Автомобильные бензины

Классификация нефтяных топлив

Общая классификация нефтяных топлив (класс F по ГОСТ 28576-90 (ИСО 8681-86)) устанавливается ГОСТом 28577.0-90(ИСО8216/0-86).

В этот стандарт включены пять нефтепродуктов

Продукты обозначаются символом, состоящим из групп букв, например ИСО-F-Д S T 2.

В обозначения входят: аббревиатура ИСО, буква, обозначающая класс (F- для топлив), которую отделяют дефисом от аббревиатуры и последующих букв; буквы (от одной до четырех), обозначающего категорию топлива; цифра, указывающая на основе свойство топлива.

Группа топлива	Характеристика
G	Газообразные топлива. Газообразные топлива нефтяного происхождения, состоящие в основном из метана и (или) этана.
L	Сжиженные газообразные топлива. Газообразные топлива нефтяного происхождения, состоящие в основном из пропана и пропена и (или) бутена и бутана.
D	Дистилятные топлива. Топлива нефтяного происхождения (бензины, керосины, газойли и дизельные топлива), за исключением сжиженных нефтяных газов и топлив. Тяжелые дистилляты, которые могут содержать не- большое количество остатков.
R	Остаточные топлива. Нефтяные топлива, содержащие остаточные фракции процесса перегонки.
C	Нефтяные коксы. Твердые топлива нефтяного происхождения, состоя­щие в основном из углерода и полученные в процессе гидрокрекинга.

Бензины автомобильные представляют собой смесь углеводородов различного строения, преимущественно С₄-С₁₂, с температурой кипения 30-205°С и плотностью 0,70-0,78 г/см³. Они получаются смешением прямогонного бензина и продуктов вторичной переработки фракций прямой перегонки, например каталитического крекинга керосино-газойлевых и тяжелых дистиллятных фракций, каталитического риформинга бензиновых фракций коксования, алкилирования и т.д.
Выпускают бензины летние, зимние, этилированные и неэтилированные.

Это прозрачная маловязкая жидкость со специфическим запахом, она быстро испаряется, не растворяется в воде и при соответст­вующих условиях сгорает без остатка.

Производство автобензина в РФ по состоянию на 2006 г. составило 34,37 млн. т/год. В них доля высокооктановых бензинов 53,3%. В России с 2003 г. полностью прекращена выработка и применение этилированных автобензинов. Объем экспорта в 2006 составил 6302, 2 тыс. тонн, объем импорта - 7,4 тыс. тонн.

Базовой эксплутационной характеристикой и одновременно основ­ным ценообразующим параметром автомобильного бензина является его детонационная стойкость, выраженная октановым числом. Именно октано­вое число автомобильного бензина и рядом стоящая соответствующая цена за один литр в первую очередь интересует водителя при въезде на АЗС.

Детонационная стойкость. Это показательбензинов должен обеспечивать бездетонационную работу двигателей в самых напряженных режимах. Детонационная стойкость топлива определяет его способность противостоять нарушению нормального протекания сгорания в двигателе, возникающего в результате взрывного сгорания и образования детонационных и ударных волн. Чем выше детонационная стойкость, тем эффективнее и экономичнее работает двигатель автомобиля. При детонационном сгорании топлива скорость распространения пламени примерно в 100 раз превышает скорость распространения пламени при нормальном сгорании. Сильная детонация приводит к перегреву двигателя, прогоранию колец, поршней и клапанов, разрушению подшипников и т.д.

Детонационное горение определяется химическим составом топлива, т. е. его склонностью к образованию пероксидов. Наиболее детонационно стойкими являются ароматические углеводороды, причем с увеличением длины боковых алкильных цепей в них снижается детонационная стойкость.

К ароматическим углеводородам по детонационной стойко­сти приближаются изоалканы, причем, чем они разветвленнее, тем выше эта стойкость.

Нафтеновые углеводороды занимают промежуточное поло­жение, и для них, как и для ароматических углеводородов, уве­личение алкильных цепей уменьшает детонационную стойкость, а разветвление этих цепей — увеличивает. Олефины по детона­ционной стойкости близки к нафтенам. Уменьшение длины цепи увеличивает их стойкость.

