1.1. Марки, состав и применение автомобильных бензинов

Автомобильные бензины являются самым массовым продуктом нефтехимической промышленности. Около 25 % нефти, добываемой в мире, перерабатывается в бензин. Получение бензинов из альтернативного сырья: каменного угля, сланцев, битуминозных песков и природного газа пока ограничено.

Автомобильные бензины являются фракцией нефти, выкипающей в пределах температур 35…195 (205) ⁰С и представляют собой смесь различных компонентов, получаемых разными технологическими процессами нефтепереработки.

Бензины, как правило, состоят из базового бензина, высокооктанового компонента (ВОК), антидетонационных присадок и добавок, а также присадок, улучшающих другие эксплуатационные свойства.

Базовые компоненты бензинов получают прямой перегонкой нефти, каталитическим риформингом прямогонных бензиновых фракций, каталитическим крекингом и гидрокрекингом вакуумного газойля, а также термическими процессами переработки (термическим крекингом, термоконтактным крекингом и т.д.) вакуумного газойля, мазута, гудрона и другого тяжелого сырья.

Б

18

ензины прямой перегонки, состоящие, в основном, из парафиновых углеводородов нормального строения, имеют самую низкую детонационную стойкость, причем она снижается с повышением температуры конца кипения (табл.1.1). Октановые числа, определяемые по моторному методу, прямогонных фракций, выкипающих до 180 ⁰С, обычно составляет 40…50 ед. Детонационная стойкость фракций с температурой начала кипения 85 ⁰С несколько выше – 65…70 ед. Исключение составляют прямогонные бензины, получаемые из нефтей нафтенового основания, их октановые числа достигают 71…73 ед. Однако ресурсы этих нефтей весьма ограничены.

Для повышения октановых чисел прямогонных бензинов их подвергают каталитическому риформингу.

Октановые числа бензинов каталитического риформинга зависят от жесткости режима процесса. При жестком режиме они достигают октанового числа по исследовательскому методу (ОЧИ) – 95…99 и моторному методу (ОЧМ) – 86…90, при мягком режиме соответственно 83…85 и 74…79.

Таблица 1.1

Антидетонационные свойства бензинов прямой перегонки

различных нефтей

Бензин или фракции	ОЧИ	ОЧМ	Ч
Бензин, к.к. 200 0С (Туймазинская нефть, Башкирия)	43,0	41,0	+2,0
Бензин, к.к. 200 0С (Краснокамская нефть)	50,0	48,6	+1,4
Бензин, к.к. 200 0С (Каталанглийская нефть, о. Сахалин)	70,5	68,5	+2,0
Бензин, к.к. 200 0С (Мухановская нефть, Куйбышевская обл.)	33,0	32,8	+0,2
Бензин, к.к. 200 0С (Урицкая нефть, Саратовская обл.)	63,8	62,0	+1,8
Бензин, к.к. 200 0С (Ромашкинская нефть, Татария)	41,6	41,0	+0,6
Фракция н.к. 180 0С (Ромашкинская нефть, Татария)	46,0	46,0	0,0
Фракция н.к. 120 0С (Ромашкинская нефть, Татария)	57,5	58,0	-0,5
Фракция н.к. 85 0С (Ромашкинская нефть, Татария)	67,0	68,0	-1,0
Фракция н.к. 62 0С (Ромашкинская нефть, Татария)	76,0	75,0	+1,0
Фракция н.к. 62 0С (Смесь нефтей Куйбышевской обл.)	75,0	73,2	+1,8

Б

19

ензины термических процессов (крекинга, коксования) содержат до 60% олефиновых углеводородов и по детонационной стойкости превосходят прямогонные бензины.

Бензины каталитического крекинга, помимо олефиновых углеводородов, содержат ароматические и изопарафиновые углеводороды. Их детонационная стойкость выше, чем у бензинов, получаемых термическими процессами.

Бензины термических процессов углубленной переработки нефти получают расщеплением высокомолекулярных углеводородов при температуре выше 315 ⁰С с образованием углеводородов с меньшей молекулярной массой (табл.1.2).

Таблица 1.2

Основные термические процессы переработки углеводородного топлива

Процесс	Сырье	Получаемые продукты	Средний выход бензина, % масс.
Термический крекинг	Мазут	Газ, бензин, остаток	13
	Газойль коксования	Газ, бензин, сырье для производства технического углерода	25
Висбрекинг	Вакуумный газойль	Газ, бензин, крекинг остаток	35
	Мазут, гудрон	То же и средний дистиллят	7-11
Процесс	Сырье	Получаемые продукты	Средний выход бензина, % масс.
Термоконтактный крекинг	Гудрон	Газ, бензин средний дистиллят, остаток	17
Замедленное коксование	Мазут	Газ, бензин средний дистиллят, кокс	15-22
	Гудрон	То же	15-23
	Газойль каталитического крекинга	Газ, бензин, газойль, игольчатый кокс	12

Т

20

ермический крекинг в настоящее время ведется по новой системе, разработанной фирмой «Hydrocarbon Research», получившей название динакрекинг. Процесс проводят в специальном вертикальном реакторе, имеющим верхнюю зону гидрокрекинга, среднюю отпарную зону и нижнюю зоны газификации.

