Бензин

Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры).

В зависимости от назначения их разделяют на автомобильные и авиационные.

Несмотря на различия в условиях применения автомобильные и авиационные бензины характеризуются в основном общими показателями качества, определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства.

Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации: иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах; иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др. В последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план.

- Ассортимент, качество и состав автомобильных бензинов:

Основную массу автомобильных бензинов в России вырабатывают по ГОСТ 2084–77 и ГОСТ Р51105-97 и ТУ 38.001165-97. В зависимости от октанового числа ГОСТ 2084–77 предусматривает пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для последних — по исследовательскому. В связи с увеличением доли легкового транспорта в общем объеме автомобильного парка наблюдается заметная тенденция снижения потребности в низкооктановых бензинах и увеличения потребления высокооктановых. Бензин А-72 практически не вырабатывается ввиду отсутствия техники, эксплуатируемой на нем.

Наибольшая потребность существует в бензине А-92, который вырабатывается по ТУ 38.001165–97, хотя доля бензина А-76 в общем объеме производства остается очень высокой. Указанные ТУ предусматривают также марки бензинов А-80 и А-96 с октановыми числами по исследовательскому методу соответственно 80 и 96. Эти бензины предназначены в основном для поставки на экспорт. Бензин АИ-98 с октановым числом 98 по исследовательскому методу производится по ТУ 38.401-58-122–95 и ТУ 38.401-58-127–95. Бензины А-76, А-80, АИ-91, А-92 и А-96 допускается вырабатывать с использованием этиловой жидкости. Малоэтилированный бензин АИ-91 с содержанием свинца 0,15 г/дм3 выпускается по отдельным техническим условиям (ТУ 38.401-58-86–94). При производстве бензинов АИ-95 и АИ-98 использование алкилсвинцовых антидетонаторов не допускается.

Требования ГОСТ 2084–77 к качеству автомобильных бензинов приведены в таблице.Все бензины, вырабатываемые по ГОСТ 2084–77, в зависимости от показателей испаряемости делят на летние и зимние. Зимние бензины предназначены для применения в северных и северо-восточных районах в течение всех сезонов и в остальных районах с 1 октября до 1 апреля. Летние — для применения во всех районах кроме северных и северо-восточных в период с 1 апреля по 1 октября; в южных районах допускается применять летний бензин в течение всех сезонов.

Параметры автомобильных бензинов, вырабатываемых по ГОСТ 2084–77, существенно отличаются от принятых международных норм, особенно в части экологических требований. В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их качества до уровня европейских стандартов разработан ГОСТ Р 51105–97 “Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия”, который вводится в действие с 01.01.99 г. Этот стандарт не заменяет ГОСТ 2084–77, которым предусмотрен выпуск как этилированных, так и неэтилированных бензинов. В соответствии с ГОСТ Р 51105–97 будут вырабатываться только неэтилированные бензины (максимальное содержание свинца не более 0,01 г/дм3).

В зависимости от октанового числа по исследовательскому методу установлено четыре марки бензинов: “Нормаль-80”, “Регуляр-91”, “Премиум-95”, “Супер-98”. Бензин “Нормаль-80” предназначен для использования на грузовых автомобилях наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин “Регуляр-91” предназначен для эксплуатации автомобилей взамен этилированного А-93. Автомобильные бензины “Премиум-95” и “Супер-98” полностью отвечают европейским требованиям, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных автомобилей, ввозимых в Россию.

С целью ускорения перехода на производство неэтилированных бензинов взамен этиловой жидкости допускается использование марганцевого антидетонатора в концентрации не более – 5 мг Мn/дм3 для марки “Нормаль-80” и не более 18 мг Мn/дм3 для марки “Регуляр-91”. В соответствии с европейскими требованиями по ограничению содержания бензола введен показатель “объемная доля бензола” — не более 5 %. Установлена норма по показателю “плотность при 15 °С”. Ужесточена норма на массовую долю серы — до 0,05 %. Для обеспечения нормальной эксплуатации автомобилей и рационального использования бензинов введено пять классов испаряемости для применения в различных климатических районах по ГОСТ 16350 – 80. Наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объеме предусмотрено определение объема испарившегося бензина при заданной температуре 70, 100 и 180 °С. Введен показатель “индекс испаряемости”. В ГОСТ Р 51105–97 наряду с отечественными включены международные стандарты на методы испытаний (ISO, EN, ASTM).

По составу автомобильные бензины представляют собой смесь компонентов, получаемых в результате различных технологических процессов: прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, каталитического крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля, изомеризации прямогонных фракций, алкилирования, ароматизации термического крекинга, висбрекинга, замедленного коксования. Компонентный состав бензина зависит, в основном, от его марки и определяется набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе.

Базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов являются обычно бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. Бензины каталитического риформинга характеризуются низким содержанием серы, в их составе практически отсутствуют олефины, поэтому они высокостабильны при хранении. Однако повышенное содержание в них ароматических углеводородов с экологической точки зрения является лимитирующим фактором. К их недостаткам также относится неравномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. В составе бензинового фонда России доля компонента каталитического риформинга превышает 50 %.

Бензины каталитического крекинга характеризуются низкой массовой долей серы, октановыми числами по исследовательскому методу 90–93 единицы. Содержание в них ароматических углеводородов составляет 30–40 %, олефиновых — 25–35 %. В их составе практически отсутствуют диеновые углеводороды, поэтому они обладают относительно высокой химической стабильностью (индукционный период 800–900 мин.). По сравнению с бензинами каталитического риформинга для бензинов каталитического крекинга характерно более равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям. Поэтому в качестве базы для производства автомобильных бензинов целесообразно использовать смесь компонентов каталитического риформинга и каталитического крекинга.

