Автомобильные бензины

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Автомобильные бензины

Автомобильные бензины, являющиеся топливом для бензиновых двигателей, должны удовлетворять определенным требованиям, основными из которых являются:

быстрое образование топливно-воздушной (горючей) смеси необходимого состава сгорание рабочей смеси с нормальной скоростью (без детонации)

минимальное коррозирующее воздействие на детали системы питания двигателя

небольшие отложения смолистых веществ в системе питания двигателя

минимальное отравляющее воздействие на организм человека и окружающую среду

сохранность первоначальных свойств в течение длительного времени

Основным свойством бензина является детонационная стойкость, характеризующая его способность сгорать в цилиндрах двигателя без детонации.

Детонация -- это сгорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью, превышающей скорость звука. В рабочей смеси образуются углеводородные перекиси, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью 1500…2500 м/с (при нормальном сгорании - 10…35 м/с). Это явление сопровождается резкими металлическими стуками, перегревом и падением мощности двигателя. При детонации в двигателе возникают ударные нагрузки, которые могут стать причиной его разрушения. Показателем, определяющим детонационную стойкость бензина, является октановое число; чем оно выше, тем меньше возможность появления детонации.

Кроме октанового числа на возникновение детонации при работе двигателя влияют эксплуатационные факторы:

перегрев двигателя

большая нагрузка при малой частоте вращения коленчатого вала

ранняя установка зажигания

Из конструктивных факторов, влияющих на возникновение детонации, следует отметить такие, как форма камеры сгорания, расположение свечи зажигания, диаметр цилиндра, а также важнейший конструктивный параметр двигателя - степень сжатия.

Для каждого типа бензинового двигателя допускается применение бензина со строго определенным октановым числом, которое обусловливается степенью сжатия двигателя: чем выше степень сжатия, тем большее октановое число должен иметь бензин. Октановое число определяют моторным и исследовательским методами, суть которых заключается в сравнении работы одноцилиндрового двигателя на испытуемом бензине и эталонном топливе. В качестве эталонного топлива используют смесь двух углеводородов - изооктана и нормального гептана. Октановое число первого принимают равным 100 единицам, второго - нулю. Если составлять смесь из этих углеводородов в определенном процентном соотношении, то оно и будет характеризовать октановое число. Так, смесь из 76 % изооктана и 24 % гептана будет равноценна бензину с октановым числом 76.

Испытание бензина моторным методом проводят следующим образом: вначале запускают двигатель на испытуемом бензине и доводят его при повышении нагрузки до возникновения детонации, которая фиксируется по шкале указателя детонации; затем переводят питание двигателя на эталонную смесь, имеющую октановое число, примерно на две единицы большее, чем у бензина. Если в фиксированном режиме нагрузки детонация не появится, двигатель переводят на другую смесь (с октановым числом, меньшим на две единицы) и вновь наблюдают за возникновением детонации. При ее появлении подсчитывают октановое число как среднее арифметическое октановых чисел двух взятых эталонных смесей. С целью большей достоверности указанное испытание проводят три раза.

Исследовательский метод испытания бензина по схеме проведения не отличается от моторного, различие заключается лишь в режиме нагрузки на двигатель в момент испытания: нагрузка устанавливается несколько меньшая, чем при моторном методе. В результате детонация возникает при использовании эталонных смесей с бьльшим содержанием изооктана, поэтому октановое число, получаемое исследовательским методом, будет на несколько единиц выше. Например, октановое число бензина А-76, определенное по моторному методу, соответствует бензину АИ-80.

Если испытание проводят исследовательским методом, то при маркировке бензина А после буквы А; означающей, что бензин является автомобильным, следует буква И (отсутствие этой буквы указывает на моторный метод проведения испытания).

Для повышения октанового числа в некоторые бензины добавляют специальные присадки. Чаще всего это этиловая жидкость с антидетонатором ТЭС (тетраэтилсвинец). Бензин с антидетонационной присадкой называется этилированным и в отличие от обычных бензинов окрашивается.

Вследствие повышенной токсичности этилированных бензинов, проявляющей в накоплении тетраэтилсвинца в живых организмах и растительности, применение их в абсолютном большинстве стран мира запрещено.

Ассортимент, качество и состав автомобильных бензинов

Основную массу автомобильных бензинов в России вырабатывают по ГОСТ 2084-77 и ГОСТ Р51105-97 и ТУ 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.

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.

Эти бензины предназначены в основном для поставки на экспорт. Бензин АИ-98 с октановым числом 98 по исследовательскому методу производится по ТУ 38.401-58-122-95 и 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 алкилсвинцовых антидетонаторов не допускается. 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. Зимние бензины предназначены для применения в северных и северо-восточных районах в течение всех сезонов и в остальных районах с 1 октября до 1 апреля. Летние - для применения во всех районах кроме северных и северо-восточных в период с 1 апреля по 1 октября; в южных районах допускается применять летний бензин в течение всех сезонов. Параметры автомобильных бензинов, вырабатываемых по ГОСТ 2084-77, существенно отличаются от принятых международных норм, особенно в части экологических требований. В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и 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 с 01.01.99 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)

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, 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". 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".

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 51105-97 приведены в таблице.

Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов по ГОСТ Р 51105-97

По составу автомобильные бензины представляют собой смесь компонентов, получаемых в результате различных технологических процессов: прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, каталитического крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля, изомеризации прямогонных фракций, алкилирования, ароматизации термического крекинга, висбрекинга, замедленного коксования. Компонентный состав бензина зависит, в основном, от его марки и определяется набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе.

Базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов являются обычно бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. 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 %.

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.

Бензины таких термических процессов, как крекинг, замедленное коксование имеют низкую детонационную стойкость и химическую стабильность, высокое содержание серы и используются только для получения низкооктановых бензинов в ограниченных количествах.

При производстве высокооктановых бензинов используются алкилбензин, изооктан, изопентан и толуол. Бензины АИ-95 и АИ-98 обычно получают с добавлением кислородсодержащих компонентов: метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с трет-бутанолом, получившей название фэтерол. Введение МТБЭ в бензин позволяет повысить полноту его сгорания и равномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. Максимально допустимая концентрация МТБЭ в бензинах составляет 15 % из-за его относительно низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинам.

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, 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.

Примерные компонентные составы автомобильных бензинов различных марок приведены в таблице.

Средние компонентные составы автомобильных бензинов

В последнее время ассортимент автобензинов значительно пополнился за счет новых марок, выпускаемых по техническим условиям. Это обусловлено резким ростом производства неэтилированного бензина и сокращением производства бензина этилированного.

При этом тетраэтилсвинец заменяется на различные нетрадиционные присадки и добавки, ранее выпускаемыми химической и микробиологической промышленности в иных целях.

К таким веществам относятся различные эфиры, спирты, металлоорганические соединения и т.д. Необходимость производства таких бензинов по техническим условиям диктуется тем, что все присадки и добавки могут вводиться в строго определенных концентрациях. Для контроля содержания этих компонентов в технических условиях предусматриваются специальные показатели и вводятся дополнительные методики контроля.

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, требованием ГОСТ Р 51313-99 проверяется при их сертификации, которая является обязательной.

Бензины автомобильные. Общие технические условия

ХРАНЕНИЕ ТОПЛИВА

Одним из свойств жидкого топлива -- бензина, определяющих условия его хранения, является огнеопасность. Смесь паров бензина с воздухом при определенных условиях составляет взрывчатую смесь. Опасность взрыва возникает лишь в том случае, когда в воздухе содержится примерно 2,4--5% (в зависимости от наличия в бензине тяжелых компонентов) паров бензина (по объему). Такое соотношение бензина и воздуха характерно для температуры воздуха 0°С и ниже.

При хранении бензина всегда могут возникнуть условия такого его испарения, когда даже при температуре выше 0°С воздух может быть не полностью насыщен парами бензина и представлять собой взрывоопасную смесь. Поэтому необходимо предусматривать меры, обеспечивающие полную безопасность при хранении бензина, учитывая огромную потенциальную энергию взрыва смеси паров бензина с воздухом. Бензин в больших количествах хранят в резервуарах или цистернах. Различают подземное и наземное хранение. Резервуары для хранения топлива закапывают в землю, устанавливают на открытых площадках и реже в подвалах.

Для обеспечения безопасности хранения бензина в резервуарах применяется система хранения с огневыми предохранителями. При этой системе резервуар сообщается с внешней средой. Бензин перекачивают при помощи механической насосной установки. Воздух в резервуар может попасть, только пройдя огневой предохранитель, чем и исключается возможность взрыва от огня, оказавшегося вблизи расположения резервуара. Схема бензинохранилища с огневыми предохранителями показана на рисунке.

автомобильный бензин топливо

Резервуар 2 устанавливают в предварительно вырытом котловане на бетонные подушки 15 (при наличии грунтовых вод) и засыпают песком. Подушки в большинстве случаев делают в виде сплошного фундамента, к которому прикрепляют резервуар металлическими хомутами 14. Если грунтовые воды отсутствуют, резервуар укладывают на фундамент без крепления. Резервуар имеет одну или две горловины, в крышках которых смонтированы трубопроводы.

Для наполнения резервуара служит сливной трубопровод 7 с фильтром 6. Конец трубопровода 7 опускают в резервуар ниже обратного клапана 1 всасывающей трубы 11, т. е. в так называемый мертвый остаток бензина в резервуаре, чем создается гидравлический затвор в сливном трубопроводе. Затвор предотвращает доступ наружного воздуха в резервуар при его заполнении, а следовательно, препятствует проникновению огня внутрь резервуара. В свою очередь сливной фильтр 6 снабжен сетчатым фильтром, служащим одновременно огневым предохранителем.

На крышке горловины резервуара смонтированы всасывающая 11 и мерная 9 трубы. На всасывающей трубе установлен угловой огневой предохранитель 10. Внутрь мерной трубы 9, имеющей по всей высоте отверстия и обтянутой латунной сеткой, вставлен стержень (зонд), на котором нанесены деления, соответствующие количеству бензина в объемных единицах для различной степени заполнения резервуара. Вынимая стержень, по его смоченной части определяют количество бензина, находящегося в резервуаре. Применяют также поплавковые и пневматические указатели количества.

Для удержания жидкости, заполняющей всасывающую трубу, на ее конце устанавливают обратный клапан с сетчатым фильтром. Бензин всасывается насосом топливораздаточной колонки 12, и раздача его производится через шланг 13 с раздаточным пистолетом. На воздушной трубе 5 установлены угловой 8 и концевой 4 огневые предохранители.

Наиболее распространены огневые предохранители с латунной сеткой, имеющей от 144 до 220 ячеек на 1 см2. Сетку устанавливают в два слоя с небольшим зазором между ними. Для предупреждения разряда статического электричества резервуар должен иметь заземление 3.

В случае воспламенения паров бензина у отверстия огневого предохранителя пламя стремится распространиться по трубе внутрь резервуара. Встречая на своем пути огневой предохранитель, раскаленные газы разбиваются на множество струй и, отдавая тепло латуни, охлаждаются до температуры, при которой горение бензино-воздушной смеси поддерживаться не может. В результате пламя внутри резервуара не распространяется и возможность взрыва исключается.

Размещено на Allbest.ru