Технология производства и потребительские свойства бензина автомобильного

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УО «Белорусский государственный экономический университет»

Кафедра важнейших отраслей промышленности КУРСОВАЯ РАБОТА на тему: «Технология производства и потребительские свойства бензина автомобильного»

МИНСК 2008

Содержание Реферат Введение

1. Применение бензина автомобильного

2. Классификационные признаки бензина автомобильного

3. Потребительские свойства бензина атомобильного

4. Технология производства бензина автомобильного и ее технико-экономическая ценка

5. Стандарты на бензин автомобильный, нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями стандартов

6. Контроль качества бензина автомобильного. Стандарты на правила приемки, транспортирования и хранения Заключение Список литературы

Реферат Работа содержит: 23 страницы. 2 таблицы. 1 рисунок.

Ключевые слова: бензин автомобильный, технология производства, показатели качества, потребительские свойства, контроль качества, стандарты.

Изучена товарная продукция, сферы ее применения, возможные товары-аналоги.

Определены потребительские свойства бензина автомобильного. При изучении и описании технологии производства бензина автомобильного дана характеристика сырья производства, основных стадий и видов производства, приведена блок-схема производства бензина автомобильного, выявлено влияние технологии, сырья на качество продукции.

Для определения нормируемых показателей качества бензина автомобильного изучены соответствующие стандарты.

Изучены вопросы контроля качества бензина автомобильного, правила эксплуатации, транспортирования и хранения готовой продукции.

Введение

Бензин — продукт переработки нефти представляющий собой горючее с низкими детонационными характеристиками. Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры). В качестве горючего бензин был использован только в конце XIX века, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых автомобилях. Популярность машин быстро росла, поэтому их производство постоянно набирало обороты. Следствием этого стало увеличение объемов производства бензина. Получаемое при перегонке нефти топливо не могло удовлетворить все возрастающий спрос. Перед нефтеперерабатывающей промышленностью встала серьезная задача — найти дополнительные источники получения бензина. В 1891 г. русский инженер Шухов изобрел крекинг (от англ. cracking — расщепление). Это процесс разложение углеводородов нефти на более летучие вещества. Крекинг дает возможность значительно повысить выход бензина из нефти. Способность этого топлива противостоять детонации характеризуют так называемым октановым числом: чем оно выше, тем бензин лучше. Этот параметр определяет сорт бензина.

Сейчас производство автомобильного бензина в мире равно примерно 900 млн т в год, что составляет 30% от общего производства нефтепродуктов.

бензин автомобильный транспортирование стандарт

1. Применение бензина автомобильного в сфере производства или потребления С появлением автомобильного транспорта в начале прошлого столетия необходимость получения бензина возросла, а успехи в области производства химических продуктов потребовали новых сырьевых ресурсов. Источником сырья становится нефть.

Топлива составляют одну из главных групп нефтепродуктов, получаемых при переработке нефти, — около 63%. Они применяются в различных областях нашей жизни. Бензин автомобильный применяется в качестве топлива для автомашин, а также как растворитель масла, каучука и т. п. Одна из разновидностей бензина — лигроин (тяжелый бензин) — используется в качестве горючего для тракторов. Еще один вид топлива — реактивное — используется в авиационных газотурбинных двигателях. В дизельных двигателях, установленных на тяжелых грузовых автомобилях и небольших судах используется дизельное топливо или газойль. Керосин — разновидность дизельного топлива, и применяют его как горючее для реактивных двигателей, а также для бытовых нужд.

Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок. Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.

Основными товарами-аналогами автомобильного бензина можно назвать газ и дизель. У каждого из этих видов топлива есть свои недостатки и преимущества перед бензином, о чем речь пойдет ниже.

Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» — автомобилях.

Газ. Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов прошлого столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина — вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.

Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца.

В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) — токсичное для человека вещество.

И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества — этил и этилен, а газовый двигатель — метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен.

Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.

Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа — 105 — недостижимо для любых марок бензина.

Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т. е. при более «бедных» смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина.

Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы — в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях — ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла.

Дизель. Бензиновый двигатель является довольно неэффективным и способен преобразовывать всего лишь около 26% энергии топлива в полезную работу. Дизельный двигатель, однако, обычно имеет коэффициент полезного действия в 36%. Дизельное топливо, как правило, дешевле.

Дизельный двигатель выдает высокий крутящий момент в широком диапазоне оборотов, что делает автомобиль с дизельным двигателем более «гибким» в движении, чем такой же автомобиль с бензиновым двигателем. Это является преимуществом также и в двигателях морских судов, так как высокий крутящий момент при низких оборотах делает более легким эффективное использование мощности двигателя.

По сравнению с бензиновыми двигателями, в выхлопных газах дизельного двигателя, как правило, меньше окиси углерода (СО), но теперь, в связи с применением каталитических конвертеров на бензиновых двигателях, это преимущество не так заметно. Основные токсичные газы, которые присутствуют в выхлопе в заметных количествахэто углеводороды (НС или СН), окислы азота (NОх) и сажа (или ее производные) в форме черного дыма. Они могут привести к астме и раку легких. Больше всего загрязняют атмосферу дизели грузовиков и автобусов, которые часто являются старыми и неотрегулированными.

