Ассортимент и оценка качества бензина

Министерство образования и науки Украины

Одеський  государственный экономический университет

Кафедра экспертизы и ЭРПС 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая работа по дисциплине «Товароведение непродовольственных товаров» на тему:

«Ассортимент и оценка качества бензина» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                         Студента 4-го курсу 9-ой группы

                                                                  Факультета международной экономики

                                           Дневной формы обучения

Научный руководитель 
 
 
 

Одесса – 2008

СОДЕРЖАНИЕ 
 
 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….3

      Раздел 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА……………………...….5

      Раздел 2. АССОРТИМЕНТ БЕНЗИНА………………………………..12

      Раздел 3. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА………………………………..13

      Раздел 4. ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА………………………………...….16

      Раздел 5. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

          И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ..……………………………..28

ВЫВВОД………………………………………………………………………30 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………….…32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      ВВЕДЕНИЕ 

      Топливо – горючие вещества, выделяющие при сжигании значительное количество теплоты, которая используется непосредственно  в технологических процессах  или преобразуется в другие виды энергии. Существует много горючих  веществ, однако к топливу относят только те, которые достаточно широко распространены в природе, причем добыча их не связана с большими затратами, а продукты сгорания практически безвредны. Таким требованиям отвечают вещества, основная часть которых – углерод. К ним относятся полезные ископаемые органического происхождения – бурый уголь, горючие газы, горюче сланцы, каменный уголь, нефть, торф, а также древесина и растительные отходы (солома, лузга, и др.).

      Природное органическое топливо – основной источник теплоты, используемой человечеством. На сырье из природного топлива почти полностью базируется нефтехимическая промышленность, производство смазочных материалов и т.д.

      Нефть – горючая, маслянистая жидкость со специфическим запахом, распространённая в осадочной оболочке Земли, являющаяся важнейшим полезным ископаемым. Образуется вместе с газообразными углеводородами, обычно на глубинах более 1,2-2 км. Вблизи земной поверхности нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и др.

     Бензин (франц. benzine) – это самая легкая из жидких фракций нефти, смесь углеводородов различного строения, бесцветная жидкость с пределами кипения 33—205°С. Температура замерзания бензина ниже -60°С, температура вспышки ниже 0°С, плотность 700—780 кг/м3 (0,70—0,78 г/см3).

      Основной  источник получения бензина — перегонка и каталитическая переработка нефти, также небольшие количества бензина получают переработкой каменных углей и горючих сланцев, и из природных и попутных газов. Обычный углеводородный состав бензина – молекулы длиной от С5 до С10. Бензин применяют главным образом в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от искры (карбюраторные и с непосредственным впрыском). Около 10% бензина используют как растворители, промывочные жидкости и для др. целей. Но бензины отличаются друг от друга, как по составу, так и по свойствам, ведь их получают не только как продукт первичной возгонки нефти. Бензин получают из попутного газа (газовый бензин) и из тяжелых фракций нефти (крекинг-бензин)

      Бензины являются одним из основных видов горючего для двигателей современной техники. Автомобильные и мотоциклетные, лодочные и авиационные поршневые двигатели потребляют бензины. В настоящее время производство бензинов является одним из главных в нефтеперерабатывающей промышленности и в значительной мере определяющим развитие этой отрасли.

      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.  
 
 
 
 
 
 
 
 

      Раздел 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА 

      Нефть - не одно химическое соединение, а смесь  нескольких тысяч разных соединений. Если нагреть нефть до температуры  кипения и выдерживать её в  этом состоянии, она полностью не испарится.

      Большинство веществ, входящих в состав нефти, - это определённые комбинации атомов углерода и водорода, которые называются углеводородами. Каждое из этих соединений характеризуется своей собственной температурой кипения.

      Как правило, чем больше атомов углерода в соединении, тем выше его температура  кипения.

