газах, таких как бензол и полиароматические соединения. Олефины в бензине могут привести к увеличению концентрации реакционноспособных олефинов в выхлопных газах, некоторые из которых являются канцерогенными, токсичными или могут увеличить потенциал образования озона. Для обеспечения адекватных свойств бензина и дизельного топлива могут потребоваться присадки.

Традиционный бензин и дизельное топливо не охвачены подробно в «Системе информации о топливе AMF». Вместо этого основное внимание уделяется альтернативным вариантам смешивания или замены бензина и дизельного топлива. Тем не менее, технология двигателя вместе с законодательством и стандартами для бензина и дизельного топлива обсуждаются кратко.

Бензин – законодательство и стандарты

Двигатель и технология очистки выхлопных газов предъявляют требования к качеству топлива. Основные анализы топлива были разработаны для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания. Свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами ограничения выбросов, были определены впоследствии. Функциональность и общие характеристики бензина можно определить, например, с точки зрения октанового числа, летучести, содержания олефинов и присадок. Экологические характеристики можно определить, например, с точки зрения содержания ароматических соединений, олефинов, бензола, оксигенатов, летучести и серы (свинец запрещен в большинстве стран). Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

В Европе Директива о качестве топлива 2009/30/EC определяет требования к основным характеристикам топлива для бензина. Европейский стандарт EN 228 включает более обширные требования, чем Директива по качеству топлива, для обеспечения надлежащего функционирования бензина на рынке. CEN (Европейский комитет по стандартизации) разрабатывает стандарты в Европе.

В США ASTM D 4814 является спецификацией для бензина. Стандарт ASTM включает ряд классов, изъятий и исключений с учетом климата, региона и, например, содержания этанола в бензине. В 2011 году Агентство по охране окружающей среды США приняло отказ от использования смеси этанола 15 об.% для автомобилей 2001 года и новее. В США бензино-оксигенатные смеси считаются «практически аналогичными», если они содержат углеводороды, алифатические эфиры, алифатические спирты, отличные от метанола, до 0,3 об. % метанола, до 2,75 об.% метанола с равным объемом бутанола или спирт с более высокой молекулярной массой. Топливо должно содержать не более 2,0 мас.% кислорода, за исключением топлива, содержащего алифатические эфиры и/или спирты (за исключением метанола), которые не должны содержать более 2,7 мас.% кислорода. В США для автомобилей FFV разрешено так называемое топливо серии P, состоящее из бутана, пентанов, этанола и сорастворителя метилтетрагидрофурана (MTHF), полученного из биомассы.

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации по топливу во «Всемирной топливной хартии» (WWFC). Категория 4 является наиболее строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными повышенными требованиями к контролю выбросов, позволяющими использовать сложные технологии последующей обработки NOx и твердых частиц».

Отдельные требования и свойства топлива показаны в таблицах 1 и 2 ниже.

Таблица 1. Отдельные требования к характеристикам бензина в Европе и США, а также рекомендации автопроизводителей (WWFC). Полные требования и стандарты можно получить в соответствующих организациях.

Таблица 2. Примеры некоторых неограниченных свойств бензина.

Дизельное топливо – законодательство и стандарты

Двигатель и технологии доочистки выхлопных газов предъявляют требования к качеству топлива. Основные анализы топлива были разработаны для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания. Свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами ограничения выбросов, были определены впоследствии. Функциональность и общие характеристики дизельного топлива можно определить, например, с точки зрения качества воспламенения, перегонки, вязкости и присадок. Экологические характеристики можно определить по содержанию ароматических соединений и серы.

Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. В Европе Директива о качестве топлива 2009/30/EC определяет требования к основным свойствам дизельного топлива. Европейский стандарт EN 590 включает более обширные требования, чем Директива по качеству топлива, для обеспечения надлежащей функциональности дизельного топлива на рынке. В Европе стандарты разрабатывает CEN (Европейский комитет по стандартизации).

В США ASTM D 975 является спецификацией для дизельного топлива. Стандарт ASTM включает несколько классов. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации по топливу во «Всемирной топливной хартии» (WWFC). Категория 4 является наиболее строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными повышенными требованиями к контролю выбросов, позволяющими использовать сложные технологии последующей обработки NOx и твердых частиц».