Бензины таких термических процессов, как крекинг, замедленное коксование имеют низкую детонационную стойкость и химическую стабильность, высокое содержание серы и используются только для получения низкооктановых бензинов в ограниченных количествах.

При производстве высокооктановых бензинов используются алкилбензин, изооктан, изопентан и толуол. Бензины АИ-95 и АИ-98 обычно получают с добавлением кислородсодержащих компонентов: метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с трет-бутанолом, получившей название фэтерол. Введение МТБЭ в бензин позволяет повысить полноту его сгорания и равномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. Максимально допустимая концентрация МТБЭ в бензинах составляет 15 % из-за его относительно низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинам.

Для достижения требуемого уровня детонационных свойств этилированных бензинов к ним добавляют этиловую жидкость (до 0,15 г свинца/дм3 бензина). К бензинам вторичных процессов, содержащим непредельные углеводороды, для их стабилизации и обеспечения требований по индукционному периоду разрешается добавлять антиокислители Агидол-1 или Агидол-12. В целях обеспечения безопасности в обращении и маркировки этилированные бензины должны быть окрашены. Бензин А-76 окрашивается в желтый цвет жирорастворимым желтым красителем К, бензин АИ-91 — в оранжево-красный цвет жирорастворимым темно-красным красителем Ж. Этилированные бензины, предназначенные для экспорта, не окрашиваются.

В последнее время ассортимент автобензинов значительно пополнился за счет новых марок, выпускаемых по техническим условиям. Это обусловлено резким ростом производства неэтилированного бензина и сокращением производства бензина этилированного.

При этом тетраэтилсвинец заменяется на различные нетрадиционные присадки и добавки, ранее выпускаемыми химической и микробиологической промышленности в иных целях.

К таким веществам относятся различные эфиры, спирты, металлоорганические соединения и т.д. Необходимость производства таких бензинов по техническим условиям диктуется тем, что все присадки и добавки могут вводиться в строго определенных концентрациях. Для контроля содержания этих компонентов в технических условиях предусматриваются специальные показатели и вводятся дополнительные методики контроля.

Все бензины, выпускаемые по техническим условиям, должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51313-99 "Бензины автомобильные. Общие технические требования", который ввелся с 01.07.2000г.

Соответствие бензинов, выпускаемых по техническим условиям, требованием ГОСТ Р 51313-99 проверяется при их сертификации, которая является обязательной.

 

Характеристики автомобильных бензинов (ГОСТ 2084–77)

Показатели

А-72

А-76 (неэ)

А-76 (э)

Аи-91

Аи-93

Аи-95

Детонационная стойкость: октановое число, не менее:

   моторный метод

72

76

82,5

85

   исследовательский метод

Не нормируется

91

93

95

Массовое содержание свинца, г/дм3, не более

0,013

0,17

0,013

Фракционный состав: температура начала перегонки бензина, °С, не ниже:

   летнего

35

30

   зимнего

Не нормируется

10 % бензина перегоняется при температуре, °С, не выше:

   летнего

70

75

   зимнего

55

50 % бензина перегоняется при температуре, °С, не выше:

   летнего

115

120

   зимнего

100

105

90 % бензина перегоняется при температуре, °С, не выше:

   летнего

180

   зимнего

160

Конец кипения бензина, °С, не выше:

   летнего

195

205

   зимнего

185

195

Остаток в колбе, %, не более

1,5

Остаток и потери, %, не более

4,0

Давление насыщенных паров бензина, кПа:

   летнего, не более

66,67

   зимнего

66,67-93,33

Кислотность, мг КОН/100 см3, не более

3,0

1,0

3,0

0,8

2,0

Содержание фактических смол, мг/100см3, не более:

   на месте производства

5,0

   на месте потребления

10,0

Индукционный период на месте производства бензина, мин, не менее

600

1200

900

1200

900

Массовая доля серы, %, не более

0,1

Цвет

-

-

Желтый

-

-

-

Испытание на медной пластине

выдерживают

Содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды

отсутствие

Плотность при 20 °С

не нормируется, определяется обязательно

Примечания.
- Допускается вырабатывать бензин, предназначенный для применения в южных районах, со следующими показателями по фракционному составу: 10 % перегоняется при температуре не выше 75 °С; 50 % перегоняется при температуре не выше 120 °С;
- Для бензинов, изготовленных с применением компонентов каталитического риформинга, допускаемая температура конца кипения не выше 205 °С — для летнего и не выше 195 °С — для зимнего.

 
 

Средние компонентные составы автомобильных бензинов

Компонент

А-76,А-80

А-76э

Аи-91

Аи-92

Аи-92э

Аи-95

Аи-98

Бензин каталитического риформинга:

   мягкого режима

40-80

70-60

60-90

60-88

50-100

-

-

   жесткого режима

-

-

40-100

40-100

10-40

5-90

25-88

Ксилольная фракция

-

-

10-20

10-30

-

20-40

20-40

Бензин каталитического крекинга

20-80

10-60

10-85

10-85

10-85

10-50

10-20

Бензин прямой перегонки

20-60

40-100

10-20

10-20

10-80

-

-

Алкилбензин

-

-

5-20

5-20

-

10-35

15-50

Бутаны и изопентан

1-7

1-5

1-10

1-10

1-7

1-10

1-10

Газовый бензин

5-10

5-10

5-10

5-10

5-10

-

-

Толуол

-

-

0-7

0-10

-

8-15

10-15

Бензин коксования

1-5

5-10

-

-

-

-

-

Гидростабилизированный бензин пиролиза

10-35

10-20

10-30

10-30

10-30

10-20

10-20

МТБЭ

<=8

-

5-12

5-12

-

10-15

10-15