      Определённые соединения объединяются в группы, называемые фракциями. Фракция объединяет все соединения, которые кипят между какими-либо двумя температурами. Обычно сырая нефть содержит следующие фракции:

      - температура кипения менее 32°С - углеводородные газы (бутан и более лёгкие газы)

      - 32-105°С - бензин

      - 105-160°С - нафта

      - 160-230°С - керосин

      - 230-430°С - газойль

      - выше 430°С - мазут.

      Различные нефти сильно различаются по составу. В лёгких нефтях обычно больше бензина, нафты и керосина, а в тяжёлых - газойля и мазута.

      При простой перегонке смесь нагревают до кипения. Светлый продукт испаряется. В виде пара он оказывается легче жидкости. Поэтому он перемещается вверх, отделяется от жидкости и попадает в холодильник, где охлаждается и снова превращается в жидкость (конденсируется). Полученную жидкость можно снова перегнать, получив продукт качеством выше. Такой процесс можно превратить в непрерывный.

      Ректификация. Ректификационная колонна позволяет проводить перегонку постоянно. Внутрь колонны поступает сырая нефть, а наружу выходят углеводородные газы (бутан и более лёгкие газы), бензин, нафта, керосин, лёгкий газойль, тяжёлый газойль и кубовый остаток.

      Сначала нефть проходит через печь, в которой  нагревается до температуры около 385°С, при которой, как правило, испаряется больше половины нефти. Полученная таким образом смесь жидкости и паров подаётся снизу в ректификационную колонну. Когда смесь пара и жидкости поднимается по колонне, то более плотная и тяжёлая часть отделяется и опускается на дно, а лёгкие пары поднимаются вверх.

      Внутри  ректификационной колонны находится  набор тарелок, в которых проделаны  отверстия. Отверстия в тарелках снабжены колпачками, которые нужны  для того, чтобы пары, поднимающиеся  через тарелки, проходили через  слой жидкости, находящийся на тарелке. Это прохождение газа через слой жидкости и составляет суть ректификации: горячие пары (при температуре не ниже 400°С) проходят через жидкость. При этом тепло передаётся от паров к жидкости. Соответственно пузырьки пара несколько охлаждаются и часть углеводородов из них переходит в жидкое состояние. После того как пары прошли через слой жидкости и потеряли часть более тяжёлых углеводородов, они поднимаются к следующей тарелке, где повторяется тот же процесс.

      Тем временем количество жидкости на каждой тарелке растёт за счёт углеводородов, конденсирующихся из паров. Избыток жидкости перетекает вниз на следующую тарелку. Некоторые молекулы несколько раз путешествуют туда и обратно - в виде пара поднимаются на несколько тарелок вверх, затем конденсируются и стекают уже как жидкость на несколько тарелок вниз. Именно эта промывка пара жидкостью обеспечивает чёткое разделение фракций.

      На  различных уровнях колонны имеются  боковые отводы для отбора фракций - более лёгкие продукты отбираются в верхней части колонны, а тяжёлая жидкость выходит внизу.

      Несколько дополнительных операций, происходящих вне ректификационной колонны, способствуют более успешному проведению процесса перегонки. Чтобы тяжёлые продукты случайно не попали в верхнюю часть  колонны вместе с лёгкими фракциями, пары периодически направляют в холодильник. Вещества, которые конденсируются в холодильнике, снова поступают на одну из расположенных ниже тарелок. Это своего рода орошение ректификационной колонны.

      И наоборот, некоторое количество лёгких углеводородов может быть увлечено током жидкости в нижнюю часть колонны вместе с тяжёлыми продуктами. Чтобы избежать этого, жидкость, выходящую через боковой отвод, снова пропускают через нагреватель. В результате остатки лёгких углеводородов отделяются и повторно поступают в ректификационную колонну в виде пара. Этот процесс называется повторным испарением.