Отдельные требования и свойства топлива показаны в таблицах 3 и 4 ниже.

Таблица 3. Отдельные требования к свойствам дизельного топлива в Европе и США вместе с рекомендациями автопроизводителей (WWFC). Полные требования и стандарты можно получить в соответствующих организациях.

Таблица 4. Примеры некоторых неограниченных свойств дизельного топлива. a,b

Технология двигателей

БЕНЗИН – Бензиновые двигатели с искровым зажиганием являются основным источником энергии для легковых автомобилей. Двигатели с искровым зажиганием просты и дешевы по сравнению с дизельными двигателями с воспламенением от сжатия. Кроме того, стехиометрическое соотношение воздух-топливо позволяет использовать трехкомпонентный катализатор (TWC), который способен восстанавливать монооксид углерода (CO), углеводороды (HC) и оксиды азота (NO 9).0074 x ) излучения одновременно и эффективно. Недостатком двигателей с искровым зажиганием является их более низкий КПД по сравнению с двигателями с воспламенением от сжатия. Поэтому расход топлива двигателей с искровым зажиганием выше, чем у двигателей, работающих на дизельном топливе, как в энергетическом, так и в объемном выражении.

Бензиновые автомобили с карбюраторными двигателями выпускались до конца 1980-х гг. Сегодня двигатели с искровым зажиганием представляют собой двигатели с распределенным впрыском топлива, в основном оснащенные многоточечным впрыском топлива (MPFI, впрыск топлива во впускной канал). В 19В 90-х годах на рынке появились двигатели с искровым зажиганием и непосредственным впрыском, отличающиеся более высоким КПД и меньшим расходом топлива. Модели, работающие на обедненной смеси с избытком воздуха, также были представлены в 1990-х годах, но вскоре исчезли с рынка. Двигатели с искровым зажиганием, как с непрямым, так и с непосредственным впрыском, теперь основаны на стехиометрическом соотношении воздух/топливо и оснащены катализатором TWC.

Выбросы выхлопных газов двигателей с искровым зажиганием, использующих стехиометрическое соотношение воздух/топливо, можно эффективно контролировать с помощью трехкомпонентного катализатора (TWC). В ТВС происходит окисление оксида углерода и несгоревших углеводородов одновременно с восстановлением оксидов азота. С TWC даже больше 9Достигнуто 0%-ное сокращение выбросов CO, HC и NO на выходе двигателя _x , выбросы происходят в основном при холодном запуске или резком ускорении. Однако в некоторых условиях катализатор TWC может генерировать выбросы аммиака и закиси азота. TWC эффективно работают только в очень узком лямбда-диапазоне, близком к стехиометрическому соотношению воздух/топливо, и поэтому TWC нельзя использовать в двигателях, работающих на обедненной смеси, таких как дизельные двигатели. Преимущество обедненной смеси будет заключаться в улучшении расхода топлива, но за счет увеличения выбросов NO 9.Выбросы 0074 x . Рециркуляция отработавших газов (EGR) является одной из распространенных технологий, используемых для снижения выбросов NO _x дизельных двигателей, а также используется в двигателях с искровым зажиганием. Для автомобилей с искровым зажиганием с непосредственным впрыском выбросы твердых частиц высоки, и поэтому могут потребоваться сажевые фильтры.

Современные двигатели с искровым зажиганием менее чувствительны к топливу, чем двигатели предыдущих поколений, а абсолютные массовые выбросы низки. Однако при холодном пуске, тяжелых условиях вождения и низких температурах могут быть большие различия, абсолютные и относительные, между видами топлива для всех автомобилей. В прошлом карбюраторные двигатели были особенно чувствительны к топливу, например, возникали проблемы с управляемостью и паровыми пробками. Большинство современных автомобилей, работающих на бензине, могут выдерживать содержание этанола не менее 10 об.% в Европе и США9.0025

ДИЗЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. Дизельные двигатели с воспламенением от сжатия благодаря своему высокому КПД являются основным источником энергии для большегрузных транспортных средств из-за их высокого КПД. Сегодня дизельные двигатели становятся все более популярными и в легковых автомобилях. Устройства контроля выбросов и внутренние решения двигателя оказывают решающее влияние на выбросы выхлопных газов. Дизельные двигатели работают на бедной смеси, что снижает расход топлива, но за счет увеличения выбросов оксидов азота (NO _x ). № 9Выбросы 0074 x образуются из азота в воздухе при высоких температурах. Еще одной проблемой дизельных двигателей являются высокие выбросы твердых частиц (ТЧ).

