Бензин. Физико-химические свойства бензина презентация, доклад
БЕНЗИН
Выполнил работу:
Челяков Дмитрий, 52 группа
Что такое бензин?
В переводе с французского языка, бензин (benzine) обозначает различную по своему строению углеводородную смесь, жидкость, не имеющую цвета, предел кипения у которой составляет 33-205 °С. Плотность этой жидкости 700-780 кг/м2, замерзает Бензин при температуре – 60 °С и ниже. Температура вспышки составляет меньше 0 °С.При концентрировании паров бензина в газовые объёмы плотностью 74-123 г/м3 образуется взрывчатая смесь.
Получение бензина
Бензин образуется путем каталитической переработки и перегонки сырой нефти. Бензин в малых количествах получается с помощью переработки горючих сланцев и каменного угля, а также из естественных природных и сопутствующих газов.
В некоторых случаях в производстве бензина может применяться и другое сырье из углеводородов. Существует возможность отгона фракций бензина, с использованием коксованных и полукоксованных смол с применением их дополнительной очистки. Кроме того, бензин изготавливают при помощи синтез-газа посредством синтин-процесса.
Применение бензина
В конце XIX века бензин не находил лучшего применения, чем антисептическое средство (продавался в аптеках) и топлива для примусов. Зачастую из нефти отгоняли только керосин, а все остальное, включая бензин, либо сжигали, либо просто выбрасывали. Однако с появлением двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто, бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки, хотя по мере распространения дизельных двигателей благодаря их более высокому КПД на первый план выходит дизельное топливо. Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производстве парафина, как растворитель, как горючий материал, сырье для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС).
Топливный бензин
Топливный бензин можно разделить на две категории: авиационный и автомобильный. В отличие от автомобильного бензина авиационный бензин имеет гораздо более высокое октановое число, и содержит в себе большее количество легких фракций.
Основной принцип классификации сортов бензина — это его октановое число. Чем оно выше, тем бензин более устойчив к детонации, что предоставляет возможность его применения в двигателях имеющих гораздо более высокую степень сжатия.
Бензин обозначается следующим образом: «А» — бензин для автомобилей; «Б» — бензин авиационный; «80», «92» и т.д. – это октановое число бензина или числовой индекс. Перед числовым индексом может стоять буква «И» это обозначает, что октановое число определялось исследовательским методом. Если же буква отсутствует – это означает, что октановое число определено моторным методом.
Главным характеризующим свойством бензина, от которого зависит практическое применение этого горючего нефтепродукта, является устойчивость к детонации.
Другими словами это способность бензина при разных условиях практически полностью сгорать в работающем двигателе. В автомобильном бензине это свойство выражено октановым числом, а в авиационном бензине, кроме традиционной октановой характеристики, антидетонационное свойство находит своё выражение в сортности бензина.
Именно по этим свойствам и происходит деление бензина на марки. Для автомобильного бензина характерна следующая маркировка: АИ-80, (А-76) АИ-92, АИ-95 и т.д. Авиационный бензин маркируется следующим образом: Б-100/130, Б-91/115, в данном случае в числителе после «Б» указывается октановое число горючего, а на месте знаменателя указывается его сорт. В целях улучшения стойкости бензина к детонации в него добавляется антидетонационная присадка – тетраэтилсвинец.
Воздействие бензина на человеческий организм
В человеческий организм, как правило, бензин проникает через легкие. В случае острого отравления бензиновыми парами, проявляется всеобщая интоксикация организма.
В данном случае первой помощью будут те же самые действия, что и при других распространенных интоксикациях.
Основные свойства бензина
Главным свойством, которое характеризирует бензин как топливо для инжекторных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания является его высокая летучесть. Это свойство напрямую зависит от фракционных составляющих и определяет устойчивость к детонации.
Чем лучше испаряется бензин, тем более полноценная горючая смесь образуется, в результате облегчается запуск двигателя, в цилиндрах уменьшается конденсация топливных паров, и, соответственно, меньше разжижается масло.
Каждый сорт бензина имеет свои показатели плотности, температуры замерзания и горения. Физические особенности бензина, кроме химической микроструктуры, зависят еще и от наличия переходящих из нефтепродуктов различных примесей. Чем больше примесей, тем ниже качество бензина.
Бензин, сделанный путем перегона нефти (прямогонный), не является детонационно-стойким и для использования в качестве топлива для современного двигателя совершенно не подходит. Так же не подходит для использования в мощных моторах бензин с низким октановым числом. Его можно применять при небольших нагрузках, или на холостом ходу, но если мотор прогрет и работает на полную мощность, то менее чем через минуту он прекратит свое полноценное функционирование и в результате потребуется дорогостоящий ремонт.