      Границами кипения фракций называют температуры, при которых продукты перегонки  отделяются друг от друга. В частности, температура, при которой продукт  начинает кипеть, называется точкой начала кипения. Температура, при которой 100% данной фракции испарилось, называется точкой выкипания этой фракции. Точка начала кипения и точка выкипания двух соседних фракций совпадают, по крайней мере, номинально.

      Однако они могут и не совпадать - это зависит от того, насколько хорошее разделение обеспечивает процесс ректификации.

      При температурах около и выше 480°С происходит явление, которое называется крекинг. Когда сложные углеводородные молекулы - те, что не испарились до 480°С - нагревают до более высоких температур, то энергии оказывается достаточно для того, чтобы расколоть большую молекулу на две (или больше) маленьких. Маленькие молекулы кипят при значительно более низких температурах, чем большие. Как только они образуются в результате крекинга, они выпрыгивают из кипящей жидкости в пары.

      Продукты  крекинга при сохранении исходной массы  сырья, занимают больший объём, так  как маленькие молекулы занимают больше места, чем большие: более  крупные молекулы стремятся упаковать свои атомы плотнее, чем мелкие молекулы.

      Крекинг - интересный и выгодный процесс, но только в том случае, если им управлять. В ректификационной колонне этот процесс не контролируется, поэтому  при перегонке избегают температур, при которых возможен крекинг. Наиболее высокая температурная граница при перегонке находится в районе 400°С. Но прямогонный остаток также содержит множество углеводородов, которые следует разделить на фракции. С этой целью разработан метод вакуумной перегонки.

      Температура кипения зависит от давления следующим образом. Нагревание требуется для того, чтобы молекулы набрали достаточно энергии и могли покинуть жидкую фазу. Скорость, с которой это происходит, зависит от того, с какой скоростью тепло к ним подводится, а также от давления воздуха над жидкостью. Чем ниже давление, тем меньше энергии требуется и, значит, тем ниже температура, при которой начинается парообразование в жидкости, то есть кипение.

      Крекинг прямогонного остатка происходит, когда  температура поднимается слишком  высоко. Прямогонный остаток нужно как-то разделить на дополнительные фракции, что решается при проведении фракционирования при пониженном давлении.

      Прямогонный остаток перекачивают из ректификационной колонны непосредственно на установку  вакуумной перегонки. В соответствии с режимом работы ректификационной колонны, температура остатка при этом отвечает началу его кипения или на пару градусов выше на случай охлаждения. Остаток поступает в колонну, давление в которой понижено. Внутри ректификационной колонны давление приблизительно равно атмосферному. Давление же в вакуумной ректификационной колонне составляет около 0,32-0,40 атм. При пониженном давлении лёгкая фракция остатка сразу начинает кипеть и быстро испаряется.

      Из  вакуумной ректификационной колонны  выходит несколько потоков. Лёгкий вакуумный дистиллят и тяжёлый вакуумный дистиллят иногда получают как отдельные продукты. Обе фракции можно использовать как сырьё для получения смазочных масел. Во многих случаях их не разделяют, а сливают вместе, такой продукт называется лёгкая фракция вакуумной перегонки. Соответственно, тяжёлый продукт, который остаётся на дне колонны, называется остаток вакуумной перегонки и используется в качестве сырья для производства битума или термического крекинга, а также как компонент для получения остаточного топлива.

      Вакуумная перегонка прямогонного остатка  эквивалентна его атмосферной перегонке  в интервале кипения около 540-590°С.

      На  ранних стадиях развития нефтеперерабатывающей  промышленности потребности в автомобильном  бензине росли быстрее, чем потребности в тяжёлом жидком топливе (в дизельном топливе), и соответственно росло количество сырой нефти, которую нужно было превратить в бензин. Нефтепереработчикам стало ясно, что если производить прямогонный бензин в количестве, достаточном для удовлетворения потребности рынка, то рынок будет одновременно затоварен тяжёлым топливом. Экономическим следствием сложившейся ситуации стал постоянный рост цен на бензин при падении цен на более тяжёлые фракции.

