Из чего состоит бензин, что такое октановое число

Температура — перегонка

Температура перегонки замеряется термопарой, соединенной с записывающим потенциометром.
 

Температура перегонки 50 % бензина определяет длительность прогрева двигателя и его приемистость; для современных бензинов она составляет 90 — 120 С. Большое влияние на работу двигателя оказывают температуры перегонки 90 % и конца кипения бензина. При высоких значениях этих температур тяжелые фракции бензина не испаряются и смывают масло со стенок цилиндров и юбок поршней, вызывая повышенный износ.
 

Температура перегонки 10 % бензина характеризует количество в нем легких фракций, от которых зависят пусковые качества бензина; чем меньше эта температура, тем легче производится пуск двигателя. Однако применение бензина с большим количеством легких фракций ( с температурой выкипания 10 % бензина более низкой, чем предусмотрено ГОСТом) ведет к образованию паровых пробок в системе питания, препятствующих нормальной подаче топлива.
 

Температура перегонки 50 % бензина характеризует испаряемость средних фракций бензина, условно называемых рабочими фракциями. Они оказывают влияние на время прогрева, устойчивость работы и приемистость двигателя. Чем ниже температура, при которой выкипает 50 % бензина, тем быстрее можно переводить двигатель с малых оборотов на большие и с больших на малые без опасения, что он заглохнет.
 

Температура перегонки 90 % бензина характеризует наличие в нем тяжелых, трудно испаряющихся фракций. Чем ниже температура выкипания 90 % бензина, тем полнее испаряется бензин при карбюрации и равномернее распределяется горючая смесь по цилиндрам. С повышением этой температуры увеличиваются расход бензина и степень разжижения им масла в картере.
 

Температура перегонки подбиралась экспериментально, путем разгонки аналогичного неразложившегося вещества. В процессе вакуумной дистилляции при уменьшении массы навески образца ( 0 4 — 0 6 г) менее чем на 0 2 % за 30 мин перегонку прекращали.
 

Температура перегонки 10 % бензина характеризует его пусковые свойства. Эту фракцию называют иногда головной или пусковой. Пусковые свойства бензина имеют особое значение при эксплуатации двигателей в зимних условиях.
 

Температура перегонки 50 % топлива характеризует содержание углеводородов, определяющих равномерное количественное и качественное распределение горючей смеси по цилиндрам двигателя. При работе двигателя на бензине с низкой температурой перегонки 50 % топлива требуется меньше времени на прогрев двигателя, достигается более равномерное распределение нагрузки по цилиндрам и улучшаются динамические свойства двигателя.
 

Температуры перегонки 90 % и конца кипения топлива характеризуют допустимое содержание в бензинах углеводородов, кипящих при высокой температуре. Эти углеводороды могут полностью не испариться к концу зарядки цилиндра. Чем выше эти температуры, тем больше в цилиндр попадает топлива в жидкой фазе. Часть ее протекает через замки поршневых колец в картер, создавая в местах смыва условия для повышенного износа цилиндра и поршня и снижая вязкость смазочного масла. Оставшаяся в цилиндре неиспарившаяся жидкая фаза сгорает не полностью, вследствие чего увеличиваются удельный эффективный расход топлива, дымность и токсичность выпускных газов, а также отложения нагара в камере сгорания.
 

Температура перегонки 10 % топлива характеризует содержание углеводородов, легко испаряющихся в условиях цилиндра двигателя.
 

Температура перегонки 50 % дизельного топлива характеризует равномерность распределения углеводородов, полностью испаряющихся в процессе смесеобразования.
 

Температура перегонки 96 % топлива характеризует содержание в дизельном топливе трудноиспаряющихся углеводородов. Чрезмерное содержание в топливе трудноиспаряющихся углеводородов уменьшает скорость испарения распыленного топлива, что может привести к неполному испарению отдельных капель жидкого топлива и неполноте их сгорания; при этом мощность и экономичность двигателя понижаются, увеличиваются отложение нагара в камере сгорания, дымность и токсичность выпускных газов.
 

Определение фракционного состава бензина

Классификация бензинов по фракциям определяет их физические свойства. Соотношение легких и тяжелых фракций должно быть пропорциональным, без нарушений баланса. Фракционный состав является основным показателем испаряемости. Среди основных фракций бензина есть следующие:

• пусковая фракция бензина – первые 10% дистиллята, из низкокипящих углеродов;
• рабочая фракция топлива – дистилляты 10-90%;
• концевая фракция горячего вещества– от 90%.