Другим важным аспектом, касающимся безопасности, является то, что дизельное топливо нелетучее (т. е. легко не испаряется) и, таким образом, вероятность возгорания у дизельных двигателей намного меньше, тем более что в них не используется система зажигания. Конечно, существуют и недостатки, среди которых характерный стук дизельного двигателя при его работе и маслянистое топливо. Однако они замечаются в основном владельцами автомобилей с дизельными двигателями, а для стороннего человека практически незаметны.

Явными недостатками дизельных двигателей является необходимость использования стартера большой мощности, перемерзание дизельного топлива при низких температурах, сложность в ремонте топливной аппаратуры, так как насосы высокого давления являются устройствами, изготовленными с высокой точностью. Также дизель-моторы крайне чувствительны к загрязнению топлива механическими частицами и водой. Данные загрязнения очень быстро выводят топливную аппаратуру из строя. Ремонт дизель-моторов, как правило, значительно дороже ремонта бензиновых моторов аналогичного класса. Литровая мощность дизельных моторов также, как правило, уступает аналогичным показателям бензиновых моторов, хотя дизель-моторы обладают более ровным крутящим моментом в своем рабочем диапазоне. Экологические показатели дизельных моторов значительно уступали до последнего времени моторам бензиновым. На классический дизель-мотор с механически управляемым впрыском практически невозможно установить современный нейтрализатор отработавших газов («катализатор» в просторечье) из-за нестабильного состава этих самых отработанных газов. Ситуация начала меняться лишь в последние годы в связи с внедрением дизелей так называемой «Common-rail» системы. В данном типе дизелей впрыск топлива осуществляется электрически управляемыми форсунками. Подачу управляющего электрического импульса осуществляет электронный блок управления, получающий сигналы от набора датчиков. Датчики же отслеживают различные параметры двигателя, влияющие на длительность и момент подачи топливного импульса. Так что по сложности современный — и экологически такой же чистый, как и бензиновый — дизель-мотор ничем не уступает своему бензиновому собрату, а по ряду параметров сложности и значительно его превосходит. Так, например, если давление топлива в форсунках обычного дизеля с механическим впрыском составляет от 100 до 400 бар, то в новейших «Common-rail» оно находится в диапазоне от 1000 и до 2500 бар, что влечет за собой не маленькие проблемы. Также каталитическая система современных транспортных дизелей значительно сложнее бензиновых моторов, так как катализатор должен «уметь» работать в условиях не стабильного состава выхлопных газов, а в части случаев

2. Классификационные признаки бензина автомобильного Все бензины отличаются друг от друга, как по составу, так и по свойствам, так как их получают не только как продукт первичной возгонки нефти, но и как продукт попутного газа (газовый бензин) и тяжелых фракций нефти (крекинг-бензин).

Бензины классифицируют по разным основаниям, включая интервалы температур кипения, октановое число, содержание серы.

Крекинг-бензины содержат значительный процент тех компонентов, при смешении которых образуется моторное топливо. Однако их прямое использование во многих странах законодательно ограничивается, поскольку они содержат заметное количество олефинов, а именно олефины являются одной из главных причин образования фотохимического смога.

Крекинг-бензин представляет собой продукт дополнительной переработки нефти. Обычная перегонка нефти дает всего 10−20% бензина. Для увеличения его количества более тяжелые или высококипящие фракции нагревают с целью разрыва больших молекул до размеров молекул, входящих в состав бензина. Это и называют крекингом. Крекинг мазута проводят при температуре 450−550°С. Благодаря крекингу можно получать из нефти до 70% бензина.

Бензин газовый представляет собой продукт переработки попутного нефтяного газа, содержащий предельные углеводороды с числом атомов углерода не менее трех. Различают стабильный (БГС) и нестабильный (БГН) варианты газового бензина. БГС бывает двух марок — легкий (БЛ) и тяжелый (БТ). Применяется в качестве сырья в нефтехимии, на заводах органического синтеза, а также для компаундирования автомобильного бензина (получения бензина с заданными свойствами путем его смешивания с другими бензинами).

Пиролиз — это крекинг при температурах 700−800°С. Крекинг и пиролиз позволяют довести суммарный выход бензина до 85%. Необходимо отметить, что первооткрывателем крекинга и создателем проекта промышленной установки в 1891 году был русский инженер В. Г. Шухов.

Этилированные бензины. Это вид бензинов, который получил своё название главным образом из-за входящей в его состав антидетонационной присадки антидетонатора — тетраэтилсвинца (ТЭС), служащей для повышения октанового числа в бензинах. ТЭС представляет собой маслянистую бесцветную жидкость с плотностью 1652,4 кг/куб.м. Температура кипения ТЭС составляет 200 градусов Цельсия, он растворим в бензине и органических растворителях, чрезвычайно ядовит, относится к первой группе опасности по отравляющему действию. ТЭС неустойчив — под действием температуры, солнечного света, воды, воздуха разлагается с образованием белого осадка.

ТЭС используют в смеси с так называемыми «выносителями», при сгорании превращающими свинцовые соединения в газообразное состояние. Смесь ТЭС и «выносителя» называется этиловой жидкостью, а бензины, к которым добавлена этиловая жидкость этилированными

Для отличия этилированных бензинов от неэтилированных первые окрашиваются в яркие цвета. Эффективно повышают октановое число бензинов первые 0,5−2 мл этиловой жидкости. Способность повышать свое октановое число от прибавления этиловой жидкости зависит от химического состава бензина. Превышение оптимального количества способствует увеличению нагарообразования и освинцовывания деталей. Образующиеся нагары провоцируют калильное зажигание. Отработанные газы автомобилей, работающих на этилированном бензине, имеют повышенную токсичность за счет свинцовых соединений.

