Автомобильные бензины. 2

     Министерство  Образования и Науки РФ

ФБГОУ ВПО

Иркутский Государственный  Технический Университет 
 
 
 
 
 

Содержание:

1. Основные требования к физико-химическим свойствам бензинов………………………………………………………………………………3
2. Автомобильные бензины…………………………………………………….3
3. Авиационные бензины……………………………………………………….17
4. Топлива для реактивных двигателей………………………………….20
5. Литература ………………………………………………………………………….23

1. Основные требования к физико-химическим свойствам бензинов.

     Два типа карбюраторных ДВМ – автомобильные  и авиационные – по условиям своего применения требуют использования  разных бензинов, поэтому рассмотрим автомобильные и авиационные  бензины раздельно.

     Таблица 1. Групповой и углеводородный состав бензиновых фракций от различных процессов переработки нефти.

     2. Автомобильные бензины

     Автомобильные бензины вырабатываются по нескольким ГОСТ и требования к ним приведены  в таблицы 1.1.

     В таблице 1.1 приведены характеристики автомобильных  бензинов по прежним стандартам, а  а в таблице 1.1 – 1.2 – по более новым.

     Остановимся на основных показателях качества автомобильных  бензинов и рассмотрим их химмотологическае  значения. 
 

     3

     Фракционный состав. Нормируются четыре точки  кипения по ГОСТ:

- температура начала  кипения (НК) не ниже 35⁰С;

- температура выкипания  10% ( об.) не ниже; ( Обе эти точки  нормируются исходя из того, чтобы  не происходило самовыкипания   бензина в топливной 

системе трубопроводов  и не образовались паровые пробки, прерывающие его течение.)

- Температура выкипания  50% (об.) бензина; (Эта точка нормируется  из условий хорошей испаряемости  бензина.)

-температура выкипания  90% (об.);

- температура конца  кипения (КК);  ( Эти точки нормируются из условий полноты испарения бензина на любом режиме.)

      Для автомобильных бензинов есть сезонные нормы ( лето и зима).

      Интересно сопоставить приведенные точки  кипения ( в ⁰ С, не выше) по различным ГОСТ:

По ГОСТ 2084-77       Экспортные бензины      По ГОСТ Р- 51105-97

10%(об.) ............70 (55)^*                         70                                          75/55^**

50%(об.) ............115 (100)                     120                                        120/100

90%(об.) …………..180(160)                      190                                       190/160

КК ……………………..205(195)                      215                                       215

^*Для лета ( зимы).

^** Для классов 1/5 (см. ниже).

     Видно, что новый российский ГОСТ Р-52205-97 для 1-го класса дает нормы, сходные с таковыми для климатических зон ( классов). То для зон с более холодным климатом фракционный состав бензинов облегчается.

Таблица1.1 Характеристики автомобильных бензинов по ГОСТ 2084-77

Таблица 1.2 Характеристики автомобильных экспортных бензинов и АИ-98

Таблица 1.3. Нормы  и требования к качеству автомобильных  бензинов по ГОСТ Р-51105-97

1.4  Характеристики  испаряемости автомобильных бензинах

       Давление насыщенных паров (ДНП). Оно определяет пусковые характеристики  двигателя и возможность  образования  паровых пробок в топливоподающей системе. Определяют  ДНП легкие фракции бензина. Нормы на ДПН таковы:

- для автомобильных  бензинов всех марок по ГОСТ 2084-77: для летного- не более  67кПА, для зимнего – от 67 до 93кПа;

- для экспортных  бензинов – 80Кпа;

- для бензинов  по новому российскому ГОСТу   Р-51105-97 в зависимости от климатических  зон (1÷5 классы) установлены разные нормы ДНП (в кПа):

                  Для 1-го класса………………………..35-70

                  Для 2-го класса…………………………45-80

                  Для 3-го класса…………………………55-90

                  Для 4-го класса…………………………60-95

                  Для 5-го класса…………………………80-100

Доля испарившегося  бензина (И) нормируется только по ГОСТ P-51105-97 и составляет:

      При 70⁰С – 10-45% (масс.) (1-й кл.) до 15-50% (масс.) (5-йкл.) 
 При 100⁰С – от 35-65% (мас.) (1-й кл) до 40-70% (мас.) (5-й кл.)

     При 180⁰С – не менее 85% (масс.) для всех классов.

     Это величина наряду с фракционным составом  и ДНП регламентируют долю паровой  фазы бензина при определенных температурах. 

     11

      Индекс  испаряемости является результирующей расчетной величиной. Он определяется как 10-кратное значение ДНП плюс 7-кратное значение испаряемости бензина при ДНП плюс 7-кратное значение испаряемости бензина при 70⁰С, т.е. И₇₀:

Инд. исп. =10ДНП +7 И₇₀.

     Нормы по индексу испаряемости  для 1-5 классов, не более:

900, 100, 1100, 1200, 1300.

      Содержание  смол. Смолы в бензине – это  продукты окисления углеводородов  и полимеризации олефинов. Они  являются причиной нагарообразования  в цилиндрах двигателя и на клапанах. Поскольку источник  образования  смол – окисления и полимеризация, то чем дольше контакт бензина  с воздухом, тем дольше вероятность образования смол. Поэтому сроки хранения бензинов ограничиваются до 1-2,5 года в резервуаров и до 3-6 месяцев в баках автомобилей. Отсюда и двойная норма для автобензинов на месте производства – более 5мг/100мл бензина, а у потребителя – не более 10мг/100мл бензина.

      Для подавления смолообразование вводят присадки - ДСА или ФЧ=16.

Содержание серы. В автомобильных бензинах по ГОСТ 2084-77 ее количество нормируется не более 0,1% (мас.) , а в экспортных бензинах и российских по ГОСТ Р-51105 -97- более 0,05% (мас.).

Присутствие серы в  бензинах вызывает коррозию деталей  двигателя, а главное – способствует загрязнению окружающей среды продуктами сгорания серы.

      Кислотность  определяет коррозионные свойства  бензина в жидкой фазе ( особенно в присутствие даже следов воды). Измеряется она в мг. КОН, пошедших  на нейтрализацию кислот (100мл). Норма  для автобензинов – не более 0,8=3мг КОН/100мл бензина.

      Автомобильные бензины. Количество и качество компонентов, применяемых для приготовление  товарных автомобильных бензинов, существенно  различаются.

12

 Даже бензины  одной марки, выработанные одним  заводом в разное время, могут  различаться по компонентному составу в связи с проведением планово- предупредительных ремонтов отдельных установок, изменением программы завода по выпуску продуктов и т.д.

      В настоящие время на отечественных  нефтеперерабатывающих заводах  производят автомобильные бензины  марок А-66, А-72, А-76, АИ-93 и АИ-98.

 Кроме того, по  специальным техническим условиям  в небольшом количестве производят  бензин Экстра, который иногда  обозначают как АИ-95. Такое обилие  марок товарных бензинов связано  с разнообразием требований двигателей  автомобилей, находящихся в эксплуатации.

      Современные бензины готовят смешением компонентов, полученных путем прямой перегонки, термического крекинга, каталитического крекинга и риформинга , коксования, гидрокрекинга, алкилирования, полимеризации, изомеризации, и других процессов переработки нефти и газа. Чаще всего соотношение компонентов в товарных бензинах определяется их детонационной стойкостью, иногда – требованиями к фракционному составу, содержанию серы, химической стабильности и т.д.

      В бензинах прямой перегонки нефти, как  правило, содержится много слаборазветвленных парафиновых углеводородах с  низкой детанационной стойкостью, т.е. с небольшим октановым числом. Лишь из некоторых отборных нефтей можно получить бензины прямой перегонки с октановым числом около 70. Однако ресурсы таких нефтей весьма ограничены, а их независимая от других нефтей  переработка на заводах сопряжена со значительными трудностями. С понижением температуры конца кипения бензинов прямой перегонки их детонационная стойкость повышается. Так, например, бензиновая фракция 28-200⁰С прямой перегонки ромашкинской нефти имеет октановое число 41; фракция 28-180⁰С -46; фракция 28-120⁰С -58; фракция 28-85⁰ С -68; фракция 28-62⁰С -75.

      В бензинах термического крекинга великого содержание непредельных углеводородов, детонационная стойкость которых выше,  

13

чем нормальных парафиновых, поэтому октановое число бензинов термического крекинга обычно больше, чем бензинов прямой перегонки из те же нефтей. Бензины каталитического  крекинга, главным образом благодаря увеличенному содержанию в них ароматических и парафиновых углеводородов изостроения. Процесс каталитического риформинга предназначен для повышения детонационной стойкости бензинов прямой перегонки. Бензины реформинга имеют высокое  октановое число главным образом из-за большого содержания ароматических углеводородов (до 70%). В качестве компонента товарных бензинов используют как бензины реформинга целиком, так и их отдельных фракции, остающиеся после извлечения из платформата индивидуальных ароматических углеводородов. Так, бензин каталитического крекинга легкого сырья из куйбышевских  нефтей имеет октановое число по моторному 75, бензин платформинга обычного бензина режима-77, а жесткого режима-86, фракция бензина риформинга обычного режима без толуола -70. Для повышения детонационной стойкости товарных бензинов используют и специально приготовленные высокооктановые компоненты:

