Основные виды бензина и их параметры
Автомобильные бензины
Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры). В зависимости от назначения их разделяют на автомобильные и авиационные. Несмотря на различия в условиях применения автомобильные и авиационные бензины характеризуются в основном общими показателями качества. Определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства.
Итак, современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований. Безусловно, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации. Более того, иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах.
Иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, без детонационный 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.
Ассортимент, качество и состав автомобильных бензинов
Основную массу автомобильных бензинов в России вырабатывают по ГОСТ 2084-77и ГОСТ Р51105-97 иТУ 38.001165-97. В зависимости от октанового числа ГОСТ 2084-77 предусматривает 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 последних — по исследовательскому. В связи с увеличением доли легкового транспорта в общем объеме автомобильного парка наблюдается заметная тенденция снижения потребности в низкооктановых бензинах и увеличения потребления высокооктановых. Вдобавок, бензин А-72 практически не вырабатывается ввиду отсутствия техники, эксплуатируемой на нем.
Наибольшая потребность существует в бензине А-92, который вырабатывается по ТУ 38.001165-97, хотя доля бензина А-76 в общем объеме производства остается очень высокой. Указанные ТУ предусматривают также марки бензинов А-80 и А-96 с октановыми числами по исследовательскому методу соответственно 80 и 96. Бензин АИ-98 с октановым числом 98 по исследовательскому методу производится по ТУ 38.401-58-122-95и ТУ 38.401-58-127-95. Бензины А-76, А-80, АИ-91, А-92 и А-96 допускается вырабатывать с использованием этиловой жидкости. Малоэтилированный бензин АИ-91 с содержанием свинца 0,15 г/дм3 выпускается по отдельным техническим условиям(ТУ 38.401-58-86-94). При производстве бензинов АИ-95 и АИ-98 использование алкил свинцовых антидетонаторов не допускается.
Требования по качеству бензина
Требования ГОСТ 2084-77 к качеству автомобильных бензинов приведены в таблице. Все бензины, вырабатываемые по ГОСТ 2084-77, в зависимости от показателей испаряемости делят на летние и зимние.
Параметры автомобильных бензинов, вырабатываемых по ГОСТ 2084-77. Более того, существенно отличаются от принятых международных норм. Особенно в части экологических требований. В свою очередь, в целях повышения конкурентоспособности российских бензинов. А также, доведения их качества до уровня европейских стандартов разработан ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия», который вводится в действие с01.01.99 г. Этот стандарт не заменяет ГОСТ 2084-77, которым предусмотрен выпуск как этилированных, так и неэтилированных бензинов. В соответствии с ГОСТ Р 51105-97 будут вырабатываться только неэтилированные бензины (максимальное содержание свинца не более 0,01 г/дм3).
Характеристики автомобильных бензинов (ГОСТ 2084-77)
| Показатели | А-72 | А-76 неэтил. | А-76 этил. | АИ-91 | АИ-93 | АИ-95 |
| Детонационная стойкость: октановое число, не мене е: |
||||||
| моторный метод | 72 | 76 | 76 | 82,5 | 85 | 85 |
| исследовательский метод | Не нормируется | 91 | 93 | 95 | ||
| Массовое содержание свинца, г/дм3, не более | 0,013 | 0,013 | 0,17 | 0,013 | 0,013 | 0,013 |
| Фракционный состав: температура начала перегонки бензина, °С, не ниже: | ||||||
| летнего | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 30 |
| зимнего | Не нормируется | |||||
| 10% бензина перегоняется при температуре, °С, не выше: | ||||||
| летнего | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | 75 |
| зимнего | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 | 55 |
| 50% бензина перегоняется при температуре, °С, не выше: | ||||||
| летнего | 115 | 115 | 115 | 115 | 115 | 120 |
| зимнего | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 105 |
| 90% бензина перегоняется при температуре, °С, не выше: | ||||||
| летнего | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 | 180 |
| зимнего | 160 | 160 | 160 | 160 | 160 | 160 |
| Конец кипения бензина, °С, не выше: | ||||||
| летнего | 195 | 195 | 195 | 205 | 205 | 205 |
| зимнего | 185 | 185 | 185 | 195 | 195 | 195 |
| Остаток в колбе, %, не более | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Остаток и потери, %, не более | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 | 4,0 |
| Давление насыщенных паров бензина, кПа: | ||||||
| летнего, не более | 66,7 | 66,7 | 66,7 | 66,7 | 66,7 | 66,7 |
| зимнего | 66,7-93,3 | 66,7-93,3 | 66,7-93,3 | 66,7-93,3 | 66,7-93,3 | 66,7-93,3 |
| Кислотность, мг КОН/100 см3, не более | 3,0 | 1,0 | 3,0 | 3,0 | 0,8 | 2,0 |
| Содержание фактических смол, мг/100см3, не более: | ||||||
| на месте производства | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| на месте потребления | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| Индукционный период на месте производства бензина, мин, не менее | 600 | 1200 | 900 | 900 | 1200 | 900 |
| Массовая доля серы, %, не более | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,10 | 0,10 |
| Цвет | — | — | Желтый | — | — | — |
Примечания.1. Для бензинов всех марок: испытание на медной пластинке- выдерживают; содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды — отсутствие; плотность при 20 °С — не нормируется, определение обязательно. |
||||||
Марки бензина
В зависимости от октанового числа по исследовательскому методу установлено четыре марки бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95», «Супер-98». Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования на грузовых автомобилях наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регуляр-91» предназначен для эксплуатации автомобилей взамен этилированного А-93.
Автомобильные бензины «Премиум-95» и «Супер-98» полностью отвечают европейским требованиям. Более того, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных автомобилей,ввозимых в Россию.
С целью ускорения перехода на производство неэтилированных бензинов взамен этиловой жидкости допускается использование марганцевого антидетонатора в концентрации не более — 5 мг Мn/дм3 для марки «Нормаль-80″и не более 18 мг Мn/дм3 для марки «Регуляр-91». Однако, В соответствии с европейскими требованиями по ограничению содержания бензола введен показатель «объемная доля бензола» — не более 5 %. Установлена норма по показателю «плотность при 15 °С». Вдобавок, ужесточена норма на массовую долю серы — до 0,05 %. Для обеспечения нормальной эксплуатации автомобилей и рационального использования бензинов введено пять классов испаряемости для применения в различных климатических районах по ГОСТ 16350- 80.
Наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объеме предусмотрено определение объема испарившегося бензина при заданной температуре 70, 100 и 180 °С. Введен показатель «индекс испаряемости». В ГОСТ Р 51105-97 наряду с отечественными включены международные стандарты на методы испытаний (ISO, EN, ASTM).
Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов и характеристики испаряемости по ГОСТ Р 51105-97приведены в таблице.
Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов по ГОСТ Р 51105-97
| Показатели | Нормаль-80 | Регуляр-91 | Премиум-95 | Супер-98 |
| Октановое число, не менее: моторный метод | 76,0 | 82,5 | 85,0 | 88,0 |
| Октановое число, не менее: исследовательский метод | 80,0 | 91,0 | 95,0 | 98,0 |
| Содержание свинца, г/дм3, не более | 0,010 | |||
| Содержание марганца, мг/дм3, не более | 50 | 18 | — | — |
| Содержание фактических смол, мг/100 см3, не более | 5,0 | |||
| Индукционный период бензина, мин, не менее | 360 | |||
| Массовая доля серы, %, не более | 0,05 | |||
| Объемная доля бензола, %, не более | 5 | |||
| Испытание на медной пластине | Выдерживает, класс 1 | |||
| Внешний вид | Чистый, прозрачный | |||
| Плотность при 15°С, кг/м3 | 700-750 | 725-780 | 725-780 | 725-780 |
Примечания.1. Содержание марганца определяют только для бензинов, с марганцевымантидетонатором (МЦТМ). |
||||
По составу автомобильные бензины представляют собой смесь компонентов,получаемых в результате различных технологических процессов. А именно, прямой перегонки нефти, каталитического риформинга,каталитического крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля, изомеризации прямогонных фракций, алкилирования,ароматизации термического крекинга, висбрекинга, замедленного коксования. Однако, компонентный состав бензина зависит,в основном, от его марки и определяется набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе.