Далее приведены коды товара согласно «Общегосударственному классификатору Республики Беларусь» (ОКПРБ) и «Товарной номенклатуре внешнеэкономической деятельности» .

ОКПРБ

Секция D Продукция перерабатывающей промышленности.

Подсекция DF Кокс, продукты переработки нефти и ядерное топливо.

Раздел 23 Кокс, продукты переработки нефти и ядерное топливо.

Группа 23.2 Продукты переработки нефти.

Класс 23.20 Продукты переработки нефти.

Категория 23.20.1 Продукты переработки нефти.

Подкатегория 23.20.11 Моторное топливо (бензин), в том числе авиационный.

Вид 23.20.11.500 Прочие бензины с содержанием свинца не более 0,013 г/п.

Вид 23.20.11.510 Прочие бензины с содержанием свинца не более 0,013 г/п с октановым числом менее 95.

Вид 23.20.11.530 Прочие бензины с содержанием свинца не более 0,013 г/п с октановым числом менее 95 или более, но не более 98.

Вид 23.20.11.550 Прочие бензины с содержанием свинца не более 0,013 г/п с октановым числом 98 или более.

Вид 23.20.11.700 Прочие бензины с содержанием свинца более 0,013 г/п.

Вид 23.20.11.710 Прочие бензины с содержанием свинца более 0,013 г/п с октановым числом менее 95.

Вид 23.20.11.730 Прочие бензины с содержанием свинца более 0,013 г/п с октановым числом 95 или более, но не более 98.

Вид 23.20.11.750 Прочие бензины с содержанием свинца более 0,013 г/п с октановым числом 98 или более.

Код ТН ВЭД РБ и наименование позиции

Раздел V Минеральные продукты Группа 27 Топливо минеральное, нефть и продукты их перегонки; битуминозные вещества, воски минеральные.

Позиция 2710 Нефть и нефтепродукты, полученные из битуминозных пород, кроме сырых; продукты, в другом месте не поименованные или не включенные, содержащие 70 мас.% или более нефти или нефтепродуктов, полученных из битуминозных пород, причем эти нефтепродукты являются°Сновными составляющими продуктов; отработанные нефтепродукты:

— нефть и нефтепродукты, полученные из битуминозных пород (кроме сырых) и продукты, в другом месте не поименованные или не включенные, содержащие 70 мас.% или более нефти или нефтепродуктов, полученных из битуминозных пород, причем эти нефтепродукты являются°Сновными составляющими продуктов, за исключением отработанных нефтепродуктов:

271 011 — легкие дистилляты и продукты:

2 710 114 100 — бензины моторные с содержанием свинца не более 0,013 г/л с октановым числом менее 95;

2 710 114 500 — бензины моторные с содержанием свинца не более 0,013 г/л с октановым числом 95 или более, но не более 98;

2 710 114 900 — бензины моторные с содержанием свинца не более 0,013 г/л с октановым числом 98 или более;

2 710 115 100 — бензины моторные с содержанием свинца более 0,013 г/л с октановым числом менее 98;

2 710 115 900 — бензины моторные с содержанием свинца более 0,013 г/л с октановым числом 98 или более

3. Потребительские свойства бензина автомобильного Современные автомобильные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации:

1) иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную, топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах. Должен обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе;

2) иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя.

3) не изменять своего состава и свойства при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др.

А также в силу своих физико-химических характеристик автомобильные бензины должны обладать следующими свойствами:

· однородность смеси;

· плотность топлива - при +20 «С должна составлять 690…750 кг/м;

· небольшую вязкость — с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до —40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20…30%;

· испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное;

· давление насыщенных паров - чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом — до 670 ГПа и зимой — от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах;

· низкотемпературные свойства - способность бензина выдерживать низкие температуры;

· сгорание бензина. Под «сгоранием» применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500…2400 °С.

Наиболее важной характеристикой бензина является октановое число. Октановое число — показатель детонационных свойств моторного топлива. Детонацией называют такой характер горения, при котором воспламенение горючей смеси происходит в нескольких точках цилиндра или по всему объему сразу. Сам показатель детонационной стойкости характеризует способность автомобильных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя.

Детонационные свойства бензина измеряют по аналогии. Одноцилиндровый мотор с переменной степенью сжатия доводят до появления детонации исследуемого топлива. Затем подбирается смесь двух видов углеводородов — изооктана, который считается абсолютно не склонным к детонации, и н-гептана, чья детонационная стойкость приравнена к нулю. Процентное содержание изооктана в смеси, детонирующей при той же степени сжатия, что и исследуемое топливо, и будет являться октановым числом (ОЧ) последнего.

Для улучшения эксплуатационных свойств бензинов производители повышают их октановое число. Это достигается путем добавления к бензинам некоторых высокооктановых компонентов. Автомобильный бензин изготовляют зимних и летних сортов, которые отличаются давлением насыщенного пара. Маркируют по октановым числам, замеренным по моторному или исследовательскому методу, или по обоим методам одновременно.

