Состав бензина: что такое бензин, марки, фракционный, химический состав, производство

Что такое бензин?

Химически, бензин – это смесь легких углеводородов, а также продуктов переработки углеводородов, растворенных в нефти, и углеводородов в жидкой фазе, выделяющихся во время конденсации природных газов.

Используется преимущественно как топливо для различных видов транспорта, реже – в качестве компонента для получения веществ в процессе органического синтеза. В химической индустрии бензин – один из растворителей, который входит в состав лако-красочных изделий.

В разных бензинах углеводороды и примеси находятся в различном соотношении. Также в составе горючего могут быть смешаны легкие и тяжелые углеводороды в различных пропорциях.

Как и для всех нефтепродуктов, ведущие параметры бензинового топлива определяются качеством и характеристиками нефти, из которой он получен. Количество в нефти нежелательных компонентов, ухудшающих итоговое качество бензина (таких, как сера), требует более тщательное очистки фракции и более длительного процесса перегонки.

Производятся специальные типы бензинов, пригодных для заправки исключительно легкового транспорта или самолетов. Кроме того, некоторые марки имеют сезонность – могут использоваться только в теплое либо холодное время года.

Состав бензина

В состав бензина входят следующие компоненты:

1. предельные углеводороды с одинарными связями;
2. непредельные углеводороды с открытой цепью и двумя или тремя связями;
3. циклически насыщенные углеводороды;
4. арены с одним и более бензольными кольцами.

Примеси, которые чаще всего входят в физический состав топлива:

1. соединения, содержащие кислород;
2. сера (в незначительном количестве, определенном стандартами ГОСТ и Евро-5);
3. азот;
4. бензол, также в небольшом количестве.

Жидкие углеводороды в топливе выкипают при температуре от +30 градусов по Цельсию. Легкие углеводороды обеспечивают плавный и быстрый запуск мотора. Поэтому марки бензина, предназначенные для использования в холод, имеют более легкий фракционный состав. Оптимальная температура выкипания по периодам: не более +55 градусов для зимы и не более +70 градусов для лета.

Важен период выкипания топлива от 90% пройденного процесса до конца. Чем меньше перепад температуры в этот временной отрезок, тем меньше выпадает конденсата и тем меньше износ узловых элементов автомобиля. Конец процесса выкипания соответствует отметке в +205 градусов.

Добавки в бензиновое топливо должны быть на сложной эфирной или спиртовой основе. Обычно присадки добавляют для повышения октанового числа горючего, то есть улучшения его сопротивляемости самовозгоранию. Общий объем введенных присадок не должен превышать 15% от объема горючего в конкретном резервуаре. Не допускается использование присадок, в состав которых входят свинцовые компоненты, в частности тетраэтилсвинец.

Марки бензина

АИ-92, АИ-95, АИ-98 – эти маркировки знакомы всем автолюбителям. Краткие наименования содержат всю основную информацию о каждой марке топлива:

1. Литера А обозначает, что горючее предназначено для заливки баков легковых и грузовых авто (для самолетного бензина используется литера Б);
2. Буква И означает, что октановое число, которое следует далее, определено исследовательским методом;
3. 92, 95 и 98, а также другие цифры от 70 до 100 – это октановое число топлива, обозначающее подверженность жидкости самодетонации. Чем выше число, тем лучше антидетонационные свойства смеси и тем лучше ее взаимодействие с мотором.

Для заправки авто используются бензины от АИ-92 и выше. Смеси с октановым числом 100 и даже выше предназначены для заливки в особые транспортные средства, например гоночные болиды.

Среди популярных марок бензинов наибольшее качество демонстрирует АИ-98, и не только благодаря высокому октановому числу – в этой смеси полностью отсутствует свинцовый компонент.

Фракционный состав бензина

Фракционный состав бензинов показывает соотношение в жидкости различных нефтяных фракций.

3 основные фракции бензина:

1. пусковая – 10% дистиллятного сырья, состоит из углеводородов с низкой температурой кипения;
2. рабочая – 90%-ый объем дистиллятного вещества;
3. концевая – оставшийся объем.

Во время кипения отмечается 5 важных точек повышения температуры, которые определяют фракционный состав топлива: температура запуска процесса, обработка 10, 50 и 90% объема горючего и температура завершения процесса.

Определение температуры испаряемости отдельных фракций горючего позволяет оценить общую испаряемость жидкости. Эта физическая величина обозначает время и плавность перехода топлива из жидкой фазы в газовую. Таким образом, фракционный состав демонстрирует, насколько плавным будут запуск двигателя при использовании того или иного бензина и переход в состояние газа.

Химический состав бензина

Точная химическая формула состава бензина не может быть определена из-за зависимости топлива от окружающей среды. Но возможно разобрать бензин на конкретные составляющие и уже для них определить химический состав.

Компоненты, входящие в бензин, определяются на момент прямой перегонки нефтяного сырья. Химические формулы для элементов выглядят следующим образом:

1. СnН₂n–6 – для ароматических углеводородов;
2. CnH₂n+2 – для предельных углеводородов;
3. СnН₂n – для циклоалкенов и циклоалканов, где n – атомы C;
4. СnН₂n – для непредельных углеводородов (с открытой цепью), где n – атомы C в различном количестве.

