Автомобильный бензин. Свойства, ассортимент, применение

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение...............................................................................................................................2

Требования к качеству автомобильных  бензинов............................................................2

Физико-химические и эксплуатационные свойства автомобильных бензинов.............4

Технология производства автомобильных  бензинов........................................................8

Транспортировка и хранение автобензинов.....................................................................11

Порядок постановки на производство и сертификации автомобильных бензинов…..14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Автомобильный транспорт является основным потребителем нефтяного топлива. В настоящее время в мире эксплуатируется более 600 млн автомобилей, а в 2010 году их число,  возможно, возрастет до 1 млрд. штук. Автомобильный парк России составляет лишь 3,5% от численности эксплуатируемых в мире автомобилей. В  то же  время  это один из  самых динамично развивающихся секторов мирового автомобильного рынка.

Суммарное мировое потребление  моторных топлив составляет около 1,75 млрд.т/год, в том числе на долю автомобильных бензинов приходится более 800 млн.т/год.

Ассортимент и качество вырабатываемых и применяемых бензинов  определяются  структурой  автомобильного парка страны, техническими возможностями отечественной  нефтеперерабатывающей  и  нефтехимической промышленности,  а  также  экологическими требованиями, которые в последнее время стали определяющими.

Отрицательное влияние выбросов  автотранспорта на  окружающую  среду  приводит  к  необходимости ужесточать нормы на состав отработавших  газов автомобилей. Продукты сгорания бензинов, содержащиеся в отработавших  газах  автомобиля,  поступают  в  атмосферу, загрязняя окружающую  среду. С целью  снижения вредных выбросов  автомобилями  их  стали  оборудовать  каталитическими  системами  нейтрализации  отработавших  газов,  что потребовало ужесточения требований к качеству применяемого бензина.

Совершенствование конструкции двигателей и автомобилей,  повышение  качества  вырабатываемых  и применяемых  бензинов  должно  сопровождаться общим повышением культуры  эксплуатации  автомобильного транспорта.

Требования, предъявляемые  к качеству современных автомобильных бензинов.

Требования, предъявляемые к качеству современных автомобильных бензинов, подразделяют на четыре группы:

1.  От производителей автомобилей  для обеспечения нормальной работы двигателя;

2.  От производителей бензинов, обусловленные возможностями нефтеперерабатывающей промышленности;

3. Связанные с транспортированием  и хранением автомобильных бензинов;

4. Экологические.

Требования,   которые  предъявляют производители двигателей с искровым зажиганием к качеству применяемых бензинов: сжигание бензина в  смеси  с  воздухом  в  камере  сгорания  должно происходить  с  нормальной  скоростью  без возникновения  детонации  на  всех  режимах  работы двигателя  в  любых  климатических  условиях.   Это требование устанавливает нормы на детонационную стойкость бензина.

Необходимо, чтобы бензин имел высокую  теплоту сгорания,  минимальную  склонность  к образованию отложений в топливной и впускной системах, а также нагара  в  камере  сгорания.   Продукты  сгорания  не должны  быть  токсичными  и  коррозионно- агрессивными.

Испаряемость  бензинов  должна  обеспечивать приготовление  горючей  смеси  при  любых температурах эксплуатации двигателей. Это требование регламентирует такие свойства и показатели  качества  бензина,   как  фракционный состав,   давление насыщенных паров,   склонность  к образованию паровых пробок.

Производство  автомобильных  бензинов осуществляется  на  сложном  комплексе  различных технологических процессов переработки нефти.

Требования  к  качеству  вырабатываемых автобензинов,   обусловленные  техническими возможностями  отечественной  нефтепереработки, накладывают ограничения на показатели  фракционного  и  углеводородного состава,   содержание  серы  и  различных антидетонаторов.

Условия  массового  производства  требуют обеспечения возможности использования нефтяного сырья с возможно более широким варьированием по  углеводородному  и  фракционному  составам  и содержанию различных  сернистых  соединений,  что определенным образом влияет на установление норм в  спецификациях  на соответствующие показатели качества бензинов.

В  целях  увеличения  выхода  бензина  из перерабатываемого  нефтяного  сырья  производство заинтересовано  в  повышении  температуры  конца кипения,   а  эффективное  использование  бензина  в двигателе возможно при определенном ограничении содержания высококипящих фракций.

Нормы на показатель детонационной  стойкости устанавливаются  на  уровне,   достижимом  с использованием  имеющихся  технологических процессов,  компонентов и присадок, допущенных  к применению в составе бензинов.

Требования  производителей  автомобилей  очень часто  идут  вразрез  с  требованиями нефтепереработчиков, и  в  этих  случаях необходимо определить  оптимальный  экономически целесообразный уровень этих требований.

Примером такого компромисса является октановый индекс, характеризующий детонационную стойкость американских автобензинов.

Автомобилестроители США предлагали внести в спецификации оценку октанового числа бензина по исследовательскому методу, а нефтепереработчики - по моторному методу. В  результате  в  спецификацию  был  внесен показатель,  равный полусумме октановых чисел по исследовательскому и моторному методам.

Требования, связанные  с транспортированием и хранением бензинов, обусловлены необходимостью сохранения их качества в течение нескольких лет. Автомобильный  бензин  с  завода-изготовителя  по существующим  продуктопроводам, железнодорожным,   водным  и  автомобильным транспортом  подается  на  крупные  региональные перевалочные  нефтебазы.   С  этих  баз  хранения бензин  поступает  на  нефтебазы,   снабжающие автозаправочные  станции  (АЗС),   а  далее автомобильными цистернами на АЗС.

Транспортирование,   хранение  и  применение бензина  непосредственно  на  автомобилях осуществляются  в  различных  климатических условиях при  температуре окружающего  воздуха от - 50 до + 45  °С,  при этом необходимо  обеспечить нормальную работу двигателя.

Требования,   связанные  с  транспортированием и хранением,   регламентируют  такие  свойства автобензина,   как  физическая  и  химическая стабильность, склонность к потерям от испарения и образованию паровых пробок, растворимость  воды, содержание коррозионно-агрессивных соединений и т. д.

Воздействие бензинов на окружающую среду при применении их на автомобильной технике связано с токсичностью  соединений,   попадающих  в атмосферный воздух, воду, почву непосредственно из топлива  (испарения,   утечки)  или  с  продуктами  его сгорания.

Источниками  токсичных  выбросов  автомобилей являются отработавшие газы, картерные газы и пары топлива  из  впускной  системы  и  топливного  бака. Для  уменьшения  выбросов  вредных  веществ современные  автомобили  оснащают каталитическими  системами  нейтрализации отработавших  газов,   позволяющими  дожигать несгоревшие углеводороды и оксид углерода до С02, а оксиды азота — восстанавливать до азота.

Экологические свойства бензинов обеспечиваются ограничениями по содержанию отдельных токсичных веществ по групповому углеводородному составу по содержанию низкокипящих углеводородов,   а  также серы и бензола.

Физико-химические и эксплуатационные свойства автомобильных бензинов.

К основным характеристикам автомобильных бензинов относят: детонационную  стойкость,  испаряемость (фракционный состав и давление насыщенных паров), плотность, углеводородный состав.

Детонационная стойкость.

Одним из основных показателей качества  автомобильных бензинов  является их детонационная  стойкость,   от  которой    в  наибольшей  степени  зависят надежность, повышение мощности, экономичность и продолжительность эксплуатации двигателя автомобиля.

В  качестве  эталонного  топлива  стали применять химически чистые углеводороды —  сильно детонирующий нормальный  гептан и слабо детонирующий изооктан (2,2,4-триметилпентан) и их смеси, удовлетворяющие  основным  требованиям  к  эталонному топливу: постоянный состав и возможность получения идентичного  качества; длительный  срок хранения;   антидетонационные  свойства,   охватывающие весь диапазон бензинов; близость условий сгорания в двигателе к условиям сгорания товарных бензинов.