Выпускают автомобильный бензин марок А-72 (этилированный и неэтилированный, летний и зимний), А-76 (этилированный и неэтилированный, летний и зимний), А-80 (этилированный и неэтилированный), АИ-91 (неэтилированный, летний и зимний), А-92 (этилированный и неэтилированный, летний и зимний), АИ-93 (этилированный, летний и зимний), АИ-95 «Экстра» (неэтилированный летний) и АИ-95 (неэтилированный, летний и зимний). 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

В разных регионах мира используются разные марки автомобильного бензина. В Европе распространены марки «суперплюс» или «супер» (неэтилированный, летний и зимний), «премиум» или «европейский» (неэтилированный, летний и зимний), «немецкий» (этилированный, летний и зимний), «итальянский» (этилированный, летний и зимний), «регулар» (неэтилированный, летний и зимний). В США применяется автомобильный бензин марок «регулар», «мидгрейд», «премиум» и «суперпремиум». Все марки бывают как летние, так и зимние. В США применяется только неэтилированный или, вернее, малоэтилированный автомобильный бензин с содержанием свинца менее 0,0026 г/л. В Азиатско-Тихоокеанском регионе применяется автомобильный бензин марок 91RON, 92RON, 95RON, 97RON. Все они малоэтилированные (летние) с содержанием свинца до 0,01 г/л. Аббревиатура RON составлена из первых букв английских слов research octane number (октановое число по исследовательскому методу). При написании марок бензина используются разные значения октановых чисел, поэтому при подборе аналогов необходимо ознакомиться с описанием каждой марки Современные двигатели имеют высокую степень сжатия и требуют бензина с октановым числом 91 и выше. Получение такого топлива методами нефтепереработки обходится относительно дорого, поэтому используются различные присадки, повышающие октановое число. Присадки — вещества, добавляемые (обычно в количествах 0,05−0,1%) к топливам, минеральным и синтетическим маслам для улучшения их эксплуатационных свойств. К присадкам относятся, антидетонаторы, антиокислители, ингибиторы коррозии и др. Самой эффективной и потому повсеместно применявшейся был тетраэтилсвинец. Он не только ядовит сам по себе, но и быстро выводит из строя каталитические нейтрализаторы и датчики (лямда-зонды), которые сейчас являются обязательными элементами конструкции автомобиля. Для некоторых двигателей устаревших конструкций осадок свинца необходим в качестве твердой смазки. В этих случаях используют специальные добавки в топливо, которые продаются отдельно. Для повышения октанового числа иногда используют ферроцен. К сожалению, эта присадка имеет в своем составе железо и создает трудноудалимый токопроводящий налет на свечах, который уменьшает срок их службы до 5—7 тыс. километров. Также применялись присадки на основе марганца, однако сейчас они запрещены. Безвредной для двигателя антидетонационной добавкой является МТБЭ — метилтретбутиловый эфир. На данный момент он наиболее широко применяется.

Среди автовладельцев широко распространено заблуждение, что «залить литров двадцать 98-го» — вещь периодически очень полезная. На самом деле использование топлива с ОЧ выше рекомендованного не имеет практического смысла. На моделях со сравнительно простыми двигателями (без датчика детонации и автоматического корректора зажигания) это не дает никаких преимуществ. Многие современные автомобили рассчитаны на различные виды топлива с октановым числом от 91 до 95 или даже до 98, и на высокооктановом бензине их мощность и экономичность повышаются максимум на 5%.

К сожалению потребитель практически не имеет возможности проверить качество заливаемого топлива, прямо на заправке это сделать довольно сложно, так как не соответствующий бензин не отличишь ни по цвету, ни по запаху. Все отличительные признаки будут заметны только в процессе эксплуатации автомобиля. Подозревать топливо в низком качестве можно, если:

— изначально исправный автомобиль плохо заводится, имеет плохой разгон, теряет мощность, мотор работает с перебоями;

— увеличивается расход топлива;

— меняется запах выхлопа;

— на свечах появляется черный или красный нагар.

Стоит отметить, что некачественный бензин опасен для автомобиля и прежде всего тем, что вызывает неполадки топливной системы и преждевременный износ двигателя, а также может вывести из строя лямбда-зонд, катализатор, датчики детонации, свечи, бензонасосы.

Отдельно следует выделить влияние автомобильного бензина на человека и окружающую среду. Проблема состава атмосферного воздуха и его загрязнения от выбросов автотранспорта становится все более актуальной, по всему миру количество автомобилей с каждым днем увеличивается в геометрической прогрессии.

Угарный газ и окислы азота, столь интенсивно выделяемые на первый взгляд невинным голубоватым дымком глушителя автомобиля — вот одна из основных причин головных болей, усталости, немотивированного раздражения, низкой трудоспособности. Сернистый газ способен воздействовать на генетический аппарат. А все вместе эти факторы ведут к стрессам, нервным проявлениям, стремлению к уединению, безразличию к самым близким людям. В больших городах также более широко распространены заболевания органов кровообращения и дыхания, инфаркты, гипертония и новообразования. По расчетам специалистов, «вклад» автомобильного транспорта в атмосферу составляет до 90% по окиси углерода и 70% по окиси азота. Автомобиль также добавляет в почву и воздух тяжелые металлы и другие вредные вещества. Лица пожилого возраста, дети, больные, курильщики, страдающие хроническим бронхитом, коронарной недостаточностью, астмой, являются более уязвимыми. Из соединений металлов, входящих в состав твёрдых выбросов автомобилей, наиболее изученными являются соединения свинца. Это обусловлено тем, что соединения свинца, поступая в организм человека и теплокровных животных с водой, воздухом и пищей, оказывают на него наиболее вредное действие. До 50% дневного поступления свинца в организм приходится на воздух, в котором значительную долю составляют отработавшие газы автомобилей.

Поступления углеводородов в атмосферный воздух происходит не только при работе автомобилей, но и при разливе бензина. По данным американских исследователей в Лос-Анджелесе за сутки испаряется в воздух около 350 тонн бензина. И повинен в этом не столько автомобиль, сколько сам человек. Чуть-чуть пролили при заливке бензина в цистерну, забыли плотно закрыть крышку при перевозке, плеснули на землю при заправке на автозаправочной станции, и в воздух потянулись различные углеводороды.

Для того, чтобы сохранить человечеству автомобиль, необходимо если не исключить, то свести к минимуму вредные выбросы. Работы в этом направлении ведутся во всем мире и дают определенные результаты. Автомобили, выпускаемые в настоящее время в промышленно развитых странах, выбрасывают вредных веществ в 10−15 раз меньше, чем 10−15 лет тому назад. Во всех развитых странах происходит ужесточение нормативов на вредные выбросы при работе двигателя. Кроме того проводятся разработки экологически безопасного топлива.

4. Технология производства бензина автомобильного и его технико-экономическая оценка Сырьём для получения бензина является нефть. Нефть — это природная жидкая смесь разнообразных углеводородов с небольшим количеством других органических соединений; ценное полезное ископаемое, залегающее часто вместе с газообразными углеводородами (попутные газы, природный газ). Химическая классификация нефти основана на групповом составе углеводородов, и в зависимости от преобладания того или другого вида углеводородов нефть может быть отнесена к парафиновым, нафтеновым и ароматическим классам. Технологическая классификация базируется на учете полного состава нефти и потенциального содержания топлива, масел, серы и парафина. Состав нефти определяет направление дальнейшей ее переработки, ассортимент и качество вырабатываемых нефтепродуктов.

Перед переработкой нефть направляют в газоотделители и выделяют попутный нефтяной газ, а затем подвергают очистке от различных примесей: отделяют растворенные газы, воду, минеральные соли, песок и глину. Существуют различные способы получения бензина: прямая перегонка нефти, термический крекинг, каталитический крекинг, риформинг, полимеризация, алкинирование, изомеризация, гидрокрекинг.

Прямая перегонка. В процессе прямой перегонки нефть разделяется на отдельные легкие фракции в зависимости от температуры кипения и конденсации. Схема установки для перегонки нефти приведена на рис. 1.

1. Схема установки для перегонки нефти.

Нефть, подлежащая переработке, проходя теплообменники 4, нагревается до 160—170°С (за счет теплоты охлаждаемых нефтепродуктов) и поступает в трубчатую печь 1, в которой нагревается до 350 °C. Из трубчатой печи нефть в парообразном состоянии подается в ректификационную колонну 2, которая представляет собой вертикально установленный прочный металлический цилиндр с наружной теплоизоляцией. Внутри колонны поперек цилиндра расположены перегородки с отверстиями, прикрытыми колпачками (колпачковые тарелки). Часть колонны, лежащая на уровне ввода нагретого в трубчатой печи продукта, является испарительной (эвапорационной) зоной. Пары из этой зоны поднимаются в верхнюю часть колонны, проходя через колпачковые тарелки, где постепенно охлаждаются и конденсируются на тарелках различного температурного уровня. Чем выше расположены колпачковые тарелки, тем более легкие (т. е. более низкокипящие) фракции на них конденсируются. Для лучшей конденсации в верхней части колонны установлено устройство для орошения. В качестве орошающей жидкости используют фракции нефти того температурного диапазона, продукты которого выводятся из колонны в паровой фазе. В колонне в результате снижения давления происходит испарение фракций и их отделение от жидкого высококипящего остатка — мазута, который не испаряется при нагреве нефти. По мере движения паров в ректификационной камере снизу вверх пары фракций конденсируются. Различные углеводороды конденсируются при разных температурах: соляровый дистиллят— примерно при 350—300°С, керосин — при 300—250°С, лигроин —при 250—200°С и бензин — ниже 200 °C. Сконденсированные фракции (дистилляты) охлаждаются в теплообменниках и водяных холодильниках 3 и превращаются в жидкость.

Относительно невысокий выход бензина при прямой перегонке нефти обусловил необходимость применения крекинг-процесса.

Термический крекинг. Склонность к дополнительному разложению более тяжелых фракций сырых нефтей при нагреве выше определенной температуры привела к очень важному успеху в использовании крекинг-процесса. Когда происходит разложение высококипящих фракций нефти, углерод и углеродные связи разрушаются, водород отрывается от молекул углеводородов и тем самым получается более широкий спектр продуктов по сравнению с составом первоначальной сырой нефти. Например, дистилляты, кипящие в интервале температур 290−400? С, в результате крекинга дают газы, бензин и тяжелые смолоподобные остаточные продукты. Крекинг-процесс позволяет увеличить выход бензина из сырой нефти путем деструкции более тяжелых дистиллятов и остатков, образовавшихся в результате первичной перегонки.

Каталитический крекинг. Катализатор — это вещество, которое ускоряет протекание химических реакций без изменения сути самих реакций. Каталитическими свойствами обладают многие вещества, включая металлы, их оксиды, различные соли.

Процесс Гудри. Исследования Э. Гудри огнеупорных глин как катализаторов привели к созданию в 1936 эффективного катализатора на основе алюмосиликатов для крекинг-процесса. Среднекипящие дистилляты нефти в этом процессе нагревались и переводились в парообразное состояние; для увеличения скорости реакций расщепления, т. е. крекинг-процесса, и изменения характера реакций эти пары пропускались через слой катализатора. Реакции происходили при умеренных температурах 430−480?С и атмосферном давлении в отличие от процессов термического крекинга, где используются высокие давления. Процесс Гудри был первым каталитическим крекинг-процессом, успешно реализованным в промышленных масштабах.

Риформинг. Риформинг — это процесс преобразования линейных и нециклических углеводородов в бензолоподобные ароматические молекулы. Ароматические углеводороды имеют более высокое октановое число, чем молекулы других углеводородов, и поэтому они предпочтительней для производства современного высокооктанового бензина.

Существуют два основных вида риформинга — термический и каталитический. В первом соответствующие фракции первичной перегонки нефти превращаются в высокооктановый бензин только под воздействием высокой температуры; во втором преобразование исходного продукта происходит при одновременном воздействии как высокой температуры, так и катализаторов. Более старый и менее эффективный термический риформинг используется до сих пор, но в развитых странах почти все установки термического риформинга заменены на установки каталитического риформинга. Если бензин является предпочтительным продуктом, то почти весь риформинг осуществляется на платиновых катализаторах, нанесенных на алюминийоксидный или алюмосиликатный носитель.

Реакции, в результате которых при каталитическом риформинге повышается октановое число, включают:

1) дегидрирование нафтенов и их превращение в соответствующие ароматические соединения;

2) превращение линейных парафиновых углеводородов в их разветвленные изомеры;

3) гидрокрекинг тяжелых парафиновых углеводородов в легкие высокооктановые фракции;

4) образование ароматических углеводородов из тяжелых парафиновых путем отщепления водорода.

Полимеризация. Кроме крекинга и риформинга существует несколько других важных процессов производства бензина. Первым из них, который стал экономически выгодным в промышленных масштабах, был процесс полимеризации, который позволил получить жидкие бензиновые фракции из олефинов, присутствующих в крекинг-газах.

Полимеризация пропилена — олефина, содержащего три атома углерода, и бутилена — олефина с четырьмя атомами углерода в молекуле дает жидкий продукт, который кипит в тех же пределах, что и бензин, и имеет октановое число от 80 до 82. Нефтеперерабатывающие заводы, использующие процессы полимеризации, обычно работают на фракциях крекинг-газов, содержащих олефины с тремя и четырьмя атомами углерода.

Алкилирование. В этом процессе изобутан и газообразные олефины реагируют под действием катализаторов и образуют жидкие изопарафины, имеющие октановое число, близкое к таковому у изооктана. Вместо полимеризации изобутилена в изооктен и затем гидрогенизации его в изооктан, в данном процессе изобутан реагирует с изобутиленом и образуется непосредственно изооктан.

Все процессы алкилирования для производства моторных топлив производятся с использованием в качестве катализаторов либо серной, либо фтороводородной кислоты при температуре сначала 0−15? C, а затем 20−40? С.

Изомеризация. Другой важный путь получения высокооктанового сырья для добавления в моторное топливо — это процесс изомеризации с использованием хлорида алюминия и других подобных катализаторов.

Изомеризация используется для повышения октанового числа природного бензина и нафтенов с прямолинейными цепями. Улучшение антидетонационных свойств происходит в результате превращения нормальных пентана и гексана в изопентан и изогексан.

Процессы изомеризации приобретают важное значение, особенно в тех странах, где каталитический крекинг с целью повышения выхода бензина проводится в относительно незначительных объемах. При дополнительном этилировании, т. е. введении тетраэтилсвинца, изомеры имеют октановые числа от 94 до 107 (в настоящее время от этого способа отказались ввиду токсичности образующихся летучих алкилсвинцовых соединений, загрязняющих природную среду).

Гидрокрекинг. Давления, используемые в процессах гидрокрекинга, составляют от примерно от 70 атм. для превращения сырой нефти в сжиженный нефтяной газ (LP-газ) до более чем 175 атм., когда происходят полное коксование и с высоким выходом превращение парообразной нефти в бензин и реактивное топливо. Процессы проводят с неподвижными слоями (реже в кипящем слое) катализатора. Процесс в кипящем слое применяется исключительно для нефтяных остатков — мазута, гудрона. В других процессах также использовались остаточное топливо, но в основном — высококипящие нефтяные фракции, а кроме того, легкокипящие и среднедистиллятные прямогонные фракции. Катализаторами в этих процессах служат сульфидированные никель-алюминиевые, кобальт-молибден-алюминиевые, вольфрамовые материалы и благородные металлы, такие, как платина и палладий, на алюмосиликатной основе.

Там, где гидрокрекинг сочетается с каталитическим крекингом и коксованием, не менее 75−80% сырья превращается в бензин и реактивное топливо. Выработка бензина и реактивных топлив может легко изменяться в зависимости от сезонных потребностей. При высоком расходе водорода выход продукции на 20−30% выше, чем количество сырья, загружаемого в установку. С некоторыми катализаторами установка работает эффективно от двух до трех лет без регенерации.

5. Нормативно-технические документы на бензин автомобильный, нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями нормативнотехнической документации В Республике Беларусь двумя нефтеперерабатывающими заводами в Мозыре и Новополоцке осуществляется производство бензина следующих марок:

бензин А-76 — ГОСТ 2084;77;

бензин А-76, Аи-95 — ТУ 38.401−58−176−96;

бензин Аи-92 — ТУ 38.1 165−2003;

Качество бензина (производимого в стране и ввозимого из-за рубежа) контролируется ГОСТами.

ГОСТ 2084;77 01.01.1979

Бензины автомобильные. Технические условия Взамен ГОСТ 5.268−69; ГОСТ 5.818−71; ГОСТ 2084;67

Отменен в части Действует ГОСТ 31 077–2002 в части марок автомобильных бензинов А-76 этилированный, А-72, АИ-91, АИ-93, АИ-95

И 1 ИУС № 6−1981

И 2 ИУС № 7−1983

И 3 ИУС № 1−1985

И 4 ИУС № 10−1990

И 5 ИУС РБ № 4−1997 01.01.1998

И 6 ИУС РБ № 4−2002 01.03.2003

П ИУС РБ № 2−2001

П ИУС РБ№ 3−2000

ГОСТ 13 210–72 Бензины автомобильные для двигателей. Методы детонационных испытаний. Стандарт распространяется на этилированные авиационные и автомобильные бензины и устанвливает метод определения содержания свинца.

ГОСТ 17.2.2.03−87 Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерений содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей с бензиновыми двигателями. Требования безопасности. Стандарт распространяется на автотранспортные средства с двигателями внутреннего сгорания, работающими на бензине, сжатом и сжиженном газах, бензагазовых смесях. Стандарт устанавливает нормы предельно-допустимого содержания окиси углерода и углеводородов в отработавших газах автомобилей при работе двигателя на режимах холостого хода, а также методы их измерения. Стандарт не распространяется на автомобили, полная масса которых менее 400 кг или максимальная скорость не превышает 50 км/ч, на автомобили с двухтактными и роторными двигателями.

ГОСТ 22 054;76 Бензины автомобильные и авиационные. Метод оценки химической стабильности. Стандарт распространяется на автомобильные иавиационные бензины и устанавливает метод оценки химической стабильности бензинов при хранении и научно-исследовательских работ.

ГОСТ 26 370–84 Бензины автомобильные. Метод оценки распределения детонационной стойкости по фракциям. Стандарт устанавливает способ оценки распределения детонационной стойкости по фракциям автомобильных бензинов с учетом испарения их вовпускном коллекторе карбюраторного двигателяна переменных режимах работы.

ГОСТ 30 557–98 Бензины автомобильные. Метод определения индивидуального и суммарного содержания ароматических углеводородов. Стандарт устанавливает газохроматографические методы определения индивидуального и суммарного содержания ароматических углеводородов вавтомобильных бензинах и предназначен для экспрессной оценки качества автомобильного топлива.

ГОСТ 31 077–2002 Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия. Стандарт распространяется на неэтилированные бензины для автомобильного транспорта (далее — автомобильные бензины), применяемые в качестве топлива для автомобильных и мотоциклетных двигателей, а также двигателей другого назначения, расчитанных на использование этилированного или неэтилированного бензина. Стандарт подготовлен на основе ГОСТ Р 51 105−97.

ГОСТ 6073–75 Бензины этилированные. Метод определения содержания бромистых и хлористых выносителей. Стандарт распространяется на этилированные бензины и устанавливает метод определения содержания бромистых (бромистого этила, дибромэтана) и хлористых (дихлорэтана) выносителей в этилированных авиационных и автомобильных бензинах.

ГОСТ 4039–88 Бензины автомобильные. Методы определения индукционного периода. Стандарт устанавливает методы (А и Б) определения индукционного периода, характеризующие склонность бензинов к окислению и смолообразованию при длительном хранении.

Выписки из ГОСТов, систематизированные в таблицу 1, приведены ниже.

Бензины автомобильные. Общие технические условия.

С сентября 2003 года в республике введен новый ГОСТ 31 077–2002 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания», который впервые установил показатель объемной доли бензола — не более 5 процентов. Содержание бензола в автобензинах, во-первых, оказывает вредное воздействие на окружающую среду, а, во-вторых, засоряет двигатель автомобиля и сокращает срок его службы. Но в Беларуси недостаточно лабораторий, которые могли бы этот показатель контролировать в полном объеме.

Традиционные методы исследований бензина описаны в нескольких ГОСТах и применяются очень давно. Например, детонационную стойкость, т. е. октановое число, измеряют на специальном одноцилиндровом двигателе двумя способами: моторным (по ГОСТ 511–82) и исследовательским (по ГОСТ 8226–82). Моторный метод отличается от исследовательского повышенными оборотами работы этого двигателя и имитирует напряженные условия езды по городу, поэтому октановое число по моторному методу всегда ниже, чем по исследовательскому. Между прочим, моторный метод пришел к нам из-за океана, изобрела его американская фирма UNOCAL-76, которая начала первой производить хорошо знакомый нам 76-й бензин.

Помимо старых, так называемых гостовских методов, существуют и новые, уже зарегистрированные как «МВИ» и «СТБ» (то есть временные), но еще не внесенные в государственные стандарты. Эти методы предполагают использование специального прибора — хроматографа. Споры об их эффективности продолжаются. В частности, нет единого мнения о том, как лучше измерять октановое число: на моторной установке или с помощью хроматографа. Но если необходимо определить количественное содержание того или иного компонента, например, бензола — хроматограф незаменим.

6. Контроль качества бензина автомобильного. Требования нормативно-технических документов на правила приемки, хранения, испытания и эксплуатации В связи с тем, что бензины являются продуктами переработки нефти то правила по их маркировки, упаковки, транспортировки и хранению согласно ГОСТа 1510−84 «Нефть и нефтепродукты» .

Работая с бензином, необходимо строго соблюдать правила техники безопасности, т.к. бензин является легковоспламеняющейся жидкостью. Тара из-под бензина очень опасна, т.к. содержит пары, которые легко взрываются. Бензин, попавший на окрашенные детали и резину, портит их, растворяя краску, лак и резину. Гарантийный срок хранения автомобильного бензина всех марок (по ГОСТ 2084;77) устанавливается 5 лет со дня его изготовления. По истечении гарантийного срока хранения автомобильный бензин перед применением должен быть проверен на соответствие требованиям стандарта.

Условия хранения бензина должны соответствовать требованиям для любой легкоиспаряющейся жидкости. Отсутствие герметизации при перекачке, хранении и транспортировке приводит к потере легких фракций, что ухудшает пусковые свойства бензина, снижает его ОЧ, усиливает нагарообразование в камере сгорания за счет испарения выносителей свинца для этилированных бензинов. Повышенная температура и солнечный свет ускоряют образование смол в бензине. Поэтому при длительном хранении бензина рекомендуется держать его в доверху заполненной, плотно закрытой канистре в темном, прохладном помещении Что касается определения важнейшего показателя качества товара, то определение октанового числа производится на специальной моторной установке, с переменной степенью сжатия, двумя методами: исследовательским и моторным.

При исследовательском методе режимы и параметры моторной установки подбирают так, чтобы характеризовать детонационные свойства бензина при эксплуатации автомобиля в городских условиях (движение с небольшой скоростью, частыми пусками и остановками двигателя).

Моторный метод имеет более жесткий режим испытания (повышенная температура, большее число оборотов) для определения ОЧ бензина в условиях форсированной работы двигателя (например, при движении по скоростной трассе). В связи с этим октановое число по исследовательскому методу на 4−10 единиц выше, чем по моторному. Если марка бензина содержит букву «И» (например, АИ-93), цифра соответствует ОЧ, определенному по исследовательскому методу, если ее нет — по моторному методу. Исключение составляют марки бензина А-80, А-92 и А-96 (см. таблицу).

В соответствии с действующим в Республике Беларусь ГОСТ 1510–84 «Нефть и нефтепродукты. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение» (пункт 1.6), каждая партия нефтепродуктов должна сопровождаться документом о качестве. Первоначально паспорт качества на партию произведенных нефтепродуктов выдает завод. С данным паспортом качества нефтепродукты передаются потребителю. Потребитель принимает нефтепродукты на склад для собственного потребления либо для дальнейшей реализации другим потребителям. При приеме нефтепродуктов на склад и сливе их в резервуар отбирается объединенная проба по ГОСТ 2517–85 и проводится контрольный анализ. Документ о качестве, физико-химические и эксплуатационные показатели регламентированы требованием нормативного документа на каждый конкретный вид нефтепродукта (ГОСТ, ТУ).

Существуют также требования безопасности к автомобильному бензину.

Требования безопасности

1. Автомобильные бензины должны соответствовать требованиям безопасности, приведенным в табл. 2.

2. Для улучшения эксплуатационных показателей автомобильного бензина допускается использование изготовителем присадок, не оказывающих побочных вредных воздействий, в количестве, обеспечивающем надежную эксплуатацию наземной техники и не способствующем увеличению токсичности выбросов. Для идентификации автомобильного бензина допускается использовать красители и маркеры (вещества-метки).

3. При размещении на рынке каждая партия автомобильного бензина должна сопровождаться копией декларации о соответствии и документом о качестве изготовителя. Документ о качестве должен содержать:

наименование и обозначение марки топлива;

наименование, местонахождение (включая страну) и товарный знак изготовителя;

наименование, местонахождение (включая страну) изготовителя и его уполномоченного представителя (для импортных топлив);

дату изготовления и номер партии;

обозначение ТНПА на автомобильный бензин (дизельное топливо);

нормы показателей качества и результаты испытаний автомобильного бензина (дизельного топлива) на соответствие требованиям ТНПА;

массу нетто;

гарантийный срок.

4. При реализации продавцу автомобильного бензина организацией по обеспечению нефтепродуктами каждая партия должна сопровождаться копией декларации о соответствии и документом о качестве, выданным этой организацией.

Документ о качестве должен содержать:

наименование и обозначение марки топлива;

обозначение ТНПА на автомобильный бензин (дизельное топливо)