Селективная каталитическая нейтрализация (SCR) и рециркуляция выхлопных газов (EGR) являются распространенными технологиями, используемыми для снижения выбросов NO _x дизельных двигателей. EGR — это внутренняя технология двигателя, тогда как SCR — это устройство дополнительной обработки выхлопных газов с использованием восстановителя, такого как аммиак или мочевина. При рециркуляции отработавших газов часть выхлопных газов возвращается в цилиндры двигателя, что снижает температуру сгорания и, следовательно, NO 9.Выбросы 0074 x . Высокий коэффициент рециркуляции отработавших газов может привести к проблемам с чистотой двигателя, а выбросы твердых частиц могут увеличиться. Катализатор окисления снижает выбросы летучих органических соединений. Сажевые фильтры эффективно снижают выбросы твердых частиц.

Ссылки

Чиба, Ф., Ичиносе, Х., Морита, К., Йошиока, М., Ногучи, Ю. и Цугагоши, Т. Влияние этанола высокой концентрации на двигатель SI

Дегалдо, Р. ., Араужо, А. и Фернандес, В. (2007) Свойства бразильского бензина, смешанного с гидратированным этанолом, для технологии гибкого топлива. Технология переработки топлива 88 (2007) 365-368.

Выбросы (2010 г.) Технический документ SAE 2010-01-1268.

Заявление EMA. (2010) Техническое заявление об использовании кислородсодержащих бензиновых смесей в двигателях с искровым зажиганием. Ассоциация производителей двигателей. Январь 2010 г. http://www.enginemanufacturers.org/.

Кабасин Д. и др. (2009) Форсунки с подогревом для холодного запуска на этаноле. Технический документ SAE 2009-01-0615.

Лупеску, Дж., Чанко, Т., Ричерт, Дж. и ДеВриз, Дж. (2009 г.) Очистка выбросов транспортных средств от сжигания Е85 и бензина с помощью каталитических ловушек углеводородов. Общество Автомобильных Инженеров. Технический документ 2009 г.-01-1080.

Мерфи, М. (1998) Варианты моторного топлива для дизельных двигателей большегрузных автомобилей: свойства и характеристики топлива. Баттель.

Муртонен Т., Аакко-Сакса П., Куронен М., Микконен С. и Лехторанта К., Выбросы дизельных двигателей большой мощности и транспортных средств, использующих топливо FAME, HVO и GTL с DOC+ и без него ПОК после обработки. Международный журнал топлива и смазочных материалов SAE, 2010: 2, стр. 147-166. Также как технический документ SAE 2009-01-2693. 20 р.

Оуэн К. и Коли Т. (1995) Справочник автомобильных топлив. Общество Автомобильных Инженеров. Уоррендейл. ISBN 1-56091-589-7.

Уэст, Б., Лопес, А., Тайсс, Т., Грейвс, Р., Стори, Дж. и Льюис, С. (2007) Экономия топлива и выбросы биомощности Saab 9-5, оптимизированной для этанола. Технический документ SAE 2007-01-3994.

Химия бензина и история тетраэтилсвинца – сложные проценты регулярно: бензин. Миджли был научным сотрудником Чарльза Кеттеринга, и этот дуэт отвечал за добавление соединения тетраэтилсвинца в бензин, нововведение, которое имело прочное наследие, хотя, возможно, не таким образом, как они могли изначально себе представить.

Некоторая общая справочная информация о бензине (бензин для наших читателей из США), вероятно, необходима, прежде чем мы обсудим тонкости вклада Кеттеринга и Миджли. Бензин получают из сырой нефти, как и дизельное топливо. Однако они немного отличаются по своему составу и свойствам. Их получают из сырой нефти методом фракционной перегонки, при которой нефть нагревают до кипения и испарения, после чего отгоняют фракции с разными диапазонами температур кипения. Бензин образуется из фракций с температурой кипения от 35 до 200 градусов по Цельсию, тогда как фракции, образующие дизельное топливо, имеют температуру кипения от 250 до 300 градусов по Цельсию.