В верхней зоне сырье в среде инертного теплоносителя в присутствии водородсодержащего газа превращается в более легкие продукты, которые после отпаривания и газификации выводятся из реактора. Бензины, полученные этим процессом, отличаются повышенной химической стабильностью по сравнению с бензинами других термических процессов.

Висбрекинг – жидкофазный процесс термического крекинга в относительно мягких условиях. Степень превращения сырья зависит от температуры (400…480 ⁰С) и времени контакта. Бензины висбрекинга обладают невысоким октановым числом (65…66 ед. по ММ) и низкой химической стабильностью, обусловленной высоким содержанием непредельных углеводородов.

Термоконтактный крекинг – сочетает коксование в кипящем слое и газификацию образующегося кокса. Бензиновая фракция продуктов термоконтактного крекинга содержит значительное количество серы и непредельных углеводородов (соединений). Для использования в качестве компонента товарных бензинов ее необходимо подвергнуть гидроочистке или полному гидрированию и каталитическому риформингу.

Замедленное коксование осуществляется в реакторе в всевдоожжиженном слое порошкообразного кокса – теплоносителя при температуре 480…510 ⁰С и давлении 0,14…0,40 МПа. При коксовании образуется бензин с октановым числом 58…62, а при непрерывном коксовании ОЧ бензина повышается до 70 ед. по моторному методу (ММ). Групповой углеводородный состав бензина замедленного коксования: парафино-нафтеновые - 37…45, олефиновые – 49…51, ароматические – 5…13 % масс.

Бензины термических процессов содержат большое количество непредельных углеводородов, поэтому они имеют более высокие октановые числа, чем бензины прямой перегонки (табл. 1.3). Вследствие невысоких других эксплуатационных свойств бензины термических процессов имеют ограниченное применение.

21

Таблица 1.3

Антидетонационные свойства бензинов термических процессов

Бензин	ОЧИ	ОЧМ	Ч
Бензин термического крекинга мазута: из куйбышевских нефтей из саратовских нефтей	71,2 73,4	64,2 66,4	+7,0 +7,0
Бензин термоконтактного крекинга гудрона аланской нефти	83,8	71,0	+12,8
Бензин замедленного коксования гудрона	68,2	62,4	+5,8
Бензин пиролиза этиленового режима после облагораживания	99,0	86,0	+13,0
Бензин пиролиза бутиленового режима после облагораживания	74,3	68,8	+5,5
Бензин термического риформинга (фракция 100…260 0С) на комбинированной установке	76,0	71,0	+5,0

Бензины каталитического крекинга являются основными компонентами товарных бензинов.

Каталитический крекинг – процесс каталитического деструктивного превращения тяжелых дистиллятных нефтяных фракций в моторные топлива и сырье для нефтехимии и производства технического углерода и кокса. При использовании современных цеолитсодержащих катализаторов обеспечивается выход на сырье до 50 % масс. бензина и около 20 % легкого газойля, который применяют как компонент дизельного топлива.

Бензины каталитического крекинга, получаемые на установке Г-43-107 (гидроочистка вакуумного дистиллята, каталитический крекинг, ректификация и газофракционирование продуктов крекинга) с псевдоожижженным катализатором, содержат значительное количество непредельных углеводородов, поэтому характеризуются повышенной склонностью к окислению и нуждаются в химической стабилизации с помощью антиокислительных присадок. Бензины каталитического крекинга имеют более высокую детонационную стойкость по сравнению с бензинами термических процессов. Детонационная стойкость повышается за счет ареновых и алкановых углеводородов изостроения.

С

22

ущность процессов, протекающих при каталитическом крекинге, заключается в расщеплении высокомолекулярных углеводородов (крекинга), изомеризации парафиновых углеводородов, в дегидрировании циклоалканов в арены.

Каталитический риформинг – процесс, предназначенный для повышения детонационной стойкости бензинов и получения аренов, главным образом, бензола, толуола и ксилола.

В основе каталитического риформинга лежит ароматизация исходного сырья путем дегидроциклизации алканов, дегидроизомеризация алкилциклопентанов, изомеризация алканов, гидрокрекинг тяжелых углеводородов.