Для бензина привычными цепочками являются от C₇H₁₆ до C₁₁H₂₄ с низкой температурой кипения.

Соединения углерода, серы и азота с кислородом, органические соединения с альдегидной группой также определяют химический состава бензина. Усложняют формулу добавляемые в жидкость присадки, имеющие свое уникальное соотношение химических элементов.

Производство бензина

Две основные технологии производства бензина – это прямая перегонка и крекинг нефтепродуктов под воздействием высоких температур.

Фракции, входящие в состав изначального нефтяного сырья, во время прямой перегонки выкипаются при различных температурах. Отдельные части нефти отбираются при температуре до +95 градусов, одновременно отделяются тяжелые фракции для последующего разделения их в ходе ректификации. В процессе из состава удаляются насыщенные углеводороды липидного происхождения. При необходимости проводится группировка атомов в молекулах без увеличения или уменьшения их количества.

Тяжелые фракции нефти также могут быть обработаны в процессе крекинга. Технология позволяет получить из сырья больший объем бензинов и других продуктов. При обработке материала при температуре от +250 градусов, кроме бензина образуются также газы и битум-твердые продукты для последующего использования в тяжелой промышленности.

Автомобильный бензин

Главные критерии качества бензинов для автомобиля – это октановое число и время испаряемости топлива. Чем выше октановое число, тем меньше вероятность самовоспламенения жидкости внутри рабочей камеры и тем меньший урон наносится кривошипно-шатунному механизму. Чем быстрее испаряемость, тем более полноценным будет переход жидкости в газовую фазу и тем легче мотор будет заводиться.

Высокое качество бензина для авто определяется качеством изначального сырья и сбалансированным набором добавленных в жидкость присадок.

Качество и химические свойства бензинов регулируются ГОСТ Р 51105-97 и ГОСТ Р 51866-2002.

На российском рынке также представлено топливо ЭКТО с улучшенными экологическими характеристиками и отвечающее требованиям безопасности по стандарту Евро-5.

Негативное влияние на качество автомобильного бензина оказывает превышение допустимого уровня серы в составе (более 0,015%) и содержание в топливе свинца. Поэтому важно выбирать надежных поставщиков для питания мотора транспортного средства. Лучше отдать предпочтение сетям АЗС федерального уровня и локальным точкам, входящим в маршруты программ транспортных карт.

Авиационный бензин

Бензин может быть использован для питания самолетов небольшого размера с поршневым моторным механизмом. Горючее подается в рабочую камеру посредством инжекторного принудительного впрыска.

Помимо питания летательных аппаратов, бензины под литерой Б также выполняют функции герметиков и уплотнителей узлов конструкций аппаратов и хладагентов.

Авиационные бензины обладают высоким октановым числом – от 91 до 100. Большинство суден сверхмалой авиации заправляются бензином с октановым числом 100 и низким содержанием тетраэтилсвинца. Такое топливо производится в соответствии с европейскими стандартами.

Перемещение суден на большой высоте предъявляет два важных требования к качеству авиационного бензина:

1. стойкость к резким перепадам температур и к холоду;
2. низкое давление насыщенных паров для предотвращения формирования пробок в топливных магистралях во время набора высоты.

Бензин – растворитель

Бензин, используемый в качестве растворителя, получается вследствие прямой перегонки нефти под температурой до +180 градусов. Иногда в состав жидкости добавляются вторичные фракции нефти. Такой состав также называют «нефрас».

В бытовых условиях нефрас – хороший растворитель для лако-красочных компонентов. Бензин добавляют в процессе получения масляных субстанций с очищающими свойствами.

В России прямогонные составы маркируются следующим образом: БГС, БР-2, БР-1 и т.д. Бензины последних двух типов входят в состав известного растворителя Нефрас С2-80/120. Легкие углеводородные фракции в жидкости начинают кипеть при температуре +80 градусов, а при +120 градусах уже выкипает не менее 95% объема субстанции.

Присадки для бензина

Все марки бензина для гражданского использования, которые реализуются на АЗС, содержат в себе присадки. Список использованных добавок можно прочитать в паспорте продукции. Все присадки можно разделить на 3 типа:

1. Присадки со свойствами осушителя. Используются для удаления влаги внутри рабочей камеры, осушения конденсата и предотвращения образования льда. Имеют профилактическое назначение. Если в бензин попала вода, то присадка не поможет удалить влагу – в таком случае топливо нужно слить и заменить на новое.
2. Чистящие присадки. Предназначены для предотвращения образования нагара и смол на деталях конструкции двигателя и других внутренних элементах. Продлевают срок службы форсунок. Не заменяют обязательную чистку топливных магистралей после каждых 50 тысяч километров.
3. Присадки, повышающие октановое число. В промышленных масштабах лучшие показатели качества показал трет-бутил-метиловый эфир. Широко применяется N-метиланилин, но он быстрее изнашивает мотор. Добавление октан-корректоров из масс-маркета в канистры с бензином не имеет смысла – это не выгодно с финансовой точки зрения и повышает ОЧ в среднем всего на 2 пункта. Лучше изначально заправляться качественным бензином на проверенных АЗС.