      Чтобы справиться с этой физической и экономической проблемой инженеры-нефтепереработчики придумали несколько крекинг-процессов, из которых наиболее широко распространён каталитический крекинг.

      В крекинг-установке прямогонные фракции  тяжёлого газойля нагревают при  повышенном давлении в контакте с катализатором, который способствует протеканию процесса. Катализатор - это вещество, которое ускоряет или даже вызывает химическую реакцию, но когда реакция заканчивается, катализатор остаётся в неизменном виде - он не изменяется химически, но заставляет другие вещества реагировать друг с другом.

      Сырьём  для процесса каталитического крекинга обычно является прямогонный тяжёлый  газойль, а также лёгкая фракция  вакуумной перегонки. Задача состоит  в том, чтобы превратить тяжёлые  фракции в бензин. В идеале температуры кипения продуктов крекинга должны лежать в интервале, соответствующем бензину.

      Во  время работы установки происходит несколько процессов. Когда большие  молекулы разрываются на части, то водорода оказывается недостаточно, чтобы  насытить все молекулы, и поэтому некоторая часть углерода переходит в кокс, который почти целиком состоит из атомов углерода, сцепленных вместе. При разрыве крупных молекул получается полный набор мелких - от метана и выше. Поскольку водорода недостаточно, многие из образующихся молекул оказываются олефинами и т.д. Таким образом, продуктами крекинга является полный набор углеводородов, от метана до остатка и, кроме того, кокс.

      Аппаратурное  оформление каталитического крекинга состоит из трёх частей: реактора, регенератора и ректификационной колонны.

      Центральной частью установки каталитического  крекинга является реактор. Сырьё проходит через нагреватель, смешивается  с катализатором и поступает  в райзер (вертикальную трубу), ведущий  в нижнюю часть реактора. В более  современных конструкциях крекинг, в основном, происходит уже в райзере. Таким образом, реактор нужен только для отделения углеводородов от катализатора, что производится с помощью циклона, механического приспособления, использующего центрифугирование. Катализатор бывает обычно одного из двух типов: шарики или микросферы, однако в настоящее время шарики уже вышли из моды. Микросферы выглядят как мелкий порошок. Каждая микросфера (или шарик) имеет множество пор и, следовательно, огромную площадь поверхности.

      Та  часть углеводородов, которая во время крекинга превращается в кокс, оседает в виде отложений на катализаторе. Когда поверхность катализатора покрывается отложениями, катализатор становится неактивным (отработанным). Чтобы удалить эти углеродные отложения, отработанный катализатор подают в регенератор, где его смешивают с горячим воздухом, нагретым приблизительно до 600°С, после чего восстановленный катализатор снова смешивается с сырьём и направляется в реактор.

      Углеводородная  смесь, полученная в результате крекинга, подаётся в ректификационную колонну, предназначенную для разделения продуктов каталитического крекинга. В колонне смесь обычно разделяется на следующие фракции: углеводородные газы, крекинг-бензин, лёгкий и тяжёлый крекинг-газойли и кубовый остаток. Последний чаще всего смешивается со свежей порцией сырья, с которой он снова поступает в процесс. Тяжёлый крекинг-газойль можно использовать как сырьё для термического крекинга или как компонент остаточного топлива (мазута). Лёгкий газойль является хорошим компонентом дизельного и дистиллятного топлива, а крекинг-бензин служит эффективным компонентом автомобильного бензина. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Раздел 2. АССОРТИМЕНТ БЕНЗИНА 

      Согласно  ГОСТ Р 51105-97 в зависимости от октанового числа, определенного исследовательским  методом, устанавливаются следующие марки неэтилированных автомобильных бензинов:

      Нормаль-80 - не менее 80;

      Регуляр-91 - не менее 91;

      Регуляр-92 - не менее 92;

      Премиум-95 - не менее 95;

      Супер-98 - не менее 98.

      В зависимости от климатического района применения по ГОСТ 16350 автомобильные бензины подразделяют на пять классов:

      1 - для района II с 1 апреля по 1 октября;

      2 - для районов II и II с 1 апреля по 1 октября;

      3 - для районов I и I с 1 апреля по 1 октября и для района II с 1 октября по 1 апреля;

      4 - для районов II и II с 1 октября по 1 апреля;

      5 - для районов I и I с 1 октября по 1 апреля. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Раздел 3. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА 

      Согласно  ГОСТ 51105-97 табл. по физико-химическим и эксплуатационным показателям автомобильные бензины должны соответствовать нормам и требованиям, указанным в таблице 3.1.

      Таблица 3.1

      Физико-химические и эксплуатационные показатели качества автомобильных бензинов

      Характеристики  испаряемости приведены в табл. 3.2

      Таблица 3.2

Испаряемость  бензинов

      Данный  стандарт распространяется на неэтилированные бензины для автомобильного транспорта, применяемые в качестве топлива для автомобильных и мотоциклетных двигателей, а также двигателей другого назначения, рассчитанных на использование этилированного или неэтилированного бензина.

     При производстве автомобильных бензинов допускается применять кислородосодержащие компоненты, другие высокооктановые добавки, а также антиокислительные и моющие присадки, улучшающие экологические показатели бензинов и допущенные к применению.

     Моющие  присадки могут вводиться в автомобильные бензины при отгрузке потребителю, а также на нефтебазах и АЗС или непосредственно в бензобак перед заправкой автомобиля. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Раздел 4. ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА 

      Основным  эксплуатационным свойством бензинов является детонационная стойкость. Детонация — это процесс очень  быстрого сгорания рабочей смеси (взрывной) с образованием в камере сгорания ударных волн. Детонация приводит к прогоранию поршней и выпускных  клапанов. Внешние признаки детонации — характерный металлический стук и вибрация, черный цвет отработавших газов (дым), неровная работа двигателя. Главным признаком детонации служит резкий звонкий стук в двигателе, который хорошо слышен с места водителя. Многие водители полагают, что это стучат поршневые пальцы. В действительности источником этих звуков являются вибрации деталей двигателя от действия детонационной (ударной) волны. Длительная работа двигателя с интенсивной детонацией недопустима, так как это может привести к повреждению двигателя. Однако незначительная детонация, которая сопровождается кратковременным, быстро исчезающим стуком в начале разгона автомобиля при полном нажатии на педаль дроссельной заслонки, считается нормальным явлением и не представляет опасности для двигателя. Детонационные свойства оцениваются октановым числом, которое в свою очередь определяется двумя методами — исследовательским и моторным. Как правило, в обозначении бензина вместе с октановым числом указывается и метод, по которому оно определено (буква И — исследовательский). Чем выше октановое число, тем больше стойкость к детонации, тем больше и возможная степень сжатия двигателя, а следовательно, и больше мощность и экономичность. Высокооктановые бензины получают двумя способами: сложным технологическим — увеличивают долю высокооктановых компонентов при производстве (неэтилированный бензин); более простой и дешевый способ — добавка к бензину тетраэтилсвинца (этилированный бензин). В развитых странах этилированные бензины не используются. Этиловая жидкость — это концентрат химических соединений свинца, и она, как и этилированный бензин, чрезвычайно ядовита, оказывает отравляющее действие на человека. Используя этилированный бензин, будьте очень осторожны. Тетраэтилсвинец (а за границей еще и тетраметилсвинец) существенно повышает детонационную стойкость. Его для этого и добавляют, но на автомобилях, оснащенных лямбдазондом и каталитическим нейтрализатором отработанных газов (катализатором), этилированный бензин использовать нельзя — свинец быстро выводит их из строя.