Химическая стабильность бензина
Химическая стабильность бензина характеризует его способность противостоять окислению и химическим изменениям при длительном хранении, транспортировании и применении в двигателе (в системе питания).
Химическая стабильность бензинов прежде всего связана с наличием в их составе непредельных углеводородов, которые характеризуются повышенной склонностью к окислению.
Наиболее склонны к окислению углеводороды, имеющие сопряженные двойные связи, особенно циклические.
Мало устойчивы против окисления и ароматические углеводороды с двойной связью в боковой цепи.
С разветвлением молекулы олефина и при приближении двойной связи к ее середине стабильность олефинов понижается. Углеводороды (диены) с удаленными друг от друга двойными связями по стабильности приближаются к олефинам. Под влиянием температуры, кислорода, воздуха, каталитического воздействия металлов (свинца и др.) они быстро окисляются и по-лимеризуются с образованием смолистых веществ и кислот.
Образование смолистых веществ в результате окисления непредельных углеводородов под воздействием кислорода воздуха при обычных температурах проходит ряд промежуточных стадий.
Первичными продуктами окисления углеводородов являются гидропероксиды — соединения мало устойчивые и склонные к быстрому превращению по различным направлениям в зависимости от условий окисления.
Химическую стабильность характеризуют следующими показателями:
индукционный период;
содержание фактических смол;
сумма продуктов окисления;
кислотность.
Физико-химические свойства бензина
Соответствие бензина перечисленным требованиям зависит, прежде всего, от его физико-химических свойств, которые определяются рядом показателей. Основные показатели физико-химических свойств бензинов указываются в стандарте или в технических условиях на бензин данной марки.
Приведенные показатели могли бы значительно изменяться в зависимости от природы нефти, способов ее переработки и очистки бензина. Стандартизация основных показателей физико-химических свойств обеспечивает одно и то же качество бензина данной марки.
Фракционный состав, давление насыщенных паров, детонационная стойкость, а также содержание механических примесей и воды в бензине определяют способность данного бензина образовывать бензино-воздушную смесь нужного состава при различных условиях работы двигателя, в том числе при низких и высоких температурах, минимальных и максимальных числах оборотов коленчатого вала, при приоткрытом или полностью открытом дросселе, т.
е. определяют карбюрационные качества бензина, от которых зависит безотказность работы двигателя.
Кроме смол, которые могут образовываться, различают фактические смолы, т. е. те, которые уже имелись и бензине или же образовались при испытании. Содержание фактических смол в бензине строго ограничивается и устанавливается предельное их содержание на месте производства и на месте потребления, т. е. на нефтебазе, в момент получения бензина. Содержание фактических смол определяется прибором, в котором при температуре 150 ± 3°С производится выпаривание 25 мл бензина, омываемого струей горячего воздуха. Полученный после выпаривания остаток взвешивается (в мг) и увеличивается в 4 раза.
Первоначальные качества бензина вследствие происходящих в них физико-химических процессов постепенно ухудшаются. Особенно это характерно для бензинов термического крекинга.
Сохранение первоначальных качеств бензина в процессе транспортирования, хранения и применения зависит от его физической и химической стабильности.
Окисление и осмоление возрастает с повышением температуры бензина. Поэтому все меры, которые способствуют понижению температуры бензина при хранении и транспортировании, будут уменьшать его окисление и осмоление. Понижение температуры также уменьшает потери легкоиспаряемых углеводородов.
Окислению и осмолению способствует контакт бензина с воздухом, поэтому он быстрее осмоляется при неполном заполнении тары.
Процесс окисления является самоускоряющимся и поэтому бензин, залитый в тару, не очищенную от остатков старого осмолившегося бензина, осмоляется преждевременно.
Ускоряют образование смол ржавчина и загрязнение тары, нежелательно попадание в бензин воды, О химической стабильности бензина судят по величине индукционного периода.
Токсичность является важнейшей характеристикой бензина.
В связи с этим чрезвычайно важно, чтобы ни сам бензин, ни его пары и нагар не представляли повышенной опасности для здоровья лиц, соприкасающихся с ними.
Спасибо за внимание
Методы переработки нефти — Нефтехимия и газохимия
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).
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).
Очистка и переработка нефти
Обычная сырая нефть из скважины – это зеленовато-коричневая легко воспламеняющаяся маслянистая жидкость с резким запахом.
