Содержание
- Что такое бензин
- Марки бензина и их различия
- Химический состав бензина
- Фракционный состав и перегонка
- Как производят бензин на НПЗ
- Контроль качества и стандарты
- Хранение и транспортировка топлива
Что такое бензин
Бензин — это смесь лёгких углеводородов, которые получают при переработке нефти. Топливо представляет собой прозрачную или слегка желтоватую жидкость с характерным запахом. Главное свойство бензина — способность быстро воспламеняться при контакте с искрой. Именно это качество делает его незаменимым горючим для двигателей внутреннего сгорания.
Когда бензин попадает в камеру сгорания двигателя, он смешивается с воздухом и образует топливно-воздушную смесь. Искра от свечи зажигания поджигает эту смесь, происходит небольшой взрыв, который толкает поршень вниз. Так химическая энергия топлива превращается в механическую работу — автомобиль движется.
Нефтепродукт состоит из молекул разной сложности. Самые лёгкие молекулы испаряются уже при температуре 30-35 градусов. Средние фракции закипают при 100-120 градусах. Тяжёлые компоненты остаются жидкими даже при нагреве до 200 градусов. Такое разнообразие фракций позволяет двигателю работать стабильно при разных температурах — и в мороз, и в жару.
Марки бензина и их различия
На российских АЗС продают четыре основные марки: АИ-92, АИ-95, АИ-98 и АИ-100. Цифры в названии указывают на октановое число — показатель детонационной стойкости топлива. Чем выше это число, тем сильнее горючее сопротивляется самовоспламенению при сжатии в цилиндре.
Буквы «АИ» расшифровываются просто: «А» означает автомобильный бензин, «И» — исследовательский метод определения октанового числа. Существует ещё моторный метод измерения, но для маркировки используют именно исследовательский, потому что он лучше отражает поведение топлива в реальных условиях городской езды.
| Марка | Октановое число | Для каких двигателей | Особенности |
|---|---|---|---|
| АИ-92 | 92 | Старые автомобили, малолитражки, карбюраторные моторы | Самый дешёвый вариант, подходит для двигателей со степенью сжатия до 10:1 |
| АИ-95 | 95 | Большинство современных инжекторных двигателей | Универсальное топливо для машин, выпущенных после 2000 года |
| АИ-98 | 98 | Форсированные моторы, турбированные двигатели, спорткары | Содержит присадки, улучшающие сгорание и защищающие двигатель |
| АИ-100 | 100 | Высокофорсированные турбомоторы премиум-сегмента | Премиальное горючее с максимальной детонационной стойкостью |
Производители автомобилей указывают в инструкции, какой бензин заливать в бак. Эта рекомендация связана с конструкцией мотора. Двигатели с высокой степенью сжатия требуют топлива с большим октановым числом. Если залить в такой мотор АИ-92 вместо рекомендованного АИ-95, возникнет детонация — неконтролируемый взрыв смеси, который разрушает поршни и клапаны.
Обратная ситуация безопаснее, но бессмысленна. Когда владелец старой машины, рассчитанной на 92-й бензин, заливает 95-й или 98-й, он просто переплачивает. Двигатель не станет мощнее или экономичнее — он спроектирован под определённое октановое число и не умеет извлекать выгоду из более качественного горючего.
Стандарт Евро-5 и экологические требования
С 2016 года весь бензин в России должен соответствовать стандарту Евро-5. Главное отличие от предыдущих версий — жёсткие ограничения по содержанию серы. В топливе класса Евро-5 её не больше 10 миллиграммов на килограмм. Для сравнения: в бензине старого образца допускалось до 50 мг/кг серы.
Сера вредит не только экологии, но и самому автомобилю. При сгорании она образует серную кислоту, которая разъедает металлические детали двигателя и выводит из строя катализатор. Современные моторы с системами нейтрализации выхлопа особенно чувствительны к качеству топлива крупным оптом. Заправка некачественным горючим может за несколько тысяч километров убить дорогостоящий катализатор.
Химический состав бензина
Бензин — это коктейль из сотен разных углеводородов. Основу составляют четыре класса органических соединений: парафины, нафтены, ароматические углеводороды и олефины. Каждый класс влияет на поведение топлива в двигателе по-своему.