Нормируется фрикционный состав пятью характеристиками температур – начало перегонки, перегонка 10, 50 и 90% объема, также конец кипения. Чем качественнее состав имеет фракция, тем быстрее запустится двигатель, а расход топлива будет небольшим, поршни и цилиндры быстро не износятся.

Чтобы фракционный состав бензина был качественным, производители используют систему контроля содержания низкокипящих углеводородов. Особенности этой системы являются такими:

• в начале перегонки, температура не ниже 35 градусов;
• температура перегонки 10% топлива не более 7 градусов в летний период и 55 зимой;
• контролируется давление насыщенных паров.

https://youtube.com/watch?v=OAB7rfXKM1Q

Произведенный по правильной технологии бензин обеспечивает стабильную, беспроблемную работу двигателя, при этом, износ запчастей минимизируется. Бензин – продукт перегонки нефти, используемый для автомобильной и авиатехники

Крайне важно получить качественное горючее, которое позволит лишний раз не тратить деньги на ремонт, обеспечив стабильную работу техники

Измерение удельного веса

Плотность топлива измеряется при помощи ареометров. Плотность дизтоплива измеряется ареометрами для нефтепродуктов, названия которых начинаются с букв АН, к примеру, таких как АНТ-1 или АНТ-2. Чем больший процент дизтоплива приходится на углеводороды, имеющие высокий удельный вес, тем больше плотность этой солярки. С одной стороны, при сгорании такого дизтоплива выделяется больше энергии, с другой, оно хуже испаряется, тяжелее поджигается и не сгорает в цилиндрах без остатка. Так как летом испарение и воспламенение происходит проще у летней солярки, удельный вес выше, чем у зимнего дизельного топлива.

Поскольку ГОСТ предписывает измерять плотность ДТ при температуре 20 ◦C, для правильного определения плотности нужно принести емкость с соляркой домой и дождаться, чтобы зимой она прогрелась, а летом остыла до +20 ◦C. Если же вам некогда ждать, можно измерить интересующий вас параметр и температуру ДТ, а после пересчитать каков будет результат при 20 ◦С. Для этого нужно знать, что уменьшение температуры солярки на 1 ◦C увеличивает ее удельный вес в среднем на 0,0007 г/см3. А увеличение температуры соответственно уменьшает плотность на туже величину.

Применение

Продажа бензина в Индонезии

В конце XIX века единственным способом применения бензина было использование его в качестве антисептического средства и топлива для примусов (использование керосина в качестве топлива для примусов было категорически запрещено ввиду пожарной опасности, с этой целью ограничивалась снизу температура кипения керосина). В основном из нефти отгоняли только керосин, а всё остальное утилизировали. После появления двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто, бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки. Однако по мере распространения дизельных двигателей на первый план стало выходить дизельное топливо, благодаря более высокому КПД.

Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производстве парафина, как растворитель, как горючий материал, сырьё для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС).

плотность | ГСМ

1. НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ. СВОЙСТВА, ХАРАКТЕРИСТИКИ. ЧИТАТЬ

2. Погрешность измерений

3. ГОСТ3900 85 Нефть и нефтепродукты. Методы определения плотности

4. Учет-массы нефтепродуктов. Обучающая презентация.

Плотность нефтепродуктов находится по формуле:

где m — масса тела, V — его объём

Проще говоря, сколько в литре килограмм. Например, плотность (удельный вес) 0.850, значит вес 1 литра = 850 грамм. Измерить плотность нефтепродукта можно ареометром или денсиметром, работающим по закону Архимеда. Ареометр (денсиметр) погружается в нефтепродукт (как поплавок) на глубину, равную величине плотности. При этом ареометр еще и измеряет температуру жидкости, денсиметр температуру не измеряет.

При нагреве нефтепродукта — его плотность уменьшается, при охлаждении — увеличивается. gsmhelp.anz.ru

Латентность плотности

Какие марки бывают

Прежде чем стать бензином, нефть перерабатывается на соответствующих предприятиях. Полученный в результате продукт должен отвечать ГОСТу 2084-77 или 51105-97. Последний соответствует высоким европейским стандартам экологической безопасности и качества, но при этом маркировка бензина имеет несколько иную терминологию.

Нормаль 80

Бензин марки Нормаль используется для заправки грузового автотранспорта. Преимущества продукта:

• присутствие антиокислительной присадки Агидон-1 (0,013%);
• отсутствие монометиланилина, который провоцирует опухолевые процессы в организме человека и вредит окружающей среде;
• отсутствие тяжелых металлов, в том числе и соединений свинца;
• определение ОЧ по исследовательскому методу.

Такое топливо содержит около 8,2 мг/кг серы. Благодаря этой особенности двигатели не повреждаются нагаром и служат гораздо дольше.