Мерой детонационной стойкости топлива является октановое число (ОЧ) по условно принятой шкале. В этой шкале за 100 при­нята детонационная стойкость изооктана (2,2,4-триметилпентана) С₈Н₁₈, а за 0 принята детонационная стойкость н -гептана С₇Н₁₆.

Октановым числом испытуемого бензина называют количе­ство изооктана (в % об.) в его смеси с н-гептаном (эталонная смесь), при котором детонационная стойкость такой смеси эк­вивалентна детонационной стойкости испытуемого бензина в стандартных условиях испытания. Существует три стандартных метода определения детонаци­онной стойкости автомобильных бензинов.

Исследовательский метод определения октанового числа (ГОСТ 8226—82) состоит в том, что детонационную стойкость испытуемого бензина сравнивают с детонационной стойкостью эталонной смеси подбором соотношения в ней изооктана с геп­таном. Сравнительное испытание проводят на стандартной одноцилиндровой установке УИТ-65, позволяющей изменять сте­пень сжатия, а начало детонации фиксировать электронным дат­чиком. Испытание проводят с частотой вращения вала двигателя 600 ± 6 об/мин с постоянным углом опережения зажигания 13°, при температуре воздуха, поступающего в карбюратор, 52 ± 1 °С. Получаемое исследовательским методом октановое число (ОЧ_И) соответствует относительно мягким условиям работы двигателя (городская езда автомобилей с небольшими нагрузками).

Моторный метод определения октанового числа (ГОСТ 511—82) реализуют также на установке УИТ-65 и определяют сравнением детонационных стойкостей бензина с эталонной смесью, состав которой подбирают в процессе испытания; по содержанию в ней изооктана находят искомое октановое число. Однако условия испытания в этом случае жестче: частота враще­ния вала 900 ± 9 об/мин, угол опережения зажигания от 26 до 15°, температура воздуха на входе в карбюратор 50 ± 5 °С, а температура ТВС на входе в цилиндр 149 ± 1 °С.

Полученное этим методом значение октанового числа (ОЧ_М) соответствует работе двигателей с повышенной нагрузкой (заго­родная езда нагруженных автомобилей) и всегда ниже, чем ОЧ_И.

Разность ОЧ_И- ОЧ_М называют чувствительностью бензина. В за­висимости от химического состава бензинов она составляет от 1-2 до 8-12.

Методы детонационных испытаний полноразмерных серий­ных двигателей в стендовых и дорожных условиях по ГОСТу 10373—75 значительно сложнее исследовательского и моторного методов, требуют больших трудозатрат и расхода эталонных сме­сей, поэтому они предназначены для квалификационной оценки серийных двигателей или для определенных исследований пара­метров их работы.

По результатам определения этими методами октанового числа строят серию графиков его зависимости от важнейших па­раметров двигателя — угла опережения зажигания, частоты вра­щения вала, мощности двигателя и др.

Для прямогонных бензинов предложена формула:

ОЧ_М= 250,9-281ρ₄²⁰,

где ρ₄²⁰— относительная плотность бензина.

Для таких же прямогонных бензинов с концом кипения до 200 °С:

ОЧ_М =100А + 70Н + 50ИП -12НП

где А, Н, ИП и НП — массовые доли ароматических, нафтено­вых, изопарафиновых и н-парафиновых углеводородов в бензине.

Существует также расчетный метод, основанный на хроматографическом анализе бензина.

Достоинство расчетных методов состоит в том, что они не требуют для анализа больших количеств бензина, что важно при проведении лабораторных исследовательских работ. Недостаток их — в большой погрешности, достигающей иногда 10 % и более.

Высокая детонационная стойкость товарных автобензинов достигается тремя способами. При первом способе в качестве базовых бензинов применяются наиболее высокооктановые вторичные продукты переработки нефти или же увеличивается их доли в товарных бензинах.

Второй способ предусматривает широкое использование высокооктановых компонентов, вовлекаемых в товарные бензины, - ароматических и изопарафиновых углеводородов.

Третий способ состоит в применении антидетонационных присадок. В настоящее время широко используют все три направления повышения детонационной стойкости.

Наиболее эффективным и экономически выгодным, а
потому широко применяемым является способ использования
антидетонаторов.

Кроме детонационной стойкости автомобильных бензинов к важнейшим детонационным характеристикам относятся: фракционный состав, давление насыщенных паров, плотность, содержание серы, водорастворимых кислот и щелочей, фактических смол, соединений свинца, железа, марганца.

До недавнего времени основная масса автомобильных бензинов в России вырабатывалась по ГОСТ 2084-77 и ТУ 38.001165-97 (заменен в 2003 году). В зависимости от октанового числа этот ГОСТ предусматривал пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по мотор­ному методу, для остальных - по исследовательскому. По ТУ вырабатыва­лись марки А-80, А-92 и А-96 с октановыми числами по исследователь­скому методу. Эти бензины в основном предназначались для поставки на экспорт.

Основная масса автомобильных бензинов в настоящее время выраба­тывается по ГОСТ Р 51105-97, применение которых обеспечивает надеж­ную эксплуатацию автомобилей с нормами Евро-2 по токсичности отрабо­тавших газов. По этому ГОСТу выпускаются автобензины марок: Нор­маль-80, Регуляр-91, Регуляр-92, Премиум-95 и Супер-98 (см. табл.).

В последние годы автомобильный парк страны пополняется совре­менными импортными машинами, удовлетворяющими требованиям Евро-3 и Евро-4, эксплуатация которых требует применения соответствующих топлив. В связи с этим возникает необходимость организации промыш­ленного производства бензинов для автомобилей класса Евро-3 и Евро-4.

Таблица

Характеристика неэтилированных автомобильных бензинов (ГОСТ Р 51105-97)

Показатели	Нормаль - 80	Регуляр - 91	Премиум -95	Супер – 98	Метод испытаний
Октановое число, не менее -моторный метод -исследова-тельский метод	76,0     80,0	82,5     91,0	85,0     95,0	88,0     98,0	ГОСТ 511-82 ASTM D 2700 ИСО 5163-90   ГОСТ 8226-82 ASTM D 2699-94 ИСО 5164-90
Содержание свинца, г/дм^3, не более	0,010	0,010	0,010	0,010	ГОСТ 28828-90 ASTM D 3237-90 EN 237
Содержание марганца, мг/дм^3, не более			-	-	по п. 7.2 ГОСТ Р 51105-97 ASTM D 3831-94
Содержание фактических смол, мг/100см^3, не более	5,0	5,0	5,0	5,0	ГОСТ 1567-83 ASTM D 381-94 EN 5
Индукционный период, мин, не менее					ГОСТ 4039-88 ASTM D 525-95 ИСО 7636-94
Массовая доля серы, %, не более	0,05	0,05	0,05	0,05	ГОСТ Р 50442-92 ASTM D 1266-91, 2622-94, 4294-90; ИСО 8754-92
Объемная доля бензола, %, не более					ГОСТ 29040-90 ASTM D 4420-94, 3606-92, 4053-91 EN 238
Испытание на медной пластине	Выдерживает, класс 1	Выдерживает, класс 1	Выдерживает, класс 1	Выдерживает, класс 1	ГОСТ 6321-92 ASTM D 130-94, ИСО 2160-85
Внешний вид	Чистый, прозрачный	Чистый, прозрачный	Чистый, прозрачный	Чистый, прозрачный	По п. 7.3 ГОСТ Р51105-97
Плотность при 15˚С, кг/м^3	700-750	725-780	725-780	725-780	ГОСТ Р 51105-97 ASTM D 1298-90, 5052-91 ИСО 3675-93, 3838-83

Нормативной базой для выпуска таких автобензинов являются ГОСТ Р 51866-2002 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия», являющийся аутентичным переводом EN 228:1999 (Евро-3) и ТУ 38.401-58-350-2005 на бензины для автомобилей класса Евро-4. По ГОСТу предполагается выпускать автобензины марок Регуляр Евро-92, Премиум Евро-95 и Супер Евро-98, а по ТУ - Регуляр Евро-92/4, Премиум Евро-95/4 и Супер Евро-98/4. Технология производства бензинов для автомобилей, отвечающих требованиям Евро-3 и Евро-4, должна обеспечить нормы на содержание в них серы не более 150 и 50 ррm, ароматических углеводоро­дов не более 42 и 35% об. соответственно. Кроме того, некоторые произво­дители продвигают на рынок свои марки автобензинов, отвечающие тре­бованиям Евро-3 и Евро-4. Так ОАО «ЛУКОЙЛ» в 2006 году начало про­изводство новых автомобильных бензинов с улучшенными эксплуатаци­онными свойствами под брендом «ЭКТО» (экологическое топливо): «ЭК-ТО-92» и «ЭКТО-95». Новые автомобильные бензины «ЛУКОЙЛа» -«ЭКТО» по своим свойствам соответствуют стандартам Евро-3 и превы­шают требования государственных стандартов. Для улучшения эксплуата­ционных свойств в новые автомобильные бензины «ЛУКОЙЛа» дополни­тельно вводится многофункциональный пакет присадок, способствующий улучшению моющих, антикоррозионных и других свойств.

Практика получения брендовых (фирменных) топлив путем добавле­ния на нефтебазах присадок в базовое топливо является общепризнанной в странах Западной Европы. По данной технологии работают такие компа­нии как Shell, BP, Neste, Teboil и многие другие.

«ЛУКОЙЛ» получил допуск на использование присадок на террито­рии РФ, сертификат соответствия на присадки, гигиенический сертификат, а также паспорт безопасности вещества (материалов). Испытания автобен­зинов «ЭКТО» провело ЗАО «Нами-Хим».

Компания «ТНК-ВР» объявила о запуске в продажу нового неэтили­рованного бензина ВР Ultimate с октановым числом 95 и 98, реализация которого началась с 2006 г. на всех автозаправочных комплексах ВР. ВР Ultimate содержит значительно меньше основных компонентов загрязне­ния окружающей среды. В нем содержится меньше серы, чем в обычном бензине, что позволяет сократить серные выбросы в атмосферу на 66%.

По октановому числу российские бензины достигают таких же пока­зателей, как в Европейском Союзе.

Но следует подчеркнуть, что российские автобензины в настоящее время не полностью соответствуют европейским стандартам по ряду пока­зателей.

Например, из табл. 1 видно, что по российскому ГОСТу допустимое содержание бензола 5%, однако по стандартам Евро - 4 - 1%; серы -0,05%, тогда как в ЕС - 0,0050%; ароматики - 55%, а в ЕС - 30%.

Таблица

Основные требования к качеству автомобильных бензинов в России и государствах – членах ЕС

Параметр	Россия	ЕС (EN-228)
	ГОСТ 2084	ГОСТ Р51105-97	Евро-2	Евро– 3 с 2000г.	Евро-4 с 2005 г.
(норма на выброс автотранспортом)
Максимальное содержание, %:
– бензола	–	5,0	5,0	1,0	1,0
– серы	0,1	0,05	0,05	150 ppm	50 ppm
– ароматических углеводородов	55*	55*	-
– олефиновых углеводородов	20*	20*	-
– кислорода	2,7*	2,7*	-	2,3	2,7
Фракционный состав, ^оС:
– до 100^оС перегоняется, %, не менее	–		-
– до 150оС перегоняется, %, не менее	–	85**	-
Давление насыщенных паров, кПа, не более	–	35–100 в зависимости от класса испаряемости	-
Наличие моющих присадок	-	-	-	обязательно

*Нормы комплекса методов квалификационной оценки

** По ГОСТ Р 51105-97 указано до 180 ˚С

Рассматривая технические характеристики российских бензинов, и сравнивая основные показатели с требованиями международных и евро­пейских стандартов следует подчеркнуть, что российские автобензины в настоящее время не соответствуют европейским стандартам по ряду пока­зателей, а именно, по октановому индексу, по содержанию сернистых со­единений, по соединению ароматических углеводородов и содержанию бензола.

Для достижения российской нефтепереработки требованиям миро­вых и европейских стандартов по антидетонационным и экологическим характеристикам необходимо повысить октановые характеристики, суще­ственно снизить содержание серы, олефинов, ароматики (в частности бен­зола).

С этой целью в российской нефтепереработке осуществляются и планируются многозатратные научно-технологические решения. А имен­но, разработка и строительство таких процессов, как:

1) изомеризация, каталитический риформинг, алкилирование и дру­гие процессы облагораживания.

2) планируется увеличение доли бензина каталитического крекинга в товарных автобензинах.

3) разрабатываются и внедряются новые эффективные и экологически безопасные антидетонаторы оксигенаты и др.

Дата добавления: 2014-12-27