В качестве показателя антидетонационных  свойств бензинов, получившего название «октановое число», было принято  содержание изооктана  в  смеси  с нормальным  гептаном,   которая  эквивалентна по  своим антидетонационным  качествам  испытуемому  топливу.

Октановое  число  химически  чистого  нормального гептана принято  за 0,  а октановое число химически чистого изооктана — за 100. Составляя смеси изооктана с нормальным гептаном в объемных процентах,  можно получить  эталонные смеси с детонационной стойкостью от 0 до 100 единиц.

Повышение  детонационной  стойкости  бензина уменьшает  вероятность  самопроизвольного воспламенения рабочей смеси. Источниками воспламенения могут  служить перегретые  выпускные  клапаны,   свечи,   кромки  прокладок,   тлеющие частицы нагара и т. п. Это явление, нарушающее нормальный процесс сгорания, получило название калильного зажигания. Наиболее опасно преждевременное воспламенение  (до  момента  подачи  искры),   так  как  оно приводит к снижению мощности, ухудшению экономичности, повышению риска возникновения детонации. Вероятность возникновения преждевременного воспламенения зависит от склонности топлива к образованию  нагара  в  камере  сгорания  двигателя  и свойств образующегося нагара. При сгорании бензинов,   содержащих металлоорганические  антидетонаторы  и  большое  количество  ароматических углеводородов,   вероятность  появления  калильного зажигания и преждевременного воспламенения очень высока.

Испаряемость бензина.

Испаряемость бензина оценивается показателями фракционного состава и летучести (давление насыщенных паров,  потери от испарения и склонность к образованию паровых пробок).

Испаряемость бензина должна обеспечивать оптимальный  состав  топливовоздушной  смеси на  всех режимах работы  двигателя независимо от способа ее приготовления. По способу приготовления  смеси  топлива  с  воздухом  различают двигатели карбюраторные, в которых состав топливовоздушной смеси в основном задается конструкцией  карбюратора,   и  инжекторные  (с впрыском), в которых состав смеси регулируется электронной системой в зависимости от состояния двигателя и условий его работы.

С испаряемостью бензина  связаны  такие характеристики  двигателя,   как  пуск  при  низких температурах, вероятность образования паровых пробок  в  системе  питания  в  летний  период, приемистость  автомобиля,   скорость  прогрева двигателя,   а  также износ цилиндро-поршневой группы и расход топлива.

Максимальную испаряемость можно  контролировать одним из двух способов:

- максимальной температурой, при которой устанавливается отношение пар—жидкость, равное 20;

- индексом испаряемости или индексом паровых  пробок  (ИПП),   который является  функцией давления насыщенных паров и количества топлива в %, испарившегося при 70 °С.

ИПП=10ДНП + 7V70,

где ДНП — давление насыщенных паров, кРа,

V70 —количество топлива, испаряющегося  при 70 °С, %

Последний  способ регулирования  максимальной испаряемости  включен  в ГОСТ Р 51105-97 и ГОСТ Р51866-2002.

Согласно  этих  спецификаций  все  автомобильные бензины по испаряемости подразделяются на 5 и 10 классов  соответственно.  Применение  бензина  того или  иного  класса  определяется  климатическими условиями, а также особенностями автотранспорта.

Вязкость и плотность.

Вязкость — один из важнейших показателей качества моторного топлива. От вязкости зависит надежность  работы  топливной  аппаратуры,   возможность использования  топлива  при  низких  температурах, противоизносные  свойства,   процесс  испарения  и сгорания топлива.

Различают динамическую и  кинематическую  вязкость. Динамическая вязкость измеряется в пуазах, а единицей  климатической  вязкости  является  стоке(см2/с).

Вязкость  бензина  зависит  от  его  химического  и фракционного состава. При увеличении содержания ароматических и нафтеновых  углеводородов и  утяжелении фракционного состава топлива его вязкость возрастает.