В качестве сырья каталитического риформинга используют прямогонные бензиновые фракции, в которых содержатся углеводороды с шестью углеводородными атомами, способные превращаться в ароматические кольца.

Сырьем каталитического риформинга является фракция, выкипающая в пределах 85…180 ⁰С. При более высокой температуре конца кипения увеличивается коксообразование и снижается выход бензина. Значительное влияние на процесс риформинга оказывает углеводородный состав сырья: при увеличении содержания нафтеновых углеводородов увеличивается выход бензина и снижается газообразование.

Выход продукта – составляет 78…82 % от сырья. Катализ имеет октановое число по моторному методу 80…85 ед. и содержит 50…65 % ароматических, 35…40 % парафиновых и др. 5 % нафтеновых углеводородов.

Гидрокрекинг - каталитический процесс, предназначенный для получения светлых нефтепродуктов, а также сжиженных газов С₃ – С₄ при переработке тяжелого нефтяного сырья под давлением водорода.

В

23

ыход легкого бензина (t_нк – 85 ⁰С) составляет 17,5 % и тяжелого бензина (t_{выкипания} - 85…115 ⁰С) – 33,3 % масс. при двухступенчатом крекинге сернистого вакуумного газойля. Легкий бензин состоит в основном из изопарафиновых углеводородов с ОЧ по ММ и исследовательскому методу (ИМ) 85 ед. Тяжелый бензин – из парафинистых тяжелых дистиллятов с ОЧ – 60 ед.

Бензин гидрокрекинга не содержит непредельных углеводородов. Поэтому, в отличие от бензина каталитического крекинга, он является химически стабильным, не требующим введения антиокислительных присадок. Октановое число бензинов гидрокрекинга повышают путем каталитическог риформинга.

Сравнительная характеристика антидетонационных свойств бензинов каталитических процессов представлена в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Антидетонационные свойства бензинов каталитических процессов

Бензин	ОЧИ	ОЧМ	Ч
Бензин каталитического крекинга тяжелого дистиллятного сырья: из ромашинской нефти из туймазинской нефти	83,8 87,0	76,2 77,8	+7,6 +9,2
Бензин каталитического крекинга легкого сырья из куйбышевских нефтей	82,6	74,9	+7,7
Бензин каталитического риформинга: платформинга обычного режима платформинга «жесткого» режима	86,0 96,6	83,6 86,0	+2,4 +10,6
Бензин каталитическог риформинга без толуола: платформинга обычного режима гидроформинга	76,0 78,6	70,4 71,7	+5,6 +6,9
Головная фракция бензина гидроформинга платформинга	79,1 75,0	74,0 71,0	+5,1 +4,0

Для повышения детонационной стойкости к базовым бензинам добавляют высокооктановые компоненты (ВОК) в количестве 5…40 %.

ВОК по углеводородному составу делятся на две группы: алифатические и ароматические. Первая включает в себя: изопентан, изомеризат, алкилат (алкилбензин), вторая − толуол, пиробензол и смеси ароматических углеводородов С₆ и выше. Они представляют собой различные фракции низкокипящих углеводородов, выделенных из продуктов прямой перегонки нефти или вторичных процессов, а также не вступившие в реакции при процессах алкилирования, полимеризации, изомеризации (табл. 1.5).

Т

24

аблица 1.5

Антидетонационные свойства углеводородных высокооктановых

компонентов автомобильных бензинов

Компонент	ОЧИ	ОЧМ	Ч
Узкие фракции углеводородов: бутановая изобутановая изопентановая пентамиленовая	94,0 101,0 93,0 90,0	89,0 97,0 90,0 87,0	+5,0 +4,0 +3,0 +3,0
Газовый бензин (фракция 33 – 103 0С)	89,0	85,8	+3,2
Диизобутилен (изооктилен)	100,0	88,0	+12,0
Полимерный бензин	100,0	85,0	+15,0
Алкилат	92,0	90,0	+2,0
Алкилбензин (широкая фракция алкилата)	90,0-94,0	88,0-92,0	+2,0-4,0
Толуол	115,0	103,0	+12,0
Пиробензол	102,0	88,0	+14,0
Алкилбензол	107,0	100,0	+7,0
Изооктан технический	100,0	100,0	0
Продукты изомеризации фракции С5 – С6 (изомеризат)	81,0-87,0	79,0-85,0	+2,0-4,0

Требования к качеству высокооктановых компонентов регламентируются ГОСТ (ТУ) (табл. 1.6 и 1.7).

Таблица 1.6

25

Требования к показателям качества изопарафиновых компонентов бензина

Показатели	Алкилбензин ТУ 38372		Изооктан технический ГОСТ 4095
	бутиленовый	пропилен бутиленовый
1	2	3	4
1. Октановое число по ММ, не менее: без ТЭС с 3,2 г ТЭС на 1 кг	90/91,5* -	89/90* -	90 107
2. Сортность на богатой смеси с 2,7 г ТЭС на 1 кг, не менее	140	130	-
3. Фракционный состав, 0С начало кипения, не ниже 10%, не выше 50%, не выше 90%, не выше 97,5%, не выше конец кипения, не выше Остаток и потери, %, не более	40 75 108/105* 140/130* 170/130* 180 1,5	40 75 105 140 - 180 1,5	40 80 105 140 - - 1,5
4. Давление насыщенных паров, кПа (мм рт. ст.), не более	25 (350)	25 (350)	25 (350)
5. Кислотность, мг КОН на 100 см3, не более	0,5 (0,35*)	0,5 (0,35*)	0,4
6. Йодное число, г йода на 100 г, не более	1,0 (0,35*)	1,0 (0,35*)	1,5
7. Концентрация фактических смол, мг на 100 мм3, не более	2	2	2
8. Массовая доля воды, %, не более	0,025	0,025	0,025
9. Содержание водорастворимых кислот и щелочей	отсутствие
10. Содержание механических примесей и воды	отсутствие
11. Испытание на медной пластинке	выдерживает
Примечание - * для алкилбензина высшей категории качества

Т

26

аблица 1.7

Требования к показателям качества ароматических компонентов бензина

Показатели	Толуол нефтяной ГОСТ 14710				Пиробензол ОСТ 3801105
	Чистый (пиролизный чистый)	Технический (продукт катал. риформинга)
1. Внешний вид	Бесцветная прозрачная жидкость без взвешенных частиц и воды				Бесцветная светло-желтая жидкость
2. Октановое число без ТЭС ММ ИМ	103 115		103 115		103 115
3. Фракционный состав, 0С начало кипения, не ниже 10%, не выше 50%, не выше 90%, не выше 97,5%, не выше 98%, не выше конец кипения, не выше Остаток и потери, %, не более	109,9 109,4 - - - 1,0 (1,5) 111,0 -		109,0 - - - - - 111,2 -		80 95 115 155 175 - - 1
4. Степень очистки, окраска с серной кислотой в номерах образцовой шкалы, не более	0,3		0,5		4
5. Бромное число, г Br2 на 100 см3	0,2 (0,3)		0,6		-
6. Температура начала кристаллизации, 0С, не выше	-		-		-18
7. Содержание: Сульфируемые вещества, %, не менее Сера, %, не менее	99,0 -		95,0 -		90 0,02
8. Водорастворимые кислоты и щелочи	отсутствие
9. Механические примеси	-			-		отсутствие

Кроме того, к ВОК относятся кислородсодержащие соединения (оксигенаты). Это спирты, эфиры и их смеси. Оксигенаты имеют высокую детонационную стойкость и снижают токсичность отработавших газов автомобиля. Оксигенаты можно получать из углеводородных газов, угля, сланцев, некоторых отходов органического происхождения.

М

27

етилтретбутиловый эфир (МТБЭ) считается наиболее перспектив­ным компонентом. На основании положительных результатов государствен­ных испытаний в России разрешено производство и применение автобензи­нов с содержанием МТБЭ до 15 % масс.

МТБЭ - бесцветная жидкость с резким запахом, имеет относительно низкую температуру кипения (55 ^ОС) и повышенное давление насыщенных паров, что ограничивает его применение в летний период в связи с требова­ниями по испаряемости.

При производстве высокооктановых бензинов АИ-95 и АИ-98 обычно добавляют МТБЭ или МТБЭ в смеси с третбутанолом, получившей название фэтерол. Эти компоненты повышают полноту сгорания бензина и равномерность рас­пределения детонационной стойкости по фракциям. МТБЭ снижает теплоту сгорания бензина и повышает агрессивность по отношению к резинам.

МТБЭ не оказывает отрицательного действия на организм человека. Добавление в бензины снижает содержание оксида углерода, углеводородов и полициклических ароматических соединений в отработавших газах. Незначительно увеличивает расход бензина вследствие более низкой, чем у уг­леводородов теплоты сгорания (35200 кДж/кг). Однако при эксплуатации автомобиля в городских условиях экономичность двигателя не ухудшается, а повышается на 3-5 % вследствие снижения неравномерности распределения детонационной стойкости бензина по фракциям.

За рубежом МТБЭ получают из метанола, вырабатываемого из природного газа и изобутена, производимого на установках крекинга или пиролиза НПЗ. Бутановую фракцию углеводородов выделяют из широкой фракции легких углеводородов, затем проводят реакцию изомеризации н-бутана в изобутан с последующим дегидрированием его в изобутен. Мировая цена на МТБЭ примерно вдвое выше цены премиального автомобильного бензина.

С

28

реди других эфиров в качестве компонентов к автомобильному бензину рассматриваются: этилтретбутиловый эфир (ЭТБЭ), третамилметиловый эфир (ТАМЭ), простые метиловые эфиры, полученные из химически активных олефинов С₃ и С₇ , присутствующие в бензине каталитического крекинга (табл. 1.8).

Таблица 1.8

Характеристики эфиров С₅ – С₈, в качестве компонентов бензинов

Показатель	МТБЭ	ЭТБЭ	ТАМЭ	Метиловые эфиры из олефинов С6 – С7
1 Плотность при 20 0С, кг/м3	746	746	775	-
2 ОЧИ	120	120	110	-
3 ОЧМ	100	104	94	-
4 ОЧ дорожное (ДМ)	110	112	102	85-95
5 Температура кипения, 0С	55	73	86	100
6 Содержание кислорода, % масс.	18,2	15,7	15,7	12,3-13,8
7 Давление насыщенных паров, кПа	41,1-61,2	21,7-34,5	6,9-13,8	6,9

В качестве оксигенатов испытывались смесь 48 % метилового и 52 % третбутилового спирта под названием «ксинол» и побочная фракция при производстве изопропилового спирта - диизопропиловый эфир (ДИПЭ).

Наличие в бензине 2 % кислорода в виде «ксинола» или МТБЭ практически не изменяет мощность и экономичность двигателя. При содержании 2,7 % кислорода в виде технического ДИПЭ увеличивает массовый расход топлива из-за снижения теплоты сгорания. Содержание оксида углерода (СО) в отработавших газах снижается от 30 до 50 %. Значительно меньше оксигенаты влияют на выброс углеводородов и окислов азота.

В

29

состав так называемого модифицированного бензина, перспектив­ного с экологической точки зрения, обязательно вводится от 2,0 до 2,7 % кис­лородсодержащих соединений.

Метиловый спирт СН_зОН имеет высокую детонационную стойкость, удовлетворительную испаряемость, образует мало нагара и менее токсичные продукты сгорания по сравнению с бензином. Высокая теплота испарения метилового спирта позволяет снизить температуру горючей смеси в такте пуска, повысить коэффициент наполнения и увеличить мощность двигателя. Двигатели на метиловом спирте выбрасывают в 3-5 раз больше формальде­гида по сравнению с бензиновым двигателем. Метиловый спирт сейчас дороже бензина, его рекомендуют в первую очередь использовать в качестве компонента к бензину, а не в чистом виде.

Испытания бензометанольных смесей продолжаются и пока показали «нецелесообразность» их использования на автотранспорте из-за расслаива­ния смесей при хранении, повышенной коррозионной активности и ухудше­ния пусковых свойств в холодное время года.

Этиловый спирт (С₂Н₅ОН) находит применение в качестве компонента к бензинам и самостоятельного топлива. Фирмой ФИАТ создан и успешно эксплуатируется специальный автомобиль на этиловом спирте в Бразилии. В США бензоэтанольные смеси называют газохоллом (10 % спирта). Расход топлива в двигателе на 5% выше по сравнению с бензином. Повышенная гигроскопичность спирта увеличивает коррозионное воздействие на двигатель. Этиловый спирт обладает повышенной летучестью и испаряется легче бензина. Рекомендуется смешение бензина со спиртом производить непосредственно на заправочных станциях. Массовое применение этилового спирта в качестве компонента модифицированных бензинов в настоящее время не рассматривается.

Добавление кислородсодержащих компонентов (КСК) является одним из путей улучшения экологических свойств бензинов. Современные международные стандарты, ГОСТ Р 51866-2002 ограничивают содержание КСК в составе автомобильных бензинах – 2,3-2,7 % (в пересчете на чистый кислород).

В

30

настоящее время в международную кооперацию по внедрению бензинов, содержащих этанол, входят США, Швеция, Бразилия, Голландия, Франция, Канада и Колумбия. Работы по внедрению в производство бензино-этанольного топлива ведутся во ВНИИ НП с 1994 г. Проведенные лабораторно-стендовые и эксплуатационные испытания (ОАО «АвтоВАЗ») показали возможность использования этанола, а рабочая группа научной экспертизы (протокол от 10.09.97 №5/97) подтвердила целесообразность использования до 5 % этанола при производстве автомобильных бензинов.

Недостатком бензино-спиртовых смесей является фазовая нестабильность, т.е. расслоение при отрицательных температурах и в присутствии воды, что обусловлено ограниченной взаимной растворимостью бензинов, этанола и воды при данной концентрации и температуре.

Следует отметить, что проблема фазового разделения бензино-этанольных смесей снимается в случае использования абсолютированного этанола. Однако в реальных условиях хранения и транспортирования бензино-этанольного топлива неизбежно его обводнение (конденсация воды из влажного воздуха). Кроме того, для увеличения объема выпуска неэтилированных бензинов предусматривается использование этанола гидролизного производства с содержанием воды до 4 %.

В связи с этим для сохранения гомогенности бензино-спиртовой смеси при понижении температуры необходимо введение стабилизатора.

В настоящее время в научной и патентной литературе опубликовано достаточное количество работ, посвященных практическому применению различных классов соединений в качестве стабилизаторов бензино-этанольных смесей. Наиболее изученными и часто применяемыми являются алифатические спирты, эфиры, кетоны, альдегиды и их смеси. Для увеличения растворимости воды предложены мицеллообразующие поверхностно-активные вещества (ПАВ): высшие жирные кислоты и их эфиры, спирты, амины и амиды кислот и др. ПАВ.

Средний компонентный состав основных марок автомобильных бензинов приведен в таблице 1.9. Углеводородный состав бензиновых фракций различных процессов переработки нефти показан в таблице 1.10. Сравнительная характеристика компонентного состава бензинового фонда России, США и Западной Европы показана в таблице 1.11.

Т

31

аблица 1.9

Средние компонентные составы автомобильных бензинов, % об.

Компонент	АИ-80	АИ-91	АИ-92	АИ-95	АИ-98
Бензин каталитического риформинга: мягкого режима жесткого режима	40…80 -	60-90 40-100	60-88 40-100	- 45-90	- 25-88
Ксилольная фракция	-	10-20	10-30	20-40	20-40
Бензин каталитического крекинга	20-80	10-85	10-85	10-50	10-20
Бензин прямой перегонки	20-60	10-20	10-20	-	-
Алкилбензин	-	5-20	5-20	10-35	15-50
Бутаны + изопентан	1-7	1-10	1-10	1-10	1-10
Газовый бензин	-	0,7	0-10	8-15	10-15
Бензин коксования	1-5	-	-	-	-
Гидростабилизированный бензин пиролиза	10-35	10-30	10-30	10-20	10-20
МТБЭ	8	5-12	5-12	10-15	10-15

Т

32

аблица 1.10

Углеводородный состав бензиновых фракций различных процессов

переработки нефти

Бензины	Содержание углеводородов
	Арены	Циклоалканы	Алканы	Алкены
Прямогонный бензин из: Татарской нефти Западносибирской нефти Бакинской нефти	3-10 7-12 2-10	20-30 22-35 40-65	60-80 55-70 25-50	1-2 1-2 -
Катализат риформинга: мягкого режима жесткого режима	40-50 60-70	50-60 30-38			1-2 1-2
Бензин каталитического крекинга	20-35	55-65			8-12
Бензин термического крекинга	15-35	50-60			15-25
Бензин коксования	20-25	25-35			45-60
Алкилат	-	-	100	-
Рафинат установок экстракции	3…4	96…97			-
Легкая смола пиролиза	45…60	10…18			20…28

Таблица 1.11

Компонентный состав бензинового фонда, % (об.)

Компонент	Россия	США	Западная Европа
1	2	3	4
Бензин каталитического риформинга	52,8	34,6	46,9
Бензин каталитического крекинга	9,6	36,1	27,1
Прямогонный бензин	25,2	4,0	7,6
Бутаны	5,7	5,5	5,7
Изомеризат	1,5	4,7	5,0
Бензин коксования	4,9	-	-
Оксигенаты	0,2	2,1	1,8
Алкилат	0,3	2,1	5,9
Примечание - Общий бензиновый фонд: Россия – 30 млн. т/год; США – 325 млн. т/год; Западная Европа – 125 млн. т/год.

Н

33

аиболее эффективным и экономически выгодным способом улучшения антидетонационных свойств бензинов является добавление специальных присадок - антидетонаторов. Антидетонаторами называют вещества, которые при добавлении к бензину в относительно небольших количествах значительно повышают его детонационную стойкость.

Поиск таких присадок проводят уже более 70 лет. Наиболее эффективные антидетонаторы найдены среди органических производных свинца, олова, висмута, марганца, железа и других металлов. В частности, были изучены алкилы металлов, их карбонилы, внутрикомплексные соли.

На российском рынке в настоящее время появилось множество присадок к моторным топливам различных зарубежных фирм (табл. 1.12). Следует отметить, что большинство этих присадок не адаптирована к российским бензинам, а главное, к имеющейся автомобильной технике. Поэтому применение зарубежных присадок в составе бензинов не всегда обеспечивает достижения рекламных преимуществ их использования.

Таблица 1.12

Антидетонационные присадки и добавки к автомобильным бензинам,

допущенные к применению на территории России

Наименование	Допустимая концентрация, %
Присадка Хайтек-3000 фирмы Ethyl	до 50 мг Mn/л
Присадка АвтоВЭМ (ТУ 38.401-58-185-97)	до 1,3
Добавка Феррада (ТУ 38.401-58-186-97)	до 1,3 (37 мг Fe/л)
Присадка АПК (ТУ 38.401-58-189-97)	до 0,3 (37 мг Fe/л)
Присадка Ферроз (ТУ 38.401-58-83-94)	до 0,02 (37 мг Fe/л)
Добавка АДА (ТУ 38.401-58-61-93)	до 1,3
Добавка БВД (ТУ 38.401-58-228-99)	до 1,9
Добавка ВОКЭ (ТУ 38.401-58-244-99)	до 5,0
Добавка МАФ (ТУ 38.401-1045-96)	до 3,5 (37 мг Fe/л)
Добавка Фэтерол (ТУ 2421-009-04749189-95)	до 15,0
МТБЭ (ТУ 103704-90)	до 15,0
Добавка ДАКС (ТУ 0251-003-02066612-96)	до 3,5
Присадка Октан-Максимум (ТУ 38.401-144-97)	до 0,02 (37 мг Fe/л)

34

Наряду с увеличением октанового чис­ла введение антидетонаторов в бензины изменяет их экологические и эксплуатационные свойства. Поэтому для каждого антидетонатора установлен диапазон концентраций, в котором получение положительного антидетонационного эффекта не приводит к существенному ухудшению других свойств бензина (в таблице 1.12 приведены максимально-допустимые концентрации антидетонаторов).

Проведенные испытания различных антидетонаторов и их композиций свидетельствуют о следующем:

наибольшую приемистость к антидетонаторам (повышение октанового числа после введения присадки или добавки) имеют бензины на основе алифатических углеводородов, т.е. парафиновые и нафтеновые углеводороды поддаются большему воздействию, чем олефиновые и ароматические;

с ростом октанового числа бензина его приемистость к антидетонаторам снижается, следовательно, для производства высокооктановых бензинов из-за уменьшения эффективности действия антидетонаторов в области высоких значений октановых чисел необходимо использовать базовые основы с большой величиной октанового числа;

приемистость базовых бензинов к антидетонаторам выше по исследовательскому методу, чем по моторному;

применение октаноповышающих ком­позиций позволяет использовать базовую основу с меньшей величиной октанового числа, т.е. получить экономию дорогостоя­щих высокооктановых компонентов.

Для стабилизации бензинов каталитического и термического крекинга в них вводят антиокислительные присадки, способные в малых концентрациях тормозить окислительные процессы. В качестве антиокислительных присадок применяют: параоксидифениламил (ПОДФА) от 0,007 до 0,01 %, ФЧ-16 от 0,03 до 0,1 %, ионол от 0,05 до 0,1 % и Агидол – 12 до 0,15 %.

А

35

втомобильные бензины маркируются буквой «А» с цифровым индексом, характеризующим величину октанового числа по моторному методу, и буквами

«АИ» с цифровым индексом, означающим величину октанового числа по исследовательскому методу.

В соответствии с ГОСТ 2084-77 вырабатывались следующие марки автомо-

бильных бензинов: А-76 и АИ-91 неэтилированный, АИ-95 неэтилированный.

В настоящее время ГОСТ 2084-77 отменен на территории РФ в части марок автомобильных бензинов А-76 этилированный, АИ-91, АИ-95. Действует ГОСТ Р 51105-97 с изменением 1. ГОСТ Р 51105-97 распространяется на неэтилированные бензины для автомобильного транспорта, применяемые в качестве топлива для автомобильных и мотоциклетных двигателей, а также двигателей другого назначения, рассчитанных на использование неэтилированного бензина.

В соответствии с ГОСТ Р 51105-97, в зависимости от октанового числа, определенного исследовательским методом, устанавливаются следующие марки неэтилированных бензинов: Нормаль-80 − не менее 80; Регуляр-91− не менее 91; Регуляр-92 − не менее 92; Премиум-95 − не менее 95; Супер-98 − не менее 98.

В зависимости от климатического района применения (ГОСТ 16350) автомобильные бензины подразделяются на пять классов:

1 – для района II₉ с 1 апреля по 1 октября;

2 – для районов II₄ и II₅ с 1 апреля по 1 октября;

3 – для районов I₁ и I₂ с 1 апреля по 1 октября и для района II₉ с 1 октября по 1 апреля;

4 – для районов II₄ и II₅ с 1октября по 1 апреля;

5 – для районов I₁ и I₂ с 1октября по 1 апреля.

Кроме того, бензины выпускаются следующих марок:

А-80 (ТУ 38.001165-97);

А-92 (ТУ 38.001165-97);

А-96 (ТУ 38.001165-97);

АИ-93 (ТУ 38.401158-156-96);

АИ-95 (ТУ 3840158-201-97);

АИ-95 «Экстра» (ТУ 38.1011279-89);

А

36

И-98 (ТУ 3840158-122-95);

Супер АИ-95 и АИ-98ф (ТУ 3840158-89-94);

Евро-Супер-95 (ТУ 38.401-58-99-94);

А-72 и АИ-93 (ТУ 38.401-58-56-93);

АИ-91 (ТУ 38.1011225-89).

Вновь введенные технические условия:

бензины автомобильные неэтилированные (ТУ 38.40158-240-99);

бензины автомобильные неэтилированные, содержащие этанол (ТУ 38.40158-244-99);

бензин автомобильный неэтилированный (городской) (ТУ 38.40158-264-2000);

бензин прямогонный смесевой (ТУ 38.40158-271-2000);

бензин автомобильный компаундированный с улучшенными экологическими свойствами (бензин АК_з) (ТУ 38.40158-235-99).

У экспортных бензинов А-80, А-92, А-96 по ТУ 38.001165 цифра означает величину октанового числа по исследовательскому методу.

Для эксплуатации автомобилей с карбюраторным двигателем в условиях Севера применяют бензины, вырабатываемые прямой перегонкой из газовых конденсатов по ТУ 51-126-83: АГ-72 и АГ-76. Эти бензины имеют более легкий фракционный состав и конец кипения не выше 150 ⁰С.

Автомобильные бензины предназначены для применения на следующей технике:

А-76 − на двигателях с Е = 6,5…6,7 (ГАЗ-53, ГАЗ-66, ЗИЛ-130, ЗИЛ-131, БРДМ и др.);

АИ-93 (-92) − на двигателях с Е = 7…8,5 (на всех современных отечественных и большинстве иностранных легковых автомобилях);

АИ-95 − на двигателях с Е = 8…10 (на отечественных представительных автомобилях ЗИЛ, «ЧАЙКА» и престижных автомобилях иностранных марок).

Основной маркой автобензина для военной техники является А-76, дублирующей − А-72, А-80 и АГ-76, а резервной − А-92,А-96, АИ-93 и АИ-95.

В

37

о всем мире в настоящее время проблемы экологии приобрели первостепенное значение. Приняты законодательные акты, в результате чего проводятся работы по совершенствованию техники, состава топлив и смазочных материалов.

Так, с марта 1993 года введены европейские нормы ЕN 222 по экологическим показателям бензинов. В соответствии с этими нормами бензины практически не должны содержать свинца, допускаются лишь его следы (менее 0,013 г/дм³).

Параметры отечественных наиболее массовых товарных бензинов существенно отличаются от принятых международных норм, особенно в части экологических требований. В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их качества до европейских стандартов разработан ГОСТ 51105-97. Этот стандарт не заменяет другие ГОСТы, по которым предусмотрен выпуск как этилированных, так и неэтилированных бензинов, но в соответствии с ним будут вырабатываться только неэтилированные бензины (максимальное содержание свинца не более 0,01 г/дм³).

Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования на грузовых автомобилях наряду с бензином А-76. Неэтилированные бензины «Регуляр-91», «Регуляр-92» предназначены для эксплуатации автомобилей взамен этилированного АИ-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. Характеристики физико-химических и эксплуатационных показателей некоторых автомобильных бензинов, вырабатываемых в России представлены в табл. 1.13,1.14,1.15.

В настоящее время наиболее активная работа по улучшению экологических характеристик автотранспорта проводится в Москве. Утверждены технические требования к качеству бензинов с улучшенными экологическими свойствами для реализации в Москве. Московский нефтеперерабатывающий завод выпускает четыре марки бензинов: АИ-80ЭК, АИ-92ЭК, АИ-95ЭК и АИ-98ЭК. Аббревиатура «ЭК» означает, что бензин обладает улучшенными экологическими свойствами. Ярославский нефтеперерабатывающий завод выпускает две марки бензина с индексом «Е» ЯрМарка 92Е, ЯрМарка 95Е. Характеристики данных марок бензинов представлены в табл. 1.16.

38

Таблица 1.13