                                             Октановое число

                                                по ИМ         по ММ

Фракция

     Бутановая………………………………………………...94                      89

     Изобутановая…………………………………………..101                    97

     Изопентановая…………………………………………93                     90

     Пентамиленовая  ……………………………………..90                     87

Газовый бензин ( фракция 33-103⁰С)………………..89                      86

Диизобутилен ( изооктилен)……………………………..100                  88

Полимерный бензин………………………………………….100                  85

Алкилат ………………………………………………………………92                     90

Алкилбензин ( широкая  фракция алкилата)…90-94             88-92

14

Тоулол……………………………………………………………….115                   103

Пиробензол………………………………………………………102                      88

Алкилбензол…………………………………………………….107                    100

Изооктан технический……………………………………..100                    100

Продукты изомеризации фракции С₅-С₆                                

( изомеризат)………………………………………………..81-87                 79-85

      Детонационная стойкость смеси различных компонентов  бензинов не всегда подчиняется закону аддитивности. Эту особенность следует  учитывать, особенно при смешении базовых  бензинов с ароматическими углеводородами. В настоящее время при получении  товарных бензинов различных марок на отечественных заводах наиболее часто применяют следующие рецептуры.

      Бензин  А-66 готовят компаундированием в  основном двух компонентов – бензинов прямой перегонки и термического крекинга. На некоторых заводах в  небольшом количестве добавляют  компоненты, полученными каталитическими  процессами .

      Бензин-72 готовят с вовлечением большого количества компонентов каталитических процессов, в основном каталитического  крекинга и платформинга обычного режима.

      Бензин- 76 является, по существу, бензином А-72 с  добовлением этиловой жидкости. При  получении бензина А-76 в неэтилированном  виде состав его изменяют: несколько увеличивают долю компонентов каталитических процессов, иногда используют бензин платформинга жесткого режима либо его фракции.

      Бензин  АИ-93 получают на базе бензина платформига  жесткого режима. Для обеспечения  требований по фракционному составу  в него добавляют небольшое количество узких фракций бензинов прямой перегонки, продуктов аллкилирования и изомеризации. 

15

      Бензин  АИ-98 можно производить, добавляя этиловую жидкость в неэтилированном виде бензина АИ-98 получать очень трудно, так как требуется большое  количество алкилата, изомеризата и  других высокооктановых компонентов.

      Фракционному  составу и давлению насыщенных паров  все автомобильные бензины делят  на летние зимние. Зимние бензины рассчитаны всесезонное применение в северных и северо-восточных районах страны и в период с 1 октября по 1 апреля – в средней климатической зоне. Они позволяют осуществить  пуск холодного двигателя без дополнительного разогрева  до температуры воздуха -30⁰С и избежать образование паровых пробок в системе питания до температуры воздуха +30⁰С. Летние бензина рассчитаны на всесезонное применение в южных районах страны и в период с 1 апреля по 1 октября- в средней климатической зоне. При использование летнего бензина паровые пробкт могут возникать при температуре воздуха выше45-50⁰С, а пуск холодного двигателя возможен до температуры воздуха -10⁰С.

      Для приготовления зимних сортов бензина  на нефтеперерабатывающих заводах  используют специальные легкокипящие компоненты (бутан- бутеленовую фракцию, газовый бензин, технический изопентан  и др.) . для улучшения пусковых свойств бензинов весьма эффективна смесь бутанов , однако при этом весьма увеличивается склонность бензина  к образованию паровых пробок. Поэтому общее содержание бутанов  в товарных бензинах не должно превышать 10%. Вводить в зимнее сорта товарных бензинов газовый бензин с точки  зрения пусковых свойств более эффективно, чем технический изопентан, однако последний целесообразно использовать в качестве низкокипящего компонента для повышения октанового числа товарного бензина.

      Кислотность всех компонентов автомобильных  бензинов обычно бывает выше 0,1-0,3 мг КОН/100мл, т.е. намного ниже нормы, установленных  для товарных бензинов ( не более 3 мг КОН/100МЛ). при хранение кислотность  бензинов несколько увеличивается, однако даже после длительного хранения она, как правило, не достигает предельных значений.  

16

Кислотность товарных бензинов резко возрастает при введение кислых антиокислительных  присадок ( например, древесно-смоляного антиокислителя). Высокая кислотность бензина с фенольным антиокислителем неопасна с точки зрения коррозионной агрессивности. По мере расходования антиокислителя кислотность такого бензина при хранении может несколько снижаться.