И бензин, и дизель состоят из смесей углеводородов – соединений, что неудивительно, содержащих только углерод и водород. Бензин содержит углеводороды с цепочками длиной от пяти до двенадцати атомов углерода, а цепи дизельного топлива немного длиннее и составляют от десяти до пятнадцати атомов. Дизель также содержит больше энергии, чем бензин на литр, что делает его более эффективным, хотя и более дорогим топливом.

Бензиновые и дизельные двигатели также работают немного по-разному. В бензиновых двигателях двигатель всасывает как топливо, так и воздух, который затем сжимается поршнем, прежде чем свеча зажигания двигателя воспламенит топливо. В результате реакции сгорания вырабатывается энергия, а затем двигатель выбрасывает выхлопные газы, образующиеся в результате этой реакции. В дизельных двигателях в начале процесса всасывается только воздух, и только после сжатия этого воздуха впрыскивается топливо. В дизельных двигателях не используются свечи зажигания для запуска реакции сгорания — вместо этого топливо самовоспламеняется из-за тепла, выделяемого при более высокой степени сжатия, используемой в дизельных двигателях.

В бензиновых двигателях преждевременное сгорание может быть проблемой. Поскольку топливо впрыскивается в начале процесса, горение топлива иногда может происходить во время процесса сжатия до того, как свеча зажигания воспламенит топливо в точное время. Это известно как преждевременное зажигание и может привести к другому явлению, называемому детонацией двигателя. Детонация возникает, когда пик реакции сгорания не совпадает с ходом поршня двигателя. Это приводит к реальному стуку или звону и может привести к повреждению двигателя, поэтому мы хотим избежать этого.

Чтобы предотвратить детонацию двигателя, ученые на протяжении многих лет добавляли в бензин ряд соединений. Вы, наверное, уже сталкивались с октановым числом топлива — это, по сути, мера того, насколько хорошо топливо избегает проблемы детонации. Это относится к двум соединениям, изооктану и н-гептану. Изооктану присваивается стандартизированное октановое число 100, тогда как н-гептану присваивается рейтинг 0. Чем выше рейтинг, тем лучше топливо предотвращает детонацию. Числа от 0 до 100 относятся к смесям изооктана и н-гептана; например, топливо с октановым числом 95 будет иметь такое же сопротивление детонации, как смесь, содержащая 95% изооктана и 5% н-гептана.

Обратите внимание, что это не то же самое, что топливо, фактически состоящее только из изооктана и н-гептана, поскольку шкала представляет собой просто сравнение между топливом и этой смесью. Также возможно получить октановое число выше 100, так как есть другие составы, которые еще лучше предотвращают детонацию, чем изооктан. Примером может служить бензол с октановым числом 101.

Детонация — это проблема, которую производители автомобилей пытались решить на протяжении десятилетий. Поскольку автомобильные двигатели стали более мощными в 1920-х годов возникла необходимость в поиске присадок к бензину, снижающих детонацию. Кеттеринг и Миджли нашли идеальное решение; соединение, называемое тетраэтилсвинцом, оказалось очень успешным для минимизации детонации и имело дополнительный бонус, заключающийся в том, что его можно было запатентовать. Его можно было добавлять в бензин вместе с 1,2-дибромэтаном, который вступал в реакцию со свинцом и предотвращал его отложение в двигателе.

Несколько поразительно, но Кеттеринг, Миджли и их коллеги почти ничего не сделали для исследования потенциального воздействия тетраэтилсвинца на здоровье до того, как его начали использовать. Сегодня это было бы немыслимо, но это тем более примечательно, что последствия отравления свинцом были уже сравнительно хорошо известны в то время, даже если не было полностью осознано, что низкое воздействие все еще может быть причиной для беспокойства. Несколько стран уже запретили белила на основе свинца в начале 19 века.00 из-за опасений по поводу токсичности свинца — хотя, в частности, Соединенные Штаты не делали этого до 1978 года.

Кеттеринг и Мидгли должны были знать о потенциальных негативных ассоциациях, по крайней мере, потому что их добавка Motors, демонстративно избегая упоминания о его ведущем компоненте. Самому Миджли в какой-то момент пришлось сделать перерыв в работе из-за развития легкого отравления свинцом, но, похоже, он все еще был полностью уверен в безопасности соединения.

Стоит отметить, что поначалу не обошлось без негативной реакции на включение тетраэтилсвинца в бензин. У рабочих на заводе, производящем состав, начались серьезные симптомы — коллапс, конвульсии, бормотание чепухи и необходимость госпитализации. В результате несколько рабочих погибли, и вскоре виновником стал тетраэтилсвинец. Впоследствии в ряде городов была запрещена продажа бензина, содержащего тетраэтилсвинец, а его производство было приостановлено до завершения федерального расследования.

Вы могли бы подумать, что так и должно быть, но General Motors столкнулись с трудностями при поиске такого эффективного антидетонатора и не хотели отказываться от него после денег, которые они вложили в его разработку. Они утверждали, что подходящих альтернатив не было, хотя обнаруженная позже переписка показывает, что Кеттеринг, по крайней мере, был полностью осведомлен о некоторых добавках, изучаемых другими конкурирующими компаниями.

Федеральное расследование на основе поспешных и ограниченных экспериментов с ошибочными выводами установило, что добавление тетраэтилсвинца в бензин вряд ли нанесет вред здоровью населения, и что его производство и продажа могут быть возобновлены. Тем не менее, в своих итоговых комментариях они отметили, что их выводы подвергались критике и что в будущем более широкое использование двигателей может по-прежнему создавать проблемы со здоровьем. В заключение они заявили, что необходимо продолжить расследование последствий, и особо заявили, что «комитет считает, что это расследование не должно быть остановлено».

К сожалению, именно это и произошло. Только в середине 1980-х годов, когда стало ясно, что проблемы со здоровьем, которые может вызвать даже низкий уровень содержания свинца в организме, начали вводить запреты на использование этилированного бензина. Его использование постепенно сокращалось, и большинство стран завершили поэтапный отказ к 2000 году; однако в некоторых избранных странах этилированный бензин по-прежнему продается и используется. Ясно, что воздействие свинца, выбрасываемого двигателями, работающими на этилированном бензине, было гораздо более серьезным, чем, вероятно, подозревали даже Миджли и Кеттеринг — повышенный уровень свинца в крови был даже связан с увеличением уровня насильственных преступлений, хотя эта связь до сих пор остается неизвестной. быть бесспорно подтверждено.

Сегодня неэтилированный бензин по-прежнему содержит антидетонаторы, но используется ряд различных соединений, не содержащих свинец. Этанол является одним из таких соединений, а также метил-трет-бутиловый эфир (еще одно соединение, вызвавшее некоторые споры), бензол и толуол, среди прочих. Однако наследие тетраэтилсвинца все еще остается — уровни свинца в почве возле дорог по-прежнему намного выше, чем в районах, удаленных от транспорта.

Вернемся к Миджли, и его история не заканчивается тетраэтилсвинцом. Он также участвовал в открытии фреона, широко используемого газообразного хладагента, который, как позже выяснилось, способствует разрушению озонового слоя. Однако он не дожил до полного осознания огромного негативного воздействия обоих этих открытий на окружающую среду; он заболел полиомиелитом в возрасте 51 года, в результате чего стал серьезным инвалидом, и умер четыре года спустя в 1944, когда он запутался в приспособлении, которое было разработано, чтобы позволить ему подняться с кровати.

Понравился этот пост и рисунок? Рассмотрите возможность поддержки Compound Interest на Patreon и получайте превью предстоящих публикаций и многое другое!

Изображение в этой статье находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Ознакомьтесь с рекомендациями по использованию контента сайта.

Ссылки и дополнительная литература

• Дизель против бензина – Европейская автомобильная ассоциация

• Тетраэтилсвинец и МТБЭ – молекула месяца Бристольского университета

• Отравление газом Луни и свинцом: короткая печальная история — Д. Блюм, Wired

• Этилэтилированный бензин – W Kovarik, Journal of Occupational Environmental Health

• Разница между бензиновыми и дизельными двигателями – NCH Europe

Нравится Загрузка…

Дизель против бензина – разница и сравнение

Бензин и Дизель представляют собой жидкие смеси нефтяного происхождения, используемые в качестве топлива. Хотя оба имеют схожий базовый продукт, но имеют разные свойства и использование.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица дизельного топлива и бензина