На промыслах она хранится в крупных резервуарах, откуда транспортируется танкерами или по трубопроводам в резервуары перерабатывающих заводов.
На многих заводах различные типы сырой нефти разделяются по их свойствам согласно результатам предварительной лабораторной переработки.
Она указывает приблизительное количество бензина, керосина, смазочных масел, парафина и мазута, которое можно выработать из данной нефти.
Парафиновая нефть по сравнению с нафтеновой или асфальтеновой содержит больше бензина и меньше серы и является главным сырьем для получения смазочных масел и парафинов.
Нафтеновые типы сырой нефти содержат меньше бензина, но больше серы и мазута, а также асфальта.
Сырая нефть содержит некоторое количество растворенного газа, который соответствует по составу и строению природным газам и состоит из легких парафиновых углеводородов.
Жидкая фаза сырой нефти содержит сотни углеводородов и других соединений, имеющих точку кипения от 38° С до примерно 430° С, причем процентное содержание каждого из углеводородов невелико.
Например, бензиновая фракция может содержать до 200 индивидуальных углеводородов, однако в типичном бензине присутствует лишь около 60 углеводородов – от метана с точкой кипения –161° С до мезитилена (ароматического углеводорода), с точкой кипения 165° С.
Они включают парафины, циклопарафины и ароматические соединения, но олефины отсутствуют. Огромный труд, необходимый для анализа состава углеводородов бензинов, делает практически невозможным проведение этих исследований при обычных шаблонных определениях.
Что касается соединений, кипящих при температурах выше 165° С, присутствующих в керосине и высококипящих дистиллятах и остатках, трудности идентификации отдельных компонентов возрастают из-за большого количества соединений, перекрывания их температур кипения и возрастающей тенденции высококипящих соединений к разрушению при нагревании.
Поэтому все горючие нефтяные продукты подразделяются на фракции по температурным пределам их кипения и по плотности, а не по химическому составу.
Соединения, присутствующие в асфальтах и подобных им тяжелых остаточных продуктах, чрезвычайно сложны.
Анализы показывают, что они представляют собой полициклические соединения.
Перегонка
Периодическая перегонка.
На начальных этапах развития нефтехимической промышленности сырая нефть подвергалась так называемой периодической перегонке в вертикальном цилиндрическом перегонном аппарате.
Процессы дистилляции были неэффективны, потому что отсутствовали ректификационные колонны и не получалось чистого разделения продуктов перегонки.
Трубчатые перегонные аппараты.
Развитие процесса периодической перегонки привело к использованию общей ректификационной колонны, из которой с различных уровней отбирались дистилляты с разной температурой кипения.
Эта система используется и сегодня.
Поступающая нефть нагревается в змеевике примерно до 320° С, и разогретые продукты подаются на промежуточные уровни в ректификационной колонне.
Такая колонна может иметь от 30 до 60 расположенных с определенным интервалом поддонов и желобов, каждый из которых имеет ванну с жидкостью.
Через эту жидкость проходят поднимающиеся пары, которые омываются стекающим вниз конденсатом.
При надлежащем регулировании скорости обратного стекания (т.е. количества дистиллятов, откачиваемых назад в колонну для повторного фракционирования) возможно получение бензина наверху колонны, керосина и светлых горючих дистиллятов, точно определенных интервалов кипения на последовательно снижающихся уровнях.
Обычно для того, чтобы улучшить дальнейшее разделение, остаток от перегонки из ректификационной колонны подвергают вакуумной дистилляции.
Конструкция ректификационных колонн в нефтеперерабатывающей промышленности становится произведением искусства, в котором ни одна деталь не остается без внимания.
Путем очень точного контроля температуры, давления, а также потоков жидкостей и паров разработаны методы сверхтонкого фракционирования.
Эти колонны достигают высоты 60 м и выше и позволяют разделять химические соединения, точка кипения которых отличается менее чем на 6° С. Они изолированы от внешних атмосферных воздействий, а все этапы дистилляции автоматически контролируются.
Процессы в некоторых таких колоннах происходят в условиях высоких давлений, в других – при давлениях, близких к атмосферному; аналогично температуры изменяются от экстремально высоких до значений ниже –18° С.
Термический крекинг
Склонность к дополнительному разложению более тяжелых фракций сырой нефти при нагреве выше определенной температуры привела к очень важному успеху в использовании крекинг-процесса. Когда происходит разложение высококипящих фракций нефти, углерод-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.