Базовый компонент для выработки автомобильные бензинов
Безусловно, базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов являются обычно бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. Итак, бензины каталитического риформинга характеризуются низким содержанием серы. В их составе практически отсутствуют олефины, поэтому они высокостабильны при хранении. Однако повышенное содержание в них ароматических углеводородов с экологической точки зрения является лимитирующим фактором.
К их недостаткам также относится неравномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. В составе бензинового фонда России доля компонента каталитического риформинга превышает 50%.
Бесспорно, бензины каталитического крекинга характеризуются низкой массовой долей серы, октановыми числами по исследовательскому методу 90-93 единицы. Содержание в них ароматических углеводородов составляет 30-40%, олефиновых — 25-35%. В их составе практически отсутствуют диеновые углеводороды. Поэтому они обладают относительно высокой химической стабильностью (индукционный период 800-900 мин.).
По сравнению с бензинами каталитического риформинга для бензинов каталитического крекинга характерно более равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям. Поэтому в качестве базы для производства автомобильных бензинов целесообразно использовать смесь компонентов каталитического риформинга и каталитического крекинга.
Однако, бензины таких термических процессов, как крекинг, замедленное коксование имеют низкую детонационную стойкость. А также, и химическую стабильность, высокое содержание серы и используются
только для получения низкооктановых бензинов в ограниченных количествах.
Производство высокооктавных бензинов
Вдобавок, при производстве высокооктановых бензинов используются алкилбензин, изооктан, изопентан и толуол. Бензины АИ-95 иАИ-98 обычно получают с добавлением кислородсодержащих компонентов. А именно, метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с трет-бутанолом, получившей название фэтерол. Безусловно, введение МТБЭ в бензин позволяет повысить полноту его сгорания. А также, и равномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. В свою очередь, максимально допустимая концентрация МТБЭ в бензинах составляет 15% из-за его относительно низкой теплоты сгорания. А также, и высокой агрессивности по отношению к резинам.
Кстати, для достижения требуемого уровня детонационных свойств этилированных бензинов к ним добавляют этиловую жидкость(до 0,15 г свинца/дм3 бензина). К бензинам вторичных процессов, содержащим непредельные углеводороды. В свою очередь, для их стабилизации и обеспечения требований по индукционному периоду разрешается добавлять антиокислители Агидол-1 или Агидол-12.
В целях обеспечения безопасности в обращении и маркировки этилированные бензины должны быть окрашены. Бензин А-76 окрашивается в желтый цвет жирорастворимым желтым красителем К. Бензин АИ-91 — в оранжево-красный цвет жирорастворимым темно-красным красителем Ж. Этилированные бензины, предназначенные для экспорта, не окрашиваются.
Средние компонентные составы автомобильных бензинов
| Компонент | А-76 (А-80) | А-76* | АИ-91 | А-92 | А-92* | АИ-95 | АИ-98 |
| Бензин каталитического риформинга: | |||||||
| мягкого режима | 40-80 | 70-60 | 60-90 | 60-88 | 50-100 | — | — |
| жесткого режима | — | — | 40-100 | 40-100 | 10-40 | 5-90 | 25-88 |
| Ксилольная фракция | — | — | 10-20 | 10-30 | — | 20-40 | 20-40 |
| Бензин каталитического крекинга | 20-80 | 10-60 | 10-85 | 10-85 | 10-85 | 10-50 | 10-20 |
| Бензин прямой перегонки | 20-60 | 40-100 | 10-20 | 10-20 | 10-80 | — | — |
| Алкилбензин | — | — | 5-20 | 5-20 | — | 10-35 | 15-50 |
| Бутаны + изопентан | 1-7 | 1-5 | 1-10 | 1-10 | 1-7 | 1-10 | 1-10 |
| Газовый бензин | 5-10 | 5-10 | 5-10 | 5-10 | 5-10 | — | — |
| Толуол | — | — | 0-7 | 0-10 | — | 8-15 | 10-15 |
| Бензин коксования | 1-5 | 5-10 | — | — | — | — | — |
| Гидростабилизированный бензин пиролиза | 10-35 | 10-20 | 10-30 | 10-30 | 10-30 | 10-20 | 10-20 |
| МТБЭ | <=8 | — | 5-12 | 5-12 | — | 10-15 | 10-15 |
| * — Этилированный. | |||||||
Кстати, в последнее время ассортимент автобензинов значительно пополнился за счет новых марок, выпускаемых по техническим условиям. В свою очередь, это обусловлено резким ростом производства неэтилированного бензина и сокращением производства бензина этилированного.
При этом тетраэтилсвинец заменяется на различные нетрадиционные присадки и добавки. В свою очередь, ранее выпускаемыми химической и микробиологической промышленности в иных целях.
К таким веществам относятся различные эфиры, спирты, металлоорганические соединения и т.д. Более того, необходимость производства таких бензинов диктуется техническими условиями. Что в свою очередь, все присадки и добавки могут вводиться в строго определенных концентрациях. Более того, для контроля содержания этих компонентов в технических условиях предусматриваются специальные показатели. И вводятся дополнительные методики контроля.
Безусловно, все бензины, выпускаемые по техническим условиям, должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51313-99 «Бензины автомобильные. Общие технические требования», который вводится с 01 июля 2000г.
Соответствие бензинов, выпускаемых по техническим условиям. С требованием ГОСТ Р 51313-99 проверяется при их сертификации, которая является обязательной.
Бензины автомобильные Общие технические условия
| Наименование показателя | Значение показателя для типо в бензинов |
Метод испытания | |||
| I | II | III | IV | ||
| Детонационная стойкость: | |||||
| октановое число по исследовательскомуметоду, не менее | 80 | 91 | 95 | 98 | по ГОСТ 8226 |
| октановое число по моторному методу, не менее | 76 | — | — | — | по ГОСТ 511 |
| Концентрация свинца, г/дм3, не более, для бензина: | |||||
| неэтилированного | 0,013 | 0,013 | 0,013 | 0,013 | по ГОСТ 28828 |
| этилированного | 0,17 | — | — | — | |
| Давление насыщенных паров, кПа | 35-100 | 35-100 | 35-100 | 35-100 | по ГОСТ 1756 |
| Фракционный состав: | |||||
| 90% бензина перегоняется при температуре, °С, не выше | 190 | 190 | 190 | 190 | |
| конец кипения бензина, °С, не выше | 215 | 215 | 215 | 215 | |
| остаток в колбе, %, не более | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | |
| Массовая доля серы, %, не более | 0,1 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | по ГОСТ 19121 или ГОСТ Р50442 |
| Объемная доля бензола, %, не более | 5 | 5 | 5 | 5 | по ГОСТ 29040 |
Сравнение основных характеристик современных бензинов
| Основные показатели |
ГОСТ Р 51105-97 (<Евро-2>-) |
<Московские> стандарты |
ГОСТ Р 51866-2002 (<Евро-3>-) |
|---|---|---|---|
| Содержание серы, не более, ppm |
500 | 150 | 150 |
| Содержание бензола % об. |
5,0 | 3,0 1,0 (с 01.01.2007) |
1,0 |
| Содержание ароматики % об. |
не нормируется | 42,0 | 42,0 |
| Содержание олефинов % об. |
не нормируется | 18,0 | 21,0/18,0 |
