Октановое число бензина – ничего лишнего о важном

Тот бензин, что получается сразу после процессов нефтеперегонки, всегда имеет низкое октановое число, около 35 и этих параметров недостаточно для того, чтобы мотор заводился и работал исправно. Требуется получить марки высокооктановых бензинов, и для этого применяются методы высокотемпературной обработки (крекинга), риформинга, введение в «полуфабрикат» – сырой бензин – специальных присадок на установках компаундирования. Со стороны физико-химических процессов задача увеличения октанового числа решается на нефтеперерабатывающих предприятиях.

Но мериться размерами октанового числа не прочь и автовладельцы: это любимая тема для обсуждения, причина споров о качестве бензина, происхождений мифов и заблуждений. На что же на практике влияет октановое число бензина и что это, если обойтись без сложных формул и научных разъяснений?

Октановое число – просто о важном

Если коротко, любые бензины, поступая в камеру сгорания двигателя, способны сжиматься такого предела, чтобы начался процесс управляемого самовоспламенения – так работает свечное зажигание. Но до каких именно пределов могут сжиматься бензины, чтобы не сработало самопроизвольное воспламенение и последующая опасная детонация? Именно способность бензина сопротивляться нежелательной детонации и измеряется октановым числом. Параметр является важной составляющей безопасности для работы моторов, поскольку любая неконтролируемая, возникающая произвольно детонация является причиной оплавления, разрушения узлов мотора.  

Название такого показателя антидетонационной устойчивости бензинов возникло, конечно же, не просто так, в расчёте участвуют такие химические соединения, как n-гептан и изооктан. Вещества обладают противоположными характеристиками относительно устойчивости к детонации, а их соотношение в итоге и показывает что такое октановое число.   

Детонация, изооктан и гептан

Это три основных параметра в системе расчёта октановых чисел. Если детонация – это неконтролируемый самопроизвольный взрыв, физико-механический процесс, то изооктан и n-гептан – химические соединения, являющиеся эталонами по отношению к взрывам.  

Изооктан – вещество с максимальной устойчивостью к сжатию, такое соединение способно выдержать нагрузки, превышающие те, что характерны для двигателей, работающих на бензине. 

N-гептан – смесь, не выдерживающая даже минимальной нагрузки сжатия. 

Октановое число – это пропорция, демонстрирующая, как поведёт себя та или иная марка бензина, будь на её месте смесь изооктана и n-гептана. Цифра в наименовании топлива указывает, сколько изооктана потребовалось бы для корректной работы мотора. 

Бензин АИ-95 – это расчёт антидетонационной устойчивости, аналогичный смеси из 95 единиц изооктана и 5 единиц n-гептана. Чем выше цифра в октановом числе, тем меньше нужно опасаться за взрывоопасность такого горючего в камере сгорания.   

Значения ГОСТ для октановых чисел бензина

Существует два основных документа, в каждом из которых установлены минимальные значения октановых чисел для автомобильных марок бензинов. На территории РФ хождение имеет топливо четырёх марок: 

• Нормаль-80, Регуляр-92 – октановое число установлено в ГОСТ Р 51105-97 

• Высокооктановые Премиум-95 и Супер-98 – для каждого из этих видов горючего октановое число прописано в ГОСТ Р 51866-2002

Также общие характеристики для автомобильных топлив указаны в ТУ 0251-001-12150839-2015. И каждый из документов описывает свойства только неэтилированных видов бензина, поскольку предшественник современного горючего, этилированный состав, запрещен почти во всех странах мира, включая Россию. Решение было принято в 2003 году из-за высочайшей токсичности этилированного бензина для человека и огромного вреда для экологии. 

Конечно, стоит упомянуть и новые сорта бензинов – ЭКТО-100, также продаётся под наименованиями АИ-100, Ultimate 100 или Pulsar 100, а также гоночные (спортивные) смеси, в которых октановое число заявлено не менее 100, 102 и даже 105 ед. Но пока ни один ГОСТ характеристики таких марок не описывает. 

В регламентах ГОСТ и ТУ к одному и тому же бензину всегда указывается два числа устойчивости к детонации, и оба верны, хотя и получены в разных условиях тестирования топливно-воздушных смесей. Речь идёт о замерах октановых чисел моторным и исследовательским методом. 

Исследовательский метод замера октановых чисел

Именно этот способ определения антидетонационного числа отражён в маркировке на АЗС – АИ-80 / 92 / 95 / 98. Цифры получены, исходя из тестов на профессиональных установках, настроенных на определенные параметры работы двигателя. Исследовательский метод проводится с имитацией нагрузок на мотор и, соответственно, на бензин, как если бы автомобиль ехал в режиме «город». 

Методика тестирования определена в ГОСТ 8226-82 и ГОСТ Р 32339-2013, исследование выполняется на установках УИТ и СFR, имитирующих работу одноцилиндрового четырехтактного двигателя, и такая работа позволяет оценить октановое число от 40 до 120 единиц.  

Метод показывает антидетонационные качества топливно-воздушной смеси при работе ДВС на 600 об/мин, при условии t впрыска горючего +52С. 

Моторный тест для определения октанового числа

Такие результаты больше необходимы для сертификации нефтепродуктов, а в бытовом применении достаточно показателей по исследовательскому методу. В этом случае, в отличие от первого способа, октановое число бензина выявляется уже при максимальных нагрузках на двигатель: это 900 об/мин и температуре впрыска топлива +149 С.

Тестирование проходит по условиям ГОСТ 511-2015, на тех же установках, имитирующих работу мотора, диапазон замера октановых чисел от нуля до 120 единиц. 

Бытовые приборы, измеряющие октановое число

Октанометры – распространённые, но относительно точные устройства, показывающие октановое число жидкости, которая находится в ёмкости, а не рабочих качеств бензинов в камере сгорания. Теоретически, любой подобный аппарат  с большой вероятностью покажет погрешность, при этом калибровка таких приборов также является неточной. Но если в функционале предусмотрено определение запрещенных присадок, это можно узнать с помощью октанометров.    

Нужно ли повышать октановое число – мифы и заблуждения

Если вы помните из начала обзора, нефть, прошедшая первичный этап переработки, то есть, деления на фракции, уже является бензином, но не тем, который можно заливать в баки автомобилей и даже техники. Поэтому получение высокооктановых марок топлива – задача, в идеале, для производителей, несмотря на соблазн воспользоваться одной из присадок, обещающих повысить октановое число до 5-6 единиц. Такие составы предназначены для заливки в бак и продаются в специализированных  магазинах. 

А зачем дополнительно повышать октановое число?

Высокая степень сжатия топлива – это большее давление в камере сгорания. Чем выше давление, тем больше потребность в высокооктановом топливе. 

Но производитель авто всегда указывает на внутренней стороне крышки люка бензобака минимальный показатель детонационной устойчивости. Это означает, что конструкция двигателя рассчитана на работу именно с бензинами указанного качества. При добавлении октанокорректоров добиться большей экономичности или КПД от мотора точно не получится, поскольку конструкция мотора вряд-ли имеет секретную запасную мощность на случай добавления присадок. 

Магазинные присадки в бензобак для повышения октанового числа

Стоит помнить, что присадки, имеющие в составе магний, железо и свинец запрещены регламентом таможенного союза ТР ТС 013/2011, этот же документ предупреждает о нежелательности применения составов с N-метиланилином (монометиланилинов). Лояльность к присадкам для увеличения октановых чисел проявляется надзорными органами, пожалуй, только в отношении продуктов на основе МТБЭ – трет-бутилметиловых эфиров. 

Это правило стоит применять не только по отношению к присадкам, повышающим октановое число. Как правило, такие смеси являются мультифункциональными и работают, как антикоррозийные средства, моющие, антигелевые и т.д. Выбирая многофункциональный состав, стоит обратить внимание на его компоненты, даже если придание бензину лучших антидетонационных параметров  не является приоритетной задачей. 

Увеличение октанового числа на этапе производства

Этот этап неизбежен и регламентирован ГОСТами, но преимущество метода состоит в том, что присадки к бензину добавляются на специальных установках компаундирования. Подобные конструкции позволяют добиться равномерного смешивания разных масс, также допускается введение до 5 составов. Дополнительно производитель проводит тестирование и сертификацию бензинов, что существенно снижает риск заправки некачественным топливом.  

Конечно,  выбор надёжных, проверенных АЗС, где можно заправиться чистым, качественным бензином, основывается на официальных и негласных, «народных» рейтингах доверия. Напоминаем, что даже если вы находитесь далеко от привычных локаций, для поиска и выбора одного из проверенных вариантов можно пользоваться нашей картой – здесь указаны все рейтинговые автозаправочные станции. Кроме того, все они являются участниками всероссийской программы топливных карт.

Все о химии. Определения, свойства, характеристики

Автовождение подарило нам свободу жить и работать, как нам нравится. Где б мы были без нефти и достижений в очистке бензина? Но бензин — топливо, которое, вероятно, сильнее всего повлияло на изменения климата и на загрязнение атмосферы Земли.

В усредненный день 2013 года жители США потребляли девять миллионов баррелей бензина. Допустим, дело было 1 января. На следующий день, 2 января, США потребили еще девять миллионов баррелей, то же — и третьего. Так прошло 365 дней, пока за год не вышло более трех миллиардов баррелей — и это в одних лишь США.

Основную часть этого умопомрачительного объема слопали двигатели внутреннего сгорания автомашин, которые совокупно проехали за это время 4,8 триллиона километров. Теперь представьте, что всего 150 лет назад никаких машин не было (не считая паровых), бензиновый двигатель внутреннего сгорания еще даже не изобрели, а первая нефть всего лет пять как была добыта. Расцвет автомоторов на бензине превзошел даже самые смелые ожидания.

Жажда топлива

Даже в начале XX века в США было всего 8000 зарегистрированных автомобилей, и все они ползали на скорости ниже 32 км/ч. Но нефтяная лихорадка уже началась, и нефтяные магнаты вроде Эдварда Доэни — он стал прототипом персонажа, которого сыграл Дэниэл Дей-Льюис в фильме «Нефть» (2007), — уже начали сколачивать свои миллионы. «Панамериканская нефтяная и транспортная компания» Доэни в 1892 году пробурила в Лос-Анджелесе первую в США скважину. К 1897-му их уже было 500.

Дэниэл Дэй-Льюис

Потребность в бензине росла быстрее, чем знание о нем химиков. В 1923 году Карл Джонс из компании «Стэндэрд Ойл», Нью-Джерси, писал в журнал «Промышленная и инженерная химия», что в этой области ведется прискорбно мало исследований. Меж тем голливудские звезды и нефтяные миллионеры, в том числе и Доэни, катались на дорогих автомобилях. Сын Эдварда Нед купил своей жене машину, спроектированную в мастерских «Эрл Отомобайл». Она была стального серого цвета с кожаным красным салоном и лампами от «Тиффани». Главный дизайнер «Эрл Отомобайл» позднее присоединился к «Дженерал Моторз», возглавил там отдел декора и цвета и разработал стили «кадиллака», «бьюика», «понтиака» и «шевроле».

Пылкие амбиции

Благодаря возраставшему спросу на автомобили и решимости Генри Форда удовлетворить его при помощи конвейерного массового производства автозаправки начали возникать возле проезжих дорог по всей стране. Развитие процессов очистки нефти, в том числе и крекинга, вскоре позволило производителям бензина добиваться качественных смесей горючего, на котором моторы работали глаже.

«Находил я золото, находил и серебро… Но я понял, что эта мерзкая на вид субстанция — ключ к кое-чему куда более ценному, чем эти металлы» Эдвард Лоренс Доэни (1856-1935), американский нефтяной магнат

Горючее в бензобаке вашей машины сегодня содержит сотни различных веществ, в том числе и смесь углеводородов, а также добавки против детонации, ржавчины и замерзания. Углеводороды — понятие растяжимое и покрывает собой громадное множество линейных, разветвленных, циклических и ароматических соединений. Химический состав компонентов бензина отчасти зависит от того, где добыли исходную нефть. Сырая нефть в разных точках планеты имеет разные свойства, а еще разные нефти смешивают между собой.

В двигателе внутреннего сгорания бензин горит на воздухе, то есть горение происходит с участием кислорода, в результате получается диоксид углерода. Например:

C₇H₁₆ + 11O₂ → 7СO₂ + 8Н₂O

гептан + кислород  → диоксид углерода + вода

Это пример реакции окисления-восстановления, поскольку атомы углерода в гептане окисляются, а кислород восстанавливается.

Незадача с выхлопом

Всего несколько десятков лет назад в бензин, чтобы он не детонировал прежде, чем доберется до рабочих частей двигателя, добавляли тетраэтилсвинец, и благодаря этому сгорание топлива происходило эффективнее. Но добавка тетраэтилсвинца сообщала выхлопу дополнительную ядовитость: тетраэтилсвинец реагировал с другой добавкой, 1,2-дибромэтаном, который не позволял свинцу скапливаться в двигателе, в результате получался вредный бромид свинца. Бензин со свинцовой присадкой начали вытеснять уже в 1970-х, а производители бензина взялись искать способы получения гладко горящего высокооктанового топлива, на литре которого можно было бы проехать больше километров.

Помимо этой беды, по мере шквального развития автомобильной промышленности в XX веке возникла и другая: выхлоп углекислого газа в атмосферу попросту зашкалил. Концентрации других загрязнителей тоже подскочили, поскольку энергия, генерируемая двигателем автомобиля, втягивает в реакцию и другие компоненты воздуха. Азот реагирует с кислородом, получается смесь оксидов азота, от которых образуется смог и происходят всякие легочные заболевания. Примерно половина всех азотнокислых выбросов — из-за автотранспорта.

Химические решения

Сокращение выхлопа стало у производителей автомобилей приоритетом, им приходится подчиняться все более строгим нормативам. Промышленники обдумывают возможности электрических и гибридных машин, но решения по-прежнему требуются и для обычного бензинового (и дизельного) автотранспорта. Трех миллиардов баррелей бензина, сжигаемых ежегодно в одних только США, хватит, чтобы заполнить двести тысяч олимпийских бассейнов. На каждого американца приходится по 3,8 литра бензина в день. Катализаторы для конвертеров, ловушки для оксидов азота и другого выхлопа — активнейшие области химических исследований.

С развитием химии стало возможно производить более эффективные топлива, что, в свою очередь, позволило водящим автомобиль путешествовать дальше и дешевле. Ныне химии приходится иметь дело с последствиями: атмосфера задыхается от выхлопных газов, а ресурсы, благодаря которым мы катаемся туда и сюда ежедневно, истощаются.

Бензол

Бензол — циклический углеводород, получаемый в процессе очистки сырой нефти. Это важное для промышленности вещество — оно применяется при производстве пластмасс и лекарств. Бензольное кольцо из шести углеродных атомов — устойчивая конструкция, входит в состав громадного числа природных и синтетических веществ под названием «ароматические углеводороды». Парацетамол и аспирин, равно как и корица и ванилин — примеры ароматических веществ, производных бензола. Бензол сам по себе — канцероген, и его содержание в бензине строго контролируется — во избежание опасных выбросов в атмосферу. Улучшение качества катализаторов дожига сыграло важную роль в уменьшении бензольного выхлопа.

Октановое число

Октановое число бензиновой смеси или отдельного компонента бензина — мера эффективности горения. Октановое число измеряется по сравнению с 2,2,4-триметилпентаном (его по старинке называют «изооктаном»), октановое число которого приравнивают к 100, и с гептаном, у которого октановое число — нуль. Компоненты бензина с низким октановым числом обычно и «стучат» в двигателе — детонируют.

Поделиться ссылкой

Бензин

Бензин

Что такое бензин? Бензин представляет собой сложную смесь более 500 углеводородов. который может иметь от 5 до 12 атомов углерода. Меньшее количество алкана присутствуют циклические и ароматические соединения. Практически не содержит алкенов или алкины присутствуют в бензине. Соединения в бензине. Бензин чаще всего получают методом фракционной перегонки. сырой нефти. Нефть разделяется на фракции в соответствии с к разным температурам кипения углеводородов различной цепи длины. Этот процесс фракционной перегонки дает приблизительно 25% прямогонного бензина с каждого барреля сырой нефти. Видеть Дистилляция Нефтепереработка. Выход бензина может быть удвоен за счет преобразования более высоких или низкокипящие фракции в углеводороды в бензине диапазон. См. Уточнение конверсии. Типовой состав бензина  Общее имя  Примеры  Процент Алифатические — с прямой цепью гептан 30-50 Алифатические — разветвленные изооктан Алифатические — циклические циклопентан 20-30 Ароматические этилбензол 20-30 Какое октановое число? Требования к октановому числу топлива для бензиновых двигателей зависят от степень сжатия двигателя. Степень сжатия двигателя относительный объем цилиндра от самого нижнего положения хода поршня до самого верхнего положения поршня гладить. Чем выше степень сжатия двигателя, тем больше количество теплоты, выделяющееся в цилиндре при сжатии гладить. Если октановое число топлива слишком низкое для данной степени сжатия, топливо преждевременно и самопроизвольно воспламеняется слишком рано и топливный заряд ВЗРЫВАЕТСЯ, а не ГОРИТ, что приводит к неполному горение. Чистый эффект — потеря мощности, возможный двигатель повреждения и слышимый «стук» или «пинг», называют детонацией.   октановое число бензина является мерой его устойчивость к ударам. Октановое число определяется путем сравнения характеристика бензина к изооктану (2,2,4-триметилпентану) и гептан. Изооктану присвоено октановое число 100. Он представляет собой сильно разветвленное соединение, которое легко горит, с небольшим стук. С другой стороны, гептан, прямая цепь, неразветвленная молекуле присваивается октановое число, равное нулю, из-за ее плохой детонационные свойства. Прямогонный бензин (непосредственно с перегонки НПЗ) колонка) имеет октановое число около 70. Другими словами, прямогонный бензин имеет те же детонационные свойства, что и смесь 70% изооктан и 30% гептан. Многие из этих соединений являются прямыми цепные алканы. Крекинг, изомеризация и другие процессы очистки может быть использован для повышения октанового числа бензина примерно до 90. Для дальнейшего повышения октанового числа могут быть добавлены антидетонаторы. рейтинг. Октановое число в зависимости от типа соединения: Октановое число уменьшается с увеличением длины углеродной цепи. Октановое число увеличивается с разветвлением углеродной цепи. Октановое число увеличивается в ароматических углеводородах с одинаковым количеством атомов углерода.   Бензин с каким октановым числом следует покупать? Для большинства автомобилей используйте самый низкий сорт с октановым числом 87, если только они специально говорят использовать бензин с более высоким октановым числом. С использованием более высокие октановые числа не обеспечивают никакой дополнительной мощности или дополнительного пробег.

Департамент здравоохранения штата Висконсин

Также известен как: Газ, Моторный спирт, Моторное топливо, Бензин, Эссенция
Номер химического вещества (CAS): 8006-61-9

Бензин представляет собой смесь около 150 химических веществ, полученных из сырой нефти. Обычно это бесцветная жидкость светло-коричневого или розового цвета. Бензин используется в автомобилях, лодках, мотоциклах, газонокосилках и других двигателях. Бензин обычно содержит присадки, такие как МТБЭ, влияющие на его сгорание.

Бензин быстро испаряется на воздухе. Большая часть бензина, пролитого в озера, ручьи или почву, испаряется. Некоторое количество пролитого бензина может просочиться в грунтовые воды и оставаться неизменным годами. Частные колодцы, расположенные рядом с разливом или закопанным протекающим резервуаром, могут быть загрязнены. Ученые называют компоненты бензина, которые смешиваются с водой, органическими веществами бензинового диапазона (GRO).

Воздействие происходит, когда люди вдыхают пары бензина при заполнении бензобаков или намеренно вдыхают пары бензина, чтобы получить «кайф».

Воздействие также может произойти при использовании загрязненной воды для купания или стирки. Однако воздействие при использовании загрязненной воды для питья или приготовления пищи обычно невелико. Некоторые ингредиенты бензина могут проникать через кожу, когда бензин используется в качестве чистящего средства или случайно проливается на кожу или одежду.

Не существует каких-либо стандартов для количества химических веществ, связанных с бензином, допустимых в воздухе домов. Тем не менее, Департамент природных ресурсов штата Висконсин (DNR) установил уровни воздействия на воздух в жилых помещениях некоторых химических веществ, входящих в состав бензиновой смеси, в том числе: бензола (0,95 частей на миллиард по объему или ppbV), этилбензол (2,2 ppbV), толуол (1400 ppbV) и ксилол (23 ppbV).

Большинство людей могут чувствовать запах бензина даже при концентрации 250 частей на миллиард по объему. Если вы чувствуете запах бензина в своем доме, существует потенциальная опасность для здоровья . Во избежание раздражения и воздействия на нервную систему рекомендуется хранить бензин вне дома. Это также снижает опасность возгорания и количество паров, попадающих в ваш дом.

Пары бензина тяжелее воздуха, поэтому опасные уровни могут накапливаться в подвалах и других низких помещениях, где он хранится в помещении. Взрыв возможен, если пары воспламеняются от искры или пламени, например, от запальника водонагревателя, плиты или топки.

Хотя стандарта для бензина в питьевой воде не существует, существуют стандарты для некоторых химических веществ, входящих в состав бензиновой смеси. Стандарт для бензола (2% бензиновой смеси) составляет 5 частей на миллиард (ppb), этилбензола — 700 частей на миллиард, толуола — 800 частей на миллиард и ксилола — 2 части на миллион (ppm). Мы предлагаем вам прекратить пить воду или готовить на воде, содержащей какие-либо химические вещества выше нормы, если вы чувствуете запах бензина или видите жирный блеск. Если в вашей питьевой воде содержится очень много химических веществ, вам следует избегать мытья, купания или использования воды для других целей.

Реакция у всех разная

Реакция человека на химические вещества зависит от нескольких факторов, включая индивидуальное здоровье, наследственность, предшествующее воздействие химических веществ, включая лекарства, и личные привычки, такие как курение или употребление алкоголя. Также важно учитывать продолжительность воздействия химического вещества, количество химического воздействия, а также то, вдыхали ли химическое вещество, касались ли его или ели.

Сразу или вскоре после вдыхания большого количества бензина у человека может возникнуть раздражение носа или легких, головокружение или головная боль. При проглатывании бензин вызывает раздражение желудка. Употребление бензина или вдыхание концентрированных паров может привести к смерти.

Следующие последствия для здоровья могут возникнуть после нескольких лет воздействия низких концентраций бензина в воздухе или в воде:

• Нет никаких доказательств того, что воздействие бензина вызывает рак у людей.