Как правило, из исходного крекируемого объема образуется примерно 15–25% лигроина и 35–50% газойля (т.е. легкого дизельного топлива) наряду с крекинг-газами и коксом. Последний используется в основном как топливо, исключая образующиеся специальные виды кокса (один из них является продуктом обжига и используется при производстве углеродных электродов). Коксование до сих пор пользуется популярностью главным образом как процесс подготовки исходного материала для каталитического крекинга.
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.
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.
Целью большинства крекинг-процессов является достижение оптимального выхода бензина. При крекинге происходят распад тяжелых молекул, а также сложные процессы синтеза и перестройки структуры молекул углеводородов.
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.
Процесс обычно применяется к парафиновым фракциям прямой перегонки, кипящим в пределах 95–205° С. Более легкие фракции редко подходят для таких превращений.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 кое-где до сих пор, но в развитых странах почти все установки термического риформинга заменены на установки каталитического риформинга.
Большинство установок риформинга – это установки с неподвижным слоем. (Процесс каталитического риформинга, в котором используется стационарный катализатор, называется платформингом.
) Но под действием давления около 50 атм (при получении бензина с умеренным октановым числом) активность платинового катализатора сохраняется примерно в течение месяца. Установки, в которых используется один реактор, приходится останавливать на несколько суток для регенерации катализатора. В других установках используется несколько реакторов с одним добавочным, где проводится необходимая регенерация. Жизнь платинового катализатора сокращается при наличии серы, азота, свинца и других «ядов». Там, где эти компоненты представляют проблему, обычно до входа в реактор проводят предварительную обработку смеси водородом (т.н. гидроочистка, когда до подачи в реактор нефтяных погонов – бензинов прямой перегонки – их пропускают через водородсодержащие газы, которые связывают вредные компоненты и снижают их содержание до допустимых пределов). Некоторые реакторы с неподвижным слоем заменяются на реакторы с непрерывной регенерацией катализатора. В этих условиях катализатор перемещается через реактор и непрерывно регенерируется.
Реакции, в результате которых при каталитическом риформинге повышается октановое число, включают:
- дегидрирование нафтенов и их превращение в соответствующие ароматические соединения;
- превращение линейных парафиновых углеводородов в их разветвленные изомеры;
- гидрокрекинг тяжелых парафиновых углеводородов в легкие высокооктановые фракции;
- образование ароматических углеводородов из тяжелых парафиновых путем отщепления водорода.
Большинство богатых водородом газов, выделяющихся в этих установках, используются при гидрокрекинге и т.п.
Другие процессы производства бензина
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. 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
Ранние работы по получению жидкого топлива из углей путем гидрирования под высоким давлением (процесс Бергуса) проводились главным образом в Германии с использованием весьма сильных катализаторов, таких, как оксиды молибдена, которые либо нечувствительны к присутствию серы, либо в значительной степени сохраняют свою активность после прошедшей сульфатизации.
Для этого были необходимы следующие параметры: давление до 280 атм, температура около 450° С и катализатор.
Давления, используемые в современных процессах гидрокрекинга, составляют от примерно 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.
Необходимость уменьшения загрязнения воздуха в промышленных районах обусловливает значительное увеличение использования процессов гидрирования для десульфатизации дистиллятов и остаточных топлив. Процессы гидрокрекинга, предназначенные главным образом для удаления серы при невысоких требованиях к выходу продукции, известны как «гидроочистка».
Газообразные легкие фракции, прежде всего, проходят через вакуумную установку для сжижения, затем полученный на этой стадии газойль проходит десульфуризацию гидроочисткой, прежде чем вновь смешивается с некоторыми вакуумными остатками и другими низкосернистыми легкими фракциями сырой нефти.
Очистка легких продуктов
Гидроочистка в настоящее время – наиболее распространенный метод гидрогенизации олефинов и повышения качества легких продуктов за счет удаления серы и других примесей.
По экономическим причинам, а также из-за проблем, связанных с примесями воздуха и воды, применяются и другие методы, например использование сульфида свинца в качестве катализатора в регенеративных растворителях и предварительное рафинирование с применением высоковольтных электропечей для лучшего отделения очищающего реагента от получаемого продукта.
Масла и смазки
Нефтяная промышленность поставляет масла и смазки, различающиеся по вязкости от жидких, почти как вода, до консистенции патоки. Как и в случае с другими нефтяными фракциями и продуктами, появились новые методы их производства – экстракция и деасфальтизация растворителями и др.