Регуляр 92, АИ 92

Популярная марка горючего, которая используется в карбюраторных и инжекторных двигателях. Особенности продукта:

• отсутствие присадок, разрушительных для топливной системы и вредных для окружающей среды;
• высокий класс экологичности — К5;
• температура кипения в диапазоне от +33 до +205°C;
• ОЧ, определенное исследовательским методом и равное 92,6;
• отсутствие монометиланилина — примеси, токсичной для человека.

Для разного времени года и разных регионов предусмотрены летняя и зимняя разновидности марки Регуляр-92. В зимнем бензине выше массовая доля низкокипящих углеводородов. Продукт также используется, как растворитель жирных пятен на тканях и сырье при изготовлении парафина.

Премиум 95, АИ 95

Высокооктановый бензин, в основе которого:

• дистиллятное сырье;
• бензин, полученный при каталитическом крекинге;
• добавки: газовый бензин, изопарафиновые (ароматические) элементы.

В продукте нет ядовитого тетраэтилсвинца, мало серы и аренов.  Он не вреден для окружающей среды. Содержит присадки, обеспечивающие антидетонационные свойства.

В разновидности Экстра АИ-95 массовая доля свинца на 30% меньше, чем в АИ-95. Кислородсодержащие компоненты повышают полноту сгорания бензина и обеспечивают равномерное распределение детонационных свойств. Все вместе они снижают износ двигателя, облегчают его запуск, обеспечивают более экономичный расход по сравнению с Регуляр-92. Таким топливом заправляют в основном зарубежные автомобили.

АИ 98

Бензин марки Супер, содержащий метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) в качестве октаноповышающего компонента, который также добавляется для полного сгорания топлива, удаления нагара и других отложений на двигателе. Экологическая безопасность продукта соответствует высоким европейским уровням: 3, 4 и 5. В бензин не включены: метанол, металлические присадки и олефиновые углеводороды, но могут использоваться: изооктан, изопентан и толуол.

Ликбез от «Горыныча»

Просто о сложном:

Сегодня речь пойдет о важном показателе, характеризующем определенные свойства топлива

Приобретая автомобиль, вы наверняка обратили внимание на то, каким именно видом топлива рекомендует производитель заправлять данную конкретную машину. И вы разумно следуете этой рекомендации, выбирая на АЗС колонку, где указан тип бензина с «заветными» цифрами – 92, 95, 98

Вы знаете, что выбирать цифру меньшую, чем рекомендовано, чревато. Большую же – неоправданно накладно. Что это за цифры такие и почему в данном случае к рекомендации производителей машин следует прислушиваться?

Существует несколько сортов бензина. При этом каждый из них имеет свой собственный номер, отвечающий его октановому числу. Машины разных марок следует заправлять бензином, подходящим именно им. Но что же такое это пресловутое «октановое число» бензина? Сжимаясь, все виды топлива противостоят самовоспламенению. И качество бензина тем выше, чем лучше это у топлива «получается». На умном языке это свойство топлива – противостоять самовозгоранию — называется «детонационная стойкость». Происходит весь процесс в двигателе автомобиля, в камере внутреннего сгорания. И если бензин «умеет» сопротивляться самовоспламенению при сжатии достаточно хорошо, топливо нормально сгорает в любом режиме эксплуатации автомобильного двигателя. При этом получается избежать окисления, которое и может привести к тепловому взрыву.

Способность топлива сопротивляться самовозгоранию можно измерить. Делают это при помощи специального показателя – того самого, что и называется хитрым словосочетанием «октановое число».

Откуда есть пошло «число октаново»?

Изооктан – органическое соединение, которое в небольшом количестве содержится в любом бензине. Даже сильное сжатие окисляет его с трудом. Поэтому его способность к сопротивлению самовоспламенению (детонационную стойкость) оценили в 100 единиц. Стойкость к самовоспламенению его антипода – н-гептана – «нулевая». Разделив «стойкий» изооктан на «нулевой» н-гептан, мы и получим в процентном соотношении некий показатель, который принято называть «октановым числом». Всезнайка-Википедия определяет октановое число как «показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии) для двигателей внутреннего сгорания». 

На что оно влияет?

Когда автомобиль «включен», топливо в его двигателе смешивается с воздухом и поджигается при помощи искры в камере сгорания. Если эта смесь плохо сопротивляется самовозгоранию, происходит взрыв, что не есть хорошо для движка вашего автомобиля. При этом взрывная волна, распространяясь по двигателю, попадает в выхлопную систему. В результате двигатель перегревается, на головках блока цилиндров повреждаются прокладки, поршни и выпускные клапаны перегорают. В итоге автомобилю требуется ремонт, зачастую совсем недешевый. Изготавливая двигатели с высокой степенью сжатия ( в основном для авто представительского класса и спортивных машин), автомобильные концерны «страхуют» вас от подобных неприятностей. Таким двигателям нужно своеобразное меню в виде бензина с более высоким октановым числом в качестве «основного блюда».

Как повысить октановое число бензина?

На выходе с заводов октановое число в бензине не более 70 %. Чтобы его улучшить, топливо «шлифуют» различными присадками. Углеводороды с резким запахом, добавленные в бензин: — снижают окисление; — предотвращают детонацию; — уменьшить содержание вредных примесей (воды, серы). Выходит, высокооктановое топливо более «вонючее», но при этом и более полезное для сердца вашего автомобиля. Не запах определяет качество топлива, а конкретный показатель, соответствие которого можно проверить при помощи специального прибора – октанометра – или в специализированной лаборатории. Впрочем, водителям заниматься этим совсем ни к чему. Ведь на наших заправках октановое число бензина в точности соответствует его способности к сопротивлению самовоспламенению, то есть «детонационной стойкости». «Змей Горыныч», хоть он персонаж и сказочный, с такими вещами шутить не любит.

Октановое число

Наименование марки топлива состоит из букв и цифр. Буквы А или АИ означают способ выявления октанового числа:

Наименование октанового числа показывает такое качество, как устойчивость топлива к возгоранию. Цифра эта условная. В качестве эталона используется изооктан, устойчивость к возгоранию которого очень высокая, и равняется 100. Разметка октанового числа была создана в начале прошлого века. Оно выявлялось составом изооктана в меси с нормальным гептаном.

Соответственно, топливо марки АИ 92 эквивалентно по своей устойчивости к возгоранию 92% смеси изооктана с гептаном, АИ 95 – 95%. Октановое число может быть выше 100, если антидетонационные качества бензина выше, чем у чистого изооктана.

Данное значение очень важное, так как возгорание приводит к быстрой деформации цилиндро-поршневой группы. Обусловлено это скоростью распространения языков пламени – до 2,5 км в секунду, тогда как в оптимальных условиях огонь распространяется со скоростью не больше 60 метров в секунду

Чтобы увеличить антидетонационные качества, можно или добавить присадки, в которых содержится свинец, или поменять фракционный состав при получении. Первый вариант можно легко получить из топлива АИ 92, АИ 95 или 98, но на сегодняшний день от него отказались.

Так как, хотя такие присадки намного увеличивают эксплуатационные характеристики бензина и имеют низкую себестоимость, они также очень токсичны и оказывают пагубное влияние на экологию, чем чистое топливо.

В качестве присадок могут быть применены и другие соединения, менее ядовитые, такие как ацетон или этиловый спирт. К примеру, если влить 100 мл спирта в литр топлива АИ 92, то октановое число возрастет до 95. Но использование таких средств экономически нецелесообразно.

Состав бензина

В состав бензина входит смесь жидких углеводородов, выкипающих при температуре от 33°С (пусковая фракция, отвечающая за легкость старта силового агрегата в зимний период). Конец выкипания топлива происходит при нагреве до 205°С. Температурный диапазон кипения может корректироваться в зависимости от количества и типа введенных присадок. В составе горючего присутствует сера (вредная примесь, допустимая объемная доля не превышает 0,05%) и бензол (допускается объемное содержание до 5%).

Для улучшения устойчивости к детонации в состав горючего вводят присадки. Например, в СССР для получения бензина сорта АИ-93 использовался тетраэтилсвинец. Поскольку компонент является токсичным и негативно влияет на каталитические нейтрализаторы (стали устанавливаться в Европе и США с начала 80-х годов), то его применение запретили. Монометиланилин позволяет поднять октановое число, но при сгорании образуется нагар, который оседает на клапанах и электродах свечей, выводя мотор из строя.

Для получения горючего с числом 92, 95 или 98 используются эфиры и спирты, которые могут растворять резиновые или пластиковые элементы систем впрыска. Для снижения негативного эффекта объемная доля присадок ограничивается 15% от объема горючего. При сгорании эфира и спирта образуется водяной пар и углекислый газ, нагар на компонентах выпускной системы не формируется.

В СССР в состав этилированного топлива входил краситель, предупреждавший водителя о наличии тетраэтилсвинца и позволявший армейским службам быстро определить сорт горючего. Например, А-72 отличался розовым цветом, а А-76 имел насыщенный желтый оттенок. В АИ-93 вводился краситель красно-оранжевого цвета, а АИ-98 отличался насыщенным синим цветом. Пигмент попадал в цилиндры мотора и сгорал, не оставляя нагара на стенках и выхлопных каналах.

В авиационный бензин обязательно вводятся красящие добавки и антиокислители, не позволяющие формирование осадков из соединений свинца. В горючем присутствуют компоненты, не допускающие коррозию трубопроводов подачи топлива и корпусов карбюраторов или аппаратуры впрыска бензина. Поскольку на самолете установлено несколько баков, то имеются электрические помпы для перекачки горючего в расходный резервуар. В бензине присутствуют добавки для устранения электростатического заряда.

Раздел 4. Про качество бензина.

«ЗаРулем» провело в далеком 2012 году тест 95-го бензина в 12 регионах. В исследование попали как сетевые заправки (ТНК, Газпромнефть, Лукойл), так и частные заправки. Результаты замеров — выше. На частной заправке №5 95-й бензин оказался с высоким содержанием присадок, его получили из 92-го. Отсюда и ухудшение мощности. ОЧИ у данного бензина составило 94,7, а ОЧМ 82,9 (у остальных 86-86,9) Теоритически, с таким бензином возможны детонации на высоких нагрузках. Если заправляться на сетевых «брендовых» заправках (2- Лукойл Волгоград, 6-Газпромнефть Москва, 7-ТНК Ярославль, 9 — Роснефть Архангельск), то вероятность залить плохой бензин стремится к нулю. Отдавать предпочтение различным брендам — дело вкуса, но весь бензин производится всего на нескольких НПЗ по одинаковой технологии и пакеты присадок у всех соответствуют ГОСТу. Некоторые колебания мощности возможны в зависимости поставщика и региона, но они не превысят 2-3%.  Заметить такое отклонение мощности врят ли получится. Лучше выключить кондиционер и ближний свет фар — эффект будет более ощутим. Тем не менее можно заменить, что по мере приближения к Москве на заправках (за исключением «паленых») растет качество бензина — при сохранении ОЧ падет содержание МТБЭ. В рамках одного региона бензин на заправки, вероятнее всего, поступает с одного и того же НПЗ. Так что под разными брендами может скрываться одно и тоже топливо. Подробнее про «улучшенные» бензины, моющие присадки и обычное топливо на заправках ведущих брендов читайте завтра во второй (и надеюсь последней) части «про бензин». 

Из чего делают бензин

Схема производства бензина

Горючее выпускается на мощностях нефтеперерабатывающих заводов. Сам производственный процесс очень сложен и делится на несколько циклов.

Сначала сырая нефть поступает на предприятие по трубопроводам, закачивается в огромные резервуары, после чего отстаивается. Далее начинается промывка нефти – в нее добавляется вода, а потом пропускается электрический ток. В итоге соли оседают на дно и стенки резервуаров.

Во время последующей атмосферно-вакуумной перегонки происходит подогрев нефти и ее деление на несколько типов. Осуществляются 2 этапа обработки:

1. Вакуумная;
2. Термическая.

По завершении процесса первичной переработки начинается каталитический риформинг, во время которого происходит очередное очищение бензина и извлечение фракций 92-го, 95-го и 98-го бензина.

Фото: aif.ru

Это процесс, который еще называют вторичной переработкой, включает 2 основных этапа:

1. Крекинг – очистка нефти от примесей серы;
2. Риформинг – наделение субстанции октановым числом.

По окончании данных этапов проходит контроль качества горючего, который занимает несколько часов.

Примечательно, что отечественные заводы (в большинстве) из 1 тонны нефти получают 240 литров бензина. Остальное приходится на газ, дизтопливо, мазут и авиационное горючее.

Как рассчитать плотность нефтепродуктов

Когда нет специального приспособления, тогда следует производить расчеты исходя из информации в паспорте продукта и показателей в таблице средних температурных поправок. Чтобы получить необходимые данные, достаточно выполнить следующие элементарные вычисления:

1. В документации находим его показатель плотности при +20 по Цельсию.
2. Производим замеры температуры продукта.
3. Высчитываем разницу между полученным результатом и +20 по Цельсию.
4. Округляем полученное значение до целого числа.
5. В таблице находим поправку на отклонения в соответствии с паспортным значением при +20 по Цельсию.
6. Высчитываем произведение поправки на разницу температур.
7. Итог слаживаем с паспортным значением плотности при +20 или отнимаем, если температура выше.

Ничего сложного нет. Все математические операции – школьная программа, прибегать к лабораторным исследованиям не нужно.