Парафины (алканы)
Парафины — это насыщенные углеводороды с прямой или разветвлённой цепью атомов углерода. В бензине их доля составляет 40-60%. Разветвлённые парафины (изопарафины) ценятся за высокое октановое число. Например, изооктан имеет октановое число 100 и служит эталоном качества.
Прямые цепи парафинов, наоборот, склонны к детонации. N-гептан с октановым числом 0 — это антиэталон, худший компонент для бензина. При переработке нефти технологи стараются превратить прямые цепи в разветвлённые через процесс изомеризации.
Нафтены (циклоалканы)
Нафтены — это углеводороды с замкнутым кольцом из атомов углерода. Их содержание в бензине — 20-35%. Нафтены обладают средними антидетонационными свойствами и хорошей химической стабильностью. Они помогают топливу храниться дольше без окисления и образования смол.
Циклогексан и метилциклопентан — типичные представители этого класса. Они сгорают чище, чем ароматические углеводороды, и дают меньше нагара на деталях двигателя.
Ароматические углеводороды
Ароматика — это углеводороды с бензольным кольцом в структуре. Бензол, толуол и ксилол обладают очень высоким октановым числом (от 100 до 120). Именно поэтому их добавляют в топливо для повышения детонационной стойкости.
Проблема ароматических соединений — токсичность и неполное сгорание. Бензол канцерогенен, его содержание в бензине ограничено 1%. Ароматика при сгорании образует больше сажи и вредных веществ в выхлопе. Современные стандарты стремятся снизить долю ароматических углеводородов до 35%.
Олефины (алкены)
Олефины — непредельные углеводороды с двойной связью между атомами углерода. Их в бензине немного — до 18%. Олефины появляются при каталитическом крекинге тяжёлых фракций нефти.
Эти соединения химически активны. Они легко окисляются на воздухе и полимеризуются, образуя смолы и отложения. Поэтому высокая концентрация олефинов — признак нестабильного топлива, которое быстро портится при хранении.
Присадки и добавки
Чистые углеводороды — это ещё не готовое топливо. Чтобы бензин соответствовал требованиям, в него вводят присадки:
- Антидетонаторы повышают октановое число. Раньше использовали тетраэтилсвинец, но из-за токсичности его запретили. Сейчас применяют эфиры и спирты.
- Антиокислители замедляют старение топлива при хранении.
- Моющие присадки растворяют отложения в топливной системе и не дают образовываться новым.
- Антикоррозийные добавки защищают металлические части бака и трубопроводов от ржавчины.
- Антиобледенители предотвращают замерзание воды в топливе зимой.
Качественные присадки — дорогие. Их доля в бензине не превышает 1-2%, но стоимость может составлять до 10% цены готового продукта. Недобросовестные поставщики экономят на присадках или используют запрещённые вещества, что ухудшает качество горючего.
Фракционный состав и перегонка
Фракционный состав показывает, какие температурные группы углеводородов входят в топливо. Эта характеристика определяет, как бензин ведёт себя при запуске холодного двигателя, при разгоне и на высоких оборотах.
Нефть нагревают в ректификационной колонне. Лёгкие компоненты испаряются первыми при температуре 30-80 градусов — это бензиновая фракция. Средние кипят при 150-250 градусах — из них получают керосин. Тяжёлые остаются жидкими до 350 градусов и выше — это дизельное топливо и мазут.
Лёгкие фракции (начало кипения — 100°C)
Самые летучие углеводороды в бензине — это бутан, пентан и гексан. Они испаряются уже при комнатной температуре. Эти компоненты отвечают за холодный пуск двигателя зимой.
Когда температура на улице минус 20-30 градусов, тяжёлые фракции остаются жидкими и плохо испаряются в холодном цилиндре. Лёгкие же мгновенно переходят в пар и образуют горючую смесь с воздухом. Двигатель заводится быстро, без долгих прокруток стартером.
Летом избыток лёгких фракций создаёт проблемы. При жаре выше 30 градусов бензин активно испаряется в топливной системе. Образуются паровые пробки, которые мешают подаче горючего к двигателю. Машина глохнет, теряет мощность.
Средние фракции (100-150°C)
Средняя часть бензина — это гептаны, октаны и нонаны. Они составляют основной объём топлива и определяют его рабочие характеристики. Эти углеводороды обеспечивают устойчивую работу прогретого двигателя на всех режимах — от холостого хода до полного газа.
Средние фракции сгорают полностью, отдавая максимум энергии. Если их доля в топливе оптимальна (50-60%), двигатель работает ровно, без провалов и рывков. Расход горючего снижается, потому что каждая капля превращается в полезную работу.
Тяжёлые фракции (150-200°C и выше)
Тяжёлые компоненты — декан, ундекан и более сложные молекулы — кипят при высоких температурах. Их содержание в бензине строго ограничено. По стандарту не более 10% топлива должно оставаться жидким при температуре 185 градусов.
Избыток тяжёлых фракций приводит к неполному сгоранию. Крупные молекулы не успевают испариться и сгореть за короткий такт работы двигателя. Несгоревшие остатки оседают на стенках цилиндра, поршнях и свечах в виде нагара. Масло разжижается, теряет смазывающие свойства. Ресурс мотора сокращается.
Кривая разгонки
Фракционный состав измеряют методом разгонки по ГОСТу. 100 миллилитров бензина нагревают с постоянной скоростью и фиксируют температуры, при которых испаряется 10%, 50% и 90% объёма.
| Объём испарившегося топлива | Температура, °C | Что показывает |
|---|---|---|
| 10% | Не выше 70-75 | Способность к холодному пуску зимой |
| 50% | 100-110 | Приёмистость и динамика разгона |
| 90% | 160-180 | Полнота сгорания и чистота двигателя |
Идеальная кривая разгонки — это компромисс между лёгкими и тяжёлыми фракциями. Топливо должно легко испаряться для холодного пуска, стабильно работать в прогретом моторе и полностью сгорать без остатка.
Как производят бензин на НПЗ
Путь от сырой нефти до готового бензина проходит через несколько технологических этапов. Каждый процесс меняет состав углеводородов, приближая их к требуемым свойствам.
Первичная перегонка (атмосферная дистилляция)
Нефть поступает на завод в виде тёмной вязкой жидкости. Первый шаг — отделить лёгкие фракции от тяжёлых. Сырьё нагревают до 350-360 градусов в трубчатой печи и подают в ректификационную колонну высотой 40-50 метров.
Внутри колонны — десятки тарелок с отверстиями. Горячие пары поднимаются вверх, охлаждаются и конденсируются на разных уровнях. Самые лёгкие компоненты (газы) выходят через верх. Бензиновая фракция собирается на верхних тарелках при температуре 30-180 градусов. Ниже конденсируются керосин, дизель и мазут.
Бензин прямой перегонки — это ещё не товарный продукт. Его октановое число всего 50-60 единиц. Для современных двигателей этого недостаточно. Нужны дополнительные процессы переработки.
Каталитический крекинг
Крекинг превращает тяжёлые молекулы в лёгкие. Мазут и газойль (побочные продукты первичной перегонки) нагревают до 450-520 градусов и пропускают через реактор с катализатором — мелкодисперсным порошком алюмосиликатов.
Под действием температуры и катализатора длинные цепи углеводородов разрываются на короткие. Из одной молекулы с 20 атомами углерода получается две-три молекулы с 6-10 атомами. Именно такие размеры нужны для бензина.
Крекинг даёт до 50% выхода бензиновой фракции из тяжёлого сырья. Октановое число продукта — 90-92 единицы. Это уже неплохо, но для АИ-95 и АИ-98 требуется дальнейшее облагораживание.
Каталитический риформинг
Риформинг изменяет структуру молекул без разрыва цепей. Бензин с низким октановым числом нагревают до 480-520 градусов и пропускают через реактор с платиновым катализатором под давлением 15-40 атмосфер.
Происходит несколько химических превращений одновременно. Прямые цепи парафинов превращаются в разветвлённые (изомеризация). Нафтены теряют атомы водорода и становятся ароматическими углеводородами (дегидрирование). Октановое число подскакивает до 95-100 единиц.
Риформинг — дорогой процесс из-за платинового катализатора. Но без него невозможно получить высокооктановое топливо. Все современные НПЗ оборудованы установками риформинга для производства АИ-95 и выше.
Алкилирование и изомеризация
Алкилирование синтезирует высокооктановые компоненты из газов крекинга. Изобутан и бутилен соединяются в присутствии серной или фтористоводородной кислоты. Получается изооктан — идеальный компонент для бензина с октановым числом 100.
Изомеризация перестраивает прямые цепи лёгких парафинов (пентан, гексан) в разветвлённые. Процесс идёт при 250-300 градусах на катализаторе. Октановое число повышается с 60-70 до 80-85 единиц.
Компаундирование
Финальный этап — смешивание компонентов в нужных пропорциях. На НПЗ это называют компаундированием. Технологи смешивают бензин прямой перегонки, продукты крекинга, риформинга и алкилирования, чтобы получить марку с заданным октановым числом.
Для АИ-92 берут больше крекинг-бензина и меньше риформата. Для АИ-95 пропорции обратные — основу составляет высокооктановый риформат. АИ-98 дополнительно обогащают алкилатом и вводят присадки.
В смеситель добавляют все необходимые присадки: антидетонаторы, моющие компоненты, антиокислители. Готовое топливо перемешивают и отправляют на контроль качества.
Контроль качества и стандарты
Каждая партия бензина проходит проверку в заводской лаборатории. Контролируют десятки параметров, но ключевые — октановое число, фракционный состав, содержание серы, давление насыщенных паров и наличие смол.
Октановое число
Октановое число измеряют на специальной установке с одноцилиндровым двигателем переменной степени сжатия. Испытуемое топливо сравнивают с эталонной смесью изооктана и н-гептана. Подбирают такую смесь, которая детонирует так же, как проверяемый бензин. Процент изооктана в этой смеси и есть октановое число.
Существует два метода измерения: исследовательский (ИОЧ) и моторный (МОЧ). Исследовательский проводят при 600 оборотах в минуту и температуре смеси 52 градуса — это имитирует городскую езду. Моторный метод жёстче: 900 оборотов и температура 149 градусов — условия трассы и высоких нагрузок.
Для маркировки используют ИОЧ, потому что большинство автомобилей эксплуатируются в городе. Разница между ИОЧ и МОЧ составляет 8-10 единиц. Например, АИ-95 по моторному методу даёт около 85.
Содержание серы
Серу определяют рентгенофлуоресцентным методом. Предел для бензина Евро-5 — не более 10 миллиграммов на килограмм. Это в пять раз жёстче, чем требования Евро-4.
Низкое содержание серы критично для долговечности катализатора и датчиков кислорода. Сера отравляет платину в катализаторе, снижая его эффективность. За 20-30 тысяч километров на некачественном топливе катализатор может полностью выйти из строя.
Давление насыщенных паров
Этот показатель характеризует испаряемость топлива. Измеряют давление паров в закрытой ёмкости при температуре 37,8 градуса. Для летнего бензина норма — 45-80 килопаскалей, для зимнего — 50-100 кПа.
Слишком высокое давление паров грозит образованием паровых пробок в жару. Топливный насос захватывает пар вместо жидкости, подача горючего прерывается. Слишком низкое давление затрудняет холодный пуск — бензин плохо испаряется в холодном цилиндре.
Индукционный период и смолы
Индукционный период показывает стабильность топлива при хранении. Бензин нагревают до 100 градусов под давлением кислорода и засекают время до начала активного окисления. Норма — не менее 360 минут.
Смолы образуются при окислении ненасыщенных углеводородов. Их количество не должно превышать 5 миллиграммов на 100 миллилитров. Избыток смол приводит к отложениям во впускном тракте, на клапанах и форсунках. Двигатель теряет мощность, расход топлива растёт.
Паспорт качества
К каждой партии бензина прилагают паспорт качества — документ с результатами всех анализов. В паспорте указаны: номер партии, дата производства, плотность, октановое число, фракционный состав, содержание серы, бензола, ароматических углеводородов, давление паров и другие параметры.
Паспорт подписывает начальник лаборатории и заверяет печатью завода. При оптовых поставках паспорт передают покупателю вместе с товарно-транспортной накладной. Это гарантия соответствия топлива ГОСТу.
Хранение и транспортировка топлива
Бензин — летучая легковоспламеняющаяся жидкость. Его хранят в герметичных резервуарах из стали или алюминия. Ёмкости окрашивают в светлые цвета, чтобы снизить нагрев на солнце. Территорию оборудуют системой пожаротушения и молниезащитой.
Резервуары для хранения
На нефтебазах используют вертикальные стальные резервуары объёмом от 1000 до 5000 кубометров. Резервуар — это цилиндр высотой 10-12 метров с плавающей или понтонной крышей. Крыша опускается вместе с уровнем топлива, минимизируя контакт бензина с воздухом.
Контакт с воздухом ведёт к испарению лёгких фракций и окислению. За месяц хранения в негерметичной ёмкости бензин теряет 1-2% объёма за счёт испарения. Октановое число падает, потому что испаряются именно высокооктановые лёгкие компоненты.
Резервуары оборудуют дыхательными клапанами. Они выпускают избыточное давление при нагреве и впускают воздух при охлаждении, но препятствуют утечке паров в атмосферу. Современные нефтебазы устанавливают системы улавливания паров, которые возвращают испарившиеся углеводороды обратно в резервуар.
Транспортировка автоцистернами
Бензин перевозят специализированными автомобильными цистернами — бензовозами. Цистерна изготовлена из нержавеющей стали или алюминия, разделена перегородками на несколько секций. Это предотвращает образование волн при торможении и поворотах.
ООО «ТОПРЕСУРСЫ» использует собственный парк бензовозов для доставки горючего по Москве и Московской области. Машины оснащены насосами, счётчиками расхода и длинными рукавами для слива. Это позволяет заправлять технику прямо на стройплощадке, в поле или у котельной, не перевозя топливо канистрами.
При доставке водитель заполняет товарно-транспортную накладную (ТТН) с указанием марки топлива, объёма, плотности и массы. Получатель проверяет количество по счётчику цистерны или контрольной линейкой в собственном резервуаре. Расхождение более 0,5% считают недоливом.
Арбитражные пробы
При каждой доставке рекомендуют брать арбитражные пробы. Водитель и представитель заказчика наливают по 0,5-1 литру топлива в чистую стеклянную тару, опечатывают и составляют акт отбора проб. В акте указывают дату, время, марку бензина, номер цистерны и данные сторон.
Пробы хранят до полного использования доставленной партии. Если техника выходит из строя из-за некачественного горючего, образцы отправляют в независимую лабораторию. Результаты анализа станут доказательством в суде при взыскании ущерба с поставщика.
Срок хранения
ГОСТ допускает хранение бензина в герметичной таре до пяти лет. На практике оптовые партии на нефтебазах обновляются каждые 30-60 дней — топливо быстро уходит на АЗС и предприятия.
Длительное хранение ухудшает качество. За год октановое число падает на 1-2 единицы из-за испарения лёгких фракций и окисления олефинов. Образуются смолы, которые забивают фильтры и форсунки. Цвет темнеет, появляется осадок.
Для частных потребителей, заказывающих солярку для отопления дома, важно не закупать топливо впрок на весь сезон. Лучше заказывать небольшими партиями — по 500-1000 литров раз в месяц-два. Свежее горючее сгорает полностью, не оставляя нагара в котле.
Безопасность при работе с бензином
Пары бензина тяжелее воздуха и накапливаются в низинах, подвалах, смотровых ямах. Концентрация паров 1-6% образует взрывоопасную смесь с воздухом. Достаточно одной искры — и произойдёт взрыв.
Правила безопасности простые, но жёсткие:
- Запрещён огонь, курение и сварочные работы в радиусе 50 метров от места хранения или слива топлива.
- Все операции проводят в хорошо проветриваемых местах или на открытом воздухе.
- Используют только искробезопасный инструмент (из бронзы или покрытый медью).
- Автоцистерну перед сливом заземляют, соединяя специальным тросом с контуром заземления.
- Работники надевают антистатическую одежду и обувь с токопроводящей подошвой.
- При попадании бензина на кожу немедленно смывают его водой с мылом.
ООО «ТОПРЕСУРСЫ» обучает водителей правилам обращения с нефтепродуктами и проверяет знания каждые шесть месяцев. Все бензовозы оснащены огнетушителями, аптечками и комплектом для ликвидации разливов.
При заказе доставки топлива Евро-5 оптом компания консультирует клиентов по требованиям к месту слива. Резервуар должен быть заземлён, территория свободна от посторонних людей, исключены источники огня. Соблюдение этих простых правил гарантирует безопасность операции.
