Бензин - продукт переработки нефти, представляющий собой топливо с низкими детонационными характеристиками. Из сырой нефти производится до 50% бензина

Нафта

легкий дистиллят с границами кипения бензина. Выход нафты составляет около 15-18% по массе в расчете на исходную нефть. Это компонент товарных бензинов, осветительных керосинов и реактивных топлив, широко используется как сырье для производства этилена, пропилена, бутадиена, изобутилена и аммония. В качестве сырья для каталитического риформинга применяют прямогонную нафту (straightrunnaphtha) с границами кипения 65-200°С. Как компонент товарных авиационных керосинов и бензинов используют прямогонную нафту (virginnaphtha), которая представляет собой прямогонный нефтяной дистиллят с диапазонами температур кипения 170-240°С, не содержащий продуктов крекинга (т.е. содержание олефинов равно нулю).Нафту, не содержащую олефинов, называют lightnaphtha, легкую прямогонная нафту – lightvirginnaphtha, тяжелую нафту – heavynaphtha и неочищенную нафту – fullrangenaphtha. Нафту, характеристики качества которой жестко не определены, называют naphthaopenspecification

Пер.англ. –naphtha

Далее прямогонный бензин и лёгкую нафту подвергают гидроочистке. Гидроочистка — процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре (380°C). Гидроочистка направлена на снижение содержания сернистых соединений и снижения коксуемости. Побочно происходит насыщение непредельных углеводородов, снижение содержания смол, кислородсодержащих соединений, а также гидрокрекинг молекул углеводородов.

Затем гидроочищенная лёгкая нафта, содержащая примерно 50% парафинов, 40% нафтенов и 10% ароматики, попадает на установку каталитического риформинга, на выходе из которой октановое число бензина вырастает до 94—98 ОЧИ (84—88 ОЧМ). Каталитический риформинг проводят при 500°C и на выходе получают до 75% бензина от исходного сырья. В 50-е годы — времена, когда автомобильная промышленность требовала все более высокооктановых бензинов, — каталитический риформинг считался чуть ли не панацеей. Бензины каталитического риформинга характеризуются низким содержанием серы и в их составе практически отсутствуют олефины, поэтому они высокостабильны при хранении. Была лишь одна незадача: в результате получался бензин, в котором доля ароматических углеводородов вырастала с 8% до 70%. Основной из них — бензол (5—15%), который при сгорании образует сильный канцероген — бенз(a)пирен. Для уменьшения содержания ароматических углеводородов бензин пропускают через установки изомеризации. При этом содержание бензола падает практически до 0. У ароматических соединений есть еще одна неприятная особенность — при сгорании они приводят к образованию угольного нагара на свечах, что существенно снижает их ресурс. К недостаткам также относится неравномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. Если ездить на нем (чистом), то обеспечены: нестабильный запуск зимой, «туповатость» машины на разгон.

Для увеличения выхода бензина из нефти перерабатывают также и её тяжелую фракцию — мазут. Для этого используют установки каталитического крекинга, который проводят при температуре 510—540 °C. При этом большие молекулы мазута разрываются до размеров молекул, входящих в состав бензина. Первооткрывателем крекинга и создателем проекта промышленной установки в 1891 году был русский инженер В. Г. Шухов. Существует два типа реакторов каталитического крекинга: «с кипящим слоем» — выход бензина (ОЧИ 90—91) 37% и более совершенный «лифт-реактор» — выход бензина (ОЧИ 91—92) 50—55%. В процессе каталитического крекинга вырабатывается высокооктановый бензин с 89—92 ОЧИ (74—77 ОЧМ), содержащий менее 1% бензола и 30—40% ароматических углеводородов. Основной недостаток бензина каталитического крекинга — высокое содержание серы (0,1—0,5%) и олефинов (25—35%), что очень плохо влияет на стабильность топлива при хранении. Бензин быстро желтеет из-за полимеризации и окисления олефинов с падением октанового числа и потому не может применяться без смешения с другими бензиновыми фракциями и присадок. Для уменьшения содержания серы и олефинов проводят гидроочистку, а для улучшения стабильности в него добавляют присадку-антиокислитель — Агидол. По сравнению с бензинами каталитического риформинга для бензинов каталитического крекинга характерно более равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям. Пока свежий — замечательный бензин. На нем — хорошая приемистость (если октан позволяет), стабильный запуск зимой.

В процессе каталитического крекинга попутно образуется до 7—12% лёгких непредельных углеводородных газов (олефинов), однако они имеют слишком низкие температуры кипения и не остаются в бензине в растворённом состоянии. Поэтому был разработан процесс, обратный крекингу и называемый алкилированием, суть которого состоит в превращении маленьких молекул газов (олефинов) в молекулы бензина. В нефтепереработке для получения алкилбензина наибольшее распространение получила бутан-бутиленовая фракция (ББФ). Октановое число получаемого алкилбензина составляет 95 ОЧИ (92 ОЧМ). Равенство октановых чисел по моторному и исследовательскому методам делает его наиболее ценным компонентом высокооктановых товарных бензинов. Алкилбензин (алкилат) считается «идеальным» моторным топливом. Он, помимо высокого октанового числа, не содержит ароматических углеводородов и серы. Однако себестоимость алкилбензина так же очень велика. К тому же есть конкурирующий процесс использования ББФ — производство присадки МТБЭ.

