Характеристика бензина и любопытная информация о бензине

Привычные с детства понятия таят в себе много занятных сведений. Стоит только заинтересоваться и узнать это.

Бензин является горючей смесью легких органических веществ. При нормальных условиях представляет собой чистую, прозрачную жидкость. Средняя плотность бензина – 0,75 кг/литр при 15ºС. Удельная теплота сгорания – около 10200 ккал/кг. Свойства нефти и метод производства определяют состав бензина. От него, в свою очередь, зависит область применения. Все нормируемые характеристики бензина вносятся в паспорт качества. Добросовестный поставщик (например, «НЕФТЬОПТ») представляет покупателю этот документ.

Производство бензина

Нефть состоит из многих веществ, которые различаются по свойствам. Если выделить из нее определенную часть компонентов, получится бензин.

Прямая перегонка

Люди освоили этот процесс уже давно. Первый в мире нефтеперегонный завод появился, в середине XVIII века.

Некоторые из составляющих нефти уже при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии. При нефтедобыче они выходят на поверхность в виде сопутствующих газов. Чуть менее летучие вещества находятся в жидкой фазе. При нагревании сначала испаряются самые легкие (и горючие) из них, затем – все более тяжелые.

Если поместить нефть в перегонный куб (самогонный аппарат, ректификационную колонну) при атмосферном давлении, то при нагреве от 30ºС сначала пойдет самый качественный бензин (первач), затем – похуже (молекулы все тяжелее). Бензиновые фракции выкипают примерно до 200ºС. Температурные интервалы даны ориентировочно, они зависят от состава нефти. Дальше из сырья выпаривают дизельное топливо и т.д.

Таким способом можно получить совсем немного бензина уровня АИ-76 (хотя октановое число не является показателем молекулярной массы, испаряемости или воспламеняемости). В сериале «Убойная сила. Предел прочности» местные жители, в принципе, могли производить из хорошей нефти пригодный к использованию бензин. Данный метод был актуален до XX века, пока основным востребованным нефтепродуктом был керосин. С распространением автомобилей получили развитие другие методики – различные способы крекинга. Сегодня НПЗ по-прежнему выполняют прямую перегонку, но этот этап является первичной переработкой сырья. Далее материал подвергают химическим преобразованиям.

Вторичная переработка

Установку для термического крекинга (разрушения) нефти изобрел и запатентовал один из самых замечательных инженеров в мире – Владимир Григорьевич Шухов. Конструктор известен в основном благодаря своей телевизионной башне на Шаболовке, но, кроме строительства, он работал и в других сферах. В частности, Шухов внес огромный вклад в развитие нефтяной отрасли.

Американцы также создали свою крекинг-установку – более сложную и менее эффективную. Шухов отказался продать им изобретение. Крекинг-процесс не был широко востребован в царской России (мало машин), но впоследствии хорошо пригодился молодой стране Советов.

Впоследствии стали применять различные методы каталитического крекинга:

• риформинг;
• гидрокрекинг;
• алкилирование.

В результате получаются вещества (бензиновые фракции) с теми или иными свойствами (октановым числом и т.д.) – в зависимости от процесса и сырья. Смешивая эти компоненты в нужном соотношении, НПЗ получают товарный бензин.

Не имея нефти, углеводородное топливо можно производить из битума, природного газа, горючего сланца, органических отходов или, как в фашистской Германии, из угля.

Применение

Бензин используется главным образом в качестве топлива для двигателей – автомобильных, авиационных. В маркировке указывается основная характеристика – октановое число (либо сортность). Для автомобильного бензина (АИ) важным показателем является также содержание серы (экологические классы К3, К4, К5 – Евро 3, 4, 5), для авиационного (Б) – химическая стабильность и фракционный состав.

Когда Карл Бенц сделал автомобиль, АЗС не было даже в Германии. Берта, жена изобретателя, поехала навестить маму. По дороге она заправлялась в аптеках: тяжелый бензин (лигроин) использовали как антисептик и чистящее средство. Трасса, по которой был совершен этот первый в мире междугородний автопробег, носит имя Берты Бенц.

Лигроин, он же – нафта, является сырьем для нефтехимии и применяется при производстве этилена. Удельный вес бензина для нефтехимической промышленности несколько выше, чем у моторного топлива.

Нефтяной растворитель (нефрас, уайт-спирит) используют в лакокрасочной промышленности. Назначение понятно из названия.

Октановое число

Это основная эксплуатационная характеристика продукта, но не показатель его качества. Если не вспоминать школьный курс термодинамики и не обращаться к таким понятиям, как «адиабатный процесс», можно сказать проще. Чем сильнее сжать горючую смесь в цилиндре, тем меньше тепла рабочее тело передаст «холодильнику» (выхлоп будет холоднее). Снижается выброс энергии, больше теплоты идет «в дело». КПД двигателя возрастает, и на каждом литре топлива можно проехать дальше.

Но горючая смесь детонирует при сжатии. Если для дизеля это нормально, то для бензинового ДВС – нет. Октановое число показывает детонационную стойкость: какое давление смесь выдержит до самовоспламенения. Для бензина с высоким ОЧ можно создать более эффективный двигатель. Если залить АИ-98 в ВАЗ-2101, степень сжатия не изменится, и автомобиль не полетит. При обратной ситуации (ОЧ ниже требуемого) двигатель «застучит» и будет быстрее изнашиваться.

По ГОСТ выпускают бензин:

• АИ-80;
• АИ-92;
• АИ-95;
• АИ-98.

Октановое число не имеет отношения к процентам и может быть больше 100. Такие бензины производят по стандартам организаций.

Этилированный бензин

ОЧ повышают с помощью присадок. Одной из них является тетраэтилсвинец. Сначала военные (по крайней мере, в США) рассматривали его применение в качестве химического оружия. Но оно запрещено международными конвенциями. Однако на General Motors обнаружили антидетонационный эффект от ТЭС. В мирных целях – можно.

Загвоздка была в том, что рабочие на производстве травились свинцом, сходили с ума и умирали, либо становились инвалидами. Сильнодействующее ядовитое вещество с величайшими предосторожностями вводили в бензин, после чего распыляли по миру вместе с выхлопом. Требовалась мощная пропаганда.

Руководство Ethyl Gasoline Corporation (производитель топлива) поспешило заручиться поддержкой видных ученых. Одним из них был Клер Кэмерон Паттерсон – главный специалист по измерению концентрации свинца.

Аспиранту (которого в университете считали заурядным) предложили тему диссертации – измерить возраст Земли. Для этого нужно было узнать содержание изотопов свинца и урана в метеорите с помощью масс-спектрометра. Но задача оказалась не такой простой. Свинец из внешней среды сильно искажал показания прибора. Чтобы найти способ правильно измерить количество изотопов, Паттерсону потребовалось 6 лет.

И этому человеку, открывшему миру возраст нашей планеты, нефтепереработчики сами профинансировали дальнейшие исследования. Паттерсон должен был доказать, что концентрация свинца в природе не изменилась. Однако он пришел к обратному, весьма пугающему выводу. Отравиться, сойти с ума и шагнуть в окно он не хотел очень. Финансирование сразу прекратилось.

Но ученого поддержали другие структуры – в частности, военные, которые точно знали опасность тетраэтилсвинца. 20 лет Паттерсон проводил исследования и выступал в судах, пока, наконец, ТЭС не запретили.

В СССР также применялся этилированный бензин, окрашенный в различные цвета (в зависимости от марки). В некоторых странах он по-прежнему используется. Кроме того, ТЭС добавляют в авиационное топливо.

Сжигание углеводородов таит в себе опасность, но отказаться от использования нефтепродуктов человечество пока не может – по объективным причинам. Покупайте бензин у компании «НЕФТЬОПТ», он проходит экспертизу и содержит только разрешенные компоненты.