	Дизель	Бензин (бензин)
Использование	В дизельных двигателях, системах отопления	В бензиновых двигателях
Изготовлен из	Нефть/ сырая нефть	Нефть/сырая нефть
Содержание энергии	35,8 МДж/л; 48 МДж/кг	34,2 МДж/л; 46,4 МДж/кг
Сделано	Фракционная перегонка	Фракционная перегонка
Крутящий момент (для двигателя 10 л)	1000 Нм при 2000 об/мин	300 Нм при 4000 об/мин
Мощность (для двигателя 10 л)	490 л. с. при 3500 об/мин	600 л.с. при 5500 об/мин
Мощность = крутящий момент*об/мин	Больше крутящего момента на низких скоростях	Работает на более высоких оборотах
Температура самовоспламенения	210°C	246°С
Выбросы CO2	Больше, чем бензин. Дизельное топливо производит примерно на 13% больше газа CO2 на галлон сожженного топлива по сравнению с газовыми (бензиновыми) двигателями.	Ниже, чем у дизельного топлива.
Вязкость	увеличение при более низких температурах	Без изменений
Потребление США (2006 г.)	50 миллиардов галлонов	148 миллиардов галлонов
Типы воспламенения	Прямое (посредством сжатия)	Искра

О дизельном топливе и бензине

Бензин представляет собой полученную из нефти жидкую смесь, состоящую в основном из алифатических углеводородов и обогащенную ароматическими углеводородами толуол, бензол или изооктан для повышения октанового числа, в основном используется в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания. Дизель — это особый фракционный дистиллят нефтяного мазута или промытая форма растительного масла, который используется в качестве топлива в дизельном двигателе, изобретенном немецким инженером Рудольфом Дизелем.

Производство бензина по сравнению с дизельным топливом

Нефть перерабатывается для производства бензина и дизельного топлива. Процесс фракционной перегонки используется для нефти, и при различных температурах из нее образуются различные побочные продукты. Бензин и дизельное топливо получают при различных температурах в процессе переработки. Бензин производится при температуре от 35 до 200 градусов, а дизель производится при температуре кипения 250-350 градусов. После дистилляции, чтобы использовать эти побочные продукты в качестве коммерчески приемлемого бензина и дизельного топлива, необходимо провести некоторое смешивание с другими элементами. Бензин производится в первую очередь в этом процессе, так как он производится при более низкой температуре, чем дизельное топливо.

Химический состав

Дизель состоит примерно из 75 % насыщенных углеводородов (в основном парафинов, включая н-, изо- и циклопарафины) и 25 % ароматических углеводородов (включая нафталины и алкилбензолы). Средняя химическая формула обычного дизельного топлива — C12h33, в диапазоне от ок. С10ч30 до С15ч38. Бензин состоит из углеводородов с числом атомов углерода от 5 до 12 на молекулу, но затем его смешивают для различных целей. В целом типичный образец бензина представляет собой преимущественно смесь парафинов (алканов), нафтенов (циклоалканов), ароматических углеводородов и олефинов (алкенов). Соотношения варьируются в зависимости от множества факторов.

Испаряемость бензина по сравнению с дизельным топливом

Бензин более летуч, чем дизель, не только из-за базовых компонентов, но и из-за добавленных в него присадок.

Энергетическая ценность бензина по сравнению с дизельным топливом

Бензин содержит около 34,6 мегаджоулей на литр (МДж/л), а дизель содержит около 38,6 мегаджоулей на литр. Это дает большую мощность дизелю.

Мировое потребление бензина по сравнению с дизельным топливом

В 2006 г. в США было использовано около 510 миллиардов литров (138 миллиардов галлонов) бензина (так называемого «газа»), из которых 5,6% были среднего качества и 90,5% были премиум-класса. Годовое потребление дизельного топлива в США в 2006 году составило около 190 миллиардов литров (42 миллиарда имперских галлонов или 50 миллиардов галлонов США).

Использование бензина и дизельного топлива

Дизельное топливо используется для работы дизельных двигателей, которые используются в автомобилях, грузовиках, мотоциклах и т. д. Некоторые разновидности дизельного топлива также используются в системах отопления в домах. Дизельное топливо плохого качества (с высоким содержанием серы) использовалось в качестве экстрагента палладия для жидкостно-жидкостной экстракции этого металла из смесей азотной кислоты. Бензин в основном используется для работы бензиновых двигателей автомобилей, мотоциклов и т.