Такова технология изготовления бензина в США и развитых странах Европы. В России всё намного проще.

Для большинства российских НПЗ схема «ректификационная колонна — каталитический риформинг» является основной, а гидроочистка — «непозволительная роскошь». Установки изомеризации имеют единичные заводы. На каждом российском НПЗ технолог смешивает имеющиеся в наличии компоненты, как заправский пивовар, поэтому параметры получаемого бензина варьируются от партии к партии (правда в рамках ГОСТа). Единых рецептов приготовления бензина нет, а примерные компонентные составы автомобильных бензинов на российских НПЗ приведены в таблице.

Компонент	А-76 (А-80)	АИ-91	А-92	АИ-95	АИ-98
Бензин каталитического риформинга:
мягкого режима	40—80	60—90	60—88	-	-
жесткого режима	-	40—100	40—100	5—90	25—88
Ксилольная фракция	-	10—20	10—30	20—40	20—40
Бензин каталитического крекинга	20—80	10—85	10—85	10—50	10—20
Бензин прямой перегонки	20—60	10—20	10—20	-	-
Алкилбензин	-	5—20	5—20	10—35	15—50
Бутаны+изопентан	1—7	1—10	1—10	1—10	1—10
Газовый бензин	5—10	5—10	5—10	-	-
Толуол	-	0—7	0—10	8—15	10—15
Бензин коксования	1—5	-	-	-	-
Гидростабилизированный бензин пиролиза	10—35	10—30	10—30	10—20	10—20
МТБЭ	<=8	5—12	5—12	10—15	10—15

Для примера приведём рецепт изготовления АИ-98. Прямогонный бензин подвергают гидроочистке в специальных условиях, затем разделяют на фракции <85°С и >85°С. Первую подвергают изомеризации, вторую — риформингу. Получают продукт каталитического риформинга, 10% которого разгоняют с выделением третьей фракции >110°С. Её, бензин каталитического риформинга, алкилат и изомеризат смешивают в количестве соответственно 25, 35, 25 и 15% от массы смеси, к полученному продукту добавляют 12% от общей массы присадки МТБЭ.

Продукты, получаемые как при первичной, так и при вторичной переработкинефти, относят к светлым, если они выкипают до 350^оС, и к темным, еслипределы выкипания 350^оС и выше.

Рис. Схема переработки нефти.

1.2.3. Групповой химический состав нефти и продуктов её переработки.

Групповым химическим составом нефти называют содержание в ней углеводородов определенных химических групп, характеризуемых соотношением и структурой соединения атомов углерода и водорода в молекуле углеводорода.

Основные группы:

1. Алканы(парафиновые углеводороды)- являются насыщенными, предельными, химически стабильными- в них отсутствуют двойные связи.

Общая химическая формула алкановС_nH _2n+2, где n- число атомов углерода в молекуле углеводорода. При этом если:

n= 1…4- это газы (СН₄-метан, С₂Н₆ -этан, С₃Н₈-пропан, С₄Н₁₀- бутан и т.п.); n= 5…15- это жидкости(С₅Н₁₂–пентан, С₆Н₁₄–гексан, С₇Н₁₆–гептан, С₈Н₁₈–октан, С₉Н₂₀–нонан, С₁₀Н₂₂–декан); n= 16 и выше- это твердые вещества, которые находятся в нефти и продуктах ее переработки в растворенном состоянии(С₁₆Н₃₄– гексадекан, С₁₈Н₃₈ - октадекан и т.п.).

Цепочка алканов может быть прямой(нормальные алканы:н-алканы) и разветвленной (изомерные алканы: изоалканы):

2.Цикланы (циклоалканы, нафтеновые углеводороды)-насыщенные, предельные, химически стабильные. Имеют циклическую структуру. Общая формулаС_nH_2n

В нефти обычно содержатся моноциклические пяти- и шести- членные представители нафтенового ряда(циклопарафины). В топливах (в основном в бензиновых и керосиновых фракциях)- это циклопентан С ₅Н ₁₀

и циклогексан С₆Н₁₂:

3. Алкены, диалкены(олефины) - непредельные, химически нестабильные углеводороды с общей формулой С_nH _2n для алкенов и С_nH _2n-2 для диалкенов. Они образуются в химических процессах переработки нефти и ее фракций(термический и каталитический крекинг, коксование, пиролиз и др.). К группе непредельных углеводородов относятся: этилен, пропилен, бутен-1, бутен-2, изобутилен, бутадиен.

4.Ароматические углеводороды(арены) - непредельные, химически нестабильные с эмпирической формулой С_nH _2n-₆ представлены гомологами бензола в бензиновых фракциях и производными полициклических аренов в средних топливных и масляных фракциях. Являются ценными компонентами в автобензинах т. к. обладают высокими октановыми числами, но при этом нежелательны в реактивных и дизельных топливах. Смазочным маслам придают качественные ВТС.

Индивидуальные арены: бензол (С ₆Н ₆), толуол (С ₇Н ₈), ксилол (С ₈Н ₁₀), изопропилбензол (С ₉Н ₁₂), нафталин (С ₁₀Н ₈) и другие – ценное сырье для многих процессов нефтехимического и органического синтеза при производстве синтетических каучуков, пластмасс, синтетических волокон, взрывчатых, анилино- красочных и фармацевтических веществ.

веществ.

Под химической стабильностью нефтепродуктов понимают их способность сохранять свои первоначальные свойства (не окисляться) возможно более длительный промежуток времени.

Химическая стабильность в паспорте качества нефтепродукта оценивается показателем «период индукции» или «индукционный период», который представляет собой время в минутах, в течение которого нефтепродукт, находящийся при t = 100°C, сохраняет свои первоначальные свойства(не окисляется).Этот показатель характеризует срок сохранения качества нефтепродукта в обычных условиях(при нормальных t).

Рис. Прибор для определения

1.3.Состав и назначение паспорта качества.

Основным документом, подтверждающим соответствие качества основных показателей нефтепродукта соответствующим стандартам, является паспорт качества нефтепродукта, в котором должна быть отметка о наличии сертификата соответствия нефтепродукта.

Паспорт качества нефтепродукта – это документ, выдаваемый аккредитованной испытательной лабораторией, в котором приводятся количественные и качественные показатели качества конкретной партии нефтепродукта, указывается их соответствие техническим требованиям, установленным в нормативном документе, и содержащий заключение о соответствии нормативному документу в виде записи: «По указанным показателям соответствует (или не соответствует) ГОСТ… (ТУ…)».

Примеры заполнения паспортов качества на бензины по ГОСТ Р51105 – 97 и ТУ 38.001165 – 2003, а также на дизельное топливо по ГОСТ 305 – 82 выданы Вам на занятиях.

2. Бензин и его основные свойства.

Бензин - представляет собой смесь углеводородов, состоящих в основном из предельных 25-61 %, непредельных 13-45%, нафтеновых 9-71 %, ароматических 4-16 % углеводородов с длиной молекулы углеводорода от C ₅ до C ₁₀ и числом углеродных атомов от 4-5 до 9-10 со средней молекулярной массой около 100. Так же в состав бензина могут входить примеси: серо-, азот- и кислослородсодержащих соединений.

Бензины - легковоспламеняющиеся бесцветные или слегка желтые (при отсутствии специальных добавок) жидкости, имеющие плотность 700-780 кг/м³. Бензины имеют высокую летучесть, и температуру вспышки в пределах -20…-40^о C. Температура кипения бензинов находится в интервале от 30 до 200^о C. Температура застывания – -70...-90^о C. При сгорании бензинов образуется вода и углекислый газ. При концентрациях паров в воздухе 70…120 г/м³ образуются взрывчатые смеси
Бензин - это самая легкая фракция из жидких фракций нефти. Эту фракцию получают в числе разных процессов возгонки нефти. Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры). Современные автомобильные 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.

27 февраля 2008 года Постановлением № 118 Правительства России был утверждён Специальный технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензинам...». В начале 2009г сроки введения регламента были пересмотрены. В новой редакции постановление предполагает, что выпуск в оборот автомобильного бензина стандарта Евро-2 допускается до 31 декабря 2010 года, класса Евро-3 — до 31 декабря 2011 года, класса Евро-4 — до 31 декабря 2014 года, после чего должны вырабатываться только топлива категории 5. Что же представляют из себя требования регламента? Они согласованы с требованиями евростандартов EN-228 (для бензина) и EN-590 (для дизтоплива) и соответствуют нормам Евро-2, Евро-3 и так далее. Для автомобильных бензинов особо нормируются следующие показатели:

Показатели	Категории
(Евро)-2	(Евро)-3	(Евро)-4	(Евро)-5
Октановое число, ед., не менее — по моторному методу / по исследовательскому методу	83/92	85/95	85/95	85/95
Содержание ароматических углеводородов, %, не более	55^*
Содержание бензола, %, не более
Содержание олефинов, %, не более	20*
Содержание серы, %, не более	0,05	0,015	0,005	0,001
Содержание кислорода, %, не более	2,7*	2,3	2,7	2,7
Наличие моющих присадок	-	Обязательно	Обязательно	Обязательно

* — в стандарте Евро-2 эти параметры не были указаны, они регламентируются для российского бензина категории 2.

Дата добавления: 2014-01-13