Экстракция растворителями. К промышленным растворителям относятся хлорекс, фурфурол (побочный продукт переработки овсяной шелухи), нитробензол, фенолы, метилэтилкетоны и пр. Экстракция растворителями осуществляется обычно в режиме противотока (поток масел идет в одном направлении, а растворителя – в противоположном), что позволяет проводить выборочное растворение и более глубокую очистку.
При еще более избирательной процедуре колонна наполняется пористой средой (выполненной, например, в виде перфорированных пластин).
Сжиженный пропан. Эффективность обработки смазочных масел повышается при использовании сжиженного пропана под давлением. Этот парафиновый углеводород (точка кипения –42° С) практически не оказывает растворяющего действия на асфальты и очень слабо растворяет твердые парафины при низких температурах. Тем не менее, регулируя и подбирая температуру и соотношения растворитель/масла, можно успешно удалять асфальт и твердые парафины.
Депарафинизация растворителями. Депарафинизация растворителями – важный этап производства смазочных масел. Депарафинизация неочищенных или очистка смазочных масел дает разнообразные продукты – от светлых веретенных масел до тяжелых вакуумных смазок и товарных парафинов. Наиболее широко используются для депарафинизации смеси метилэтилкетона и толуола или бензола и ацетона.
Крекинг-газ
Вторичные газообразные продукты получаются из нефти в результате различных процессов крекинга.
Тяжелые фракции при крекинге дают бензин, а бензиновые фракции умеренно крекируются с увеличением октанового числа. Газы, получающиеся при этих процессах, могут составлять 2–10% (масс.) от крекируемой нефти; они заметно отличаются от природных нефтяных газов. Главная их особенность – наличие олефинов, которые полностью отсутствуют в природных газах. В газах высокотемпературного крекинга может содержаться 50% олефинов, включая этилен, пропилен и бутилены. Как правило, олефины составляют более 10–25%. Крекинг-газы обычно содержат также небольшое количество водорода. Температура крекинга 540° С или выше при невысоком давлении благоприятна для образования этилена, а более умеренные температуры 455–480° С и высокое давление – для образования меньшего количества этилена и пропорционально большего количества пропилена и бутиленов.
Бензин
Бензин – самый важный продукт переработки нефти; из сырой нефти производится до 50% бензина. Эта величина включает природный бензин, бензин крекинг-процесса, продукты полимеризации, сжиженные нефтяные газы и все продукты, используемые в качестве промышленных моторных топлив.
Каждому процессу переработки нефти предъявляются требования по количеству и качеству производимого бензина.
Состав. Промышленный бензин представляет собой смесь углеводородов в интервале точки кипения 30–200° C. Некоторые бутаны, кипящие при температуре ниже 38° С, имеет высокое давление паров. Углеводороды в бензине включают многие изопарафины, а также ароматические углеводороды и нафтены, а в бензинах, полученных при крекинге, содержится от 15 до 25% олефинов. Октановое число углеводородов снижается в следующем порядке: изопарафины > ароматические > олефины > нафтены > н-парафины. Имеются различия между компонентами каждой из этих групп, зависящие от структуры молекул и точки кипения. Различные компоненты дают свой вклад в октановое число бензиновых смесей.
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.
Классификация бензинов. Бензины классифицируются по разным основаниям, включая интервалы температур кипения, октановое число, содержание серы.
Интервалы температур кипения. Большинство бензинов кипит в интервале 30–200° С. 50%-ная точка, т.е. температура, при которой кипит половина компонентов смеси и которая определяет состав смеси во время прогрева двигателя, а частично и при разгоне транспортного средства, располагается в пределах 98–104° С. Высокое содержание низкокипящих компонентов, таких, как бутаны и пентаны, обусловливает исключительно высокое давление паров и в теплое время является причиной образования паровых пробок, когда газовые пузырьки препятствуют течению топлива по узким трубам двигателей и тепловых установок. В то же время недостаток низкокипящих компонентов служит причиной трудностей запуска двигателя зимой. 90%-ная точка кипения бензина определяет время прогрева двигателя и эффективность использования топлива.
Октановое число. Октановое число – наиболее важная характеристика бензина.
Оно обычно определяется в одноцилиндровой стационарной установке, снабженной различными приборами для регистрации склонности к детонации. Нормальный гептан (семь атомов углерода в линейной цепи) детонирует очень легко; для него принято нулевое октановое число. Изооктан (восемь атомов углерода в разветвленной цепи) не детонирует до тех пор, пока не будут достигнуты экстремальные условия давления, температуры и нагрузки; для него произвольно установлено октановое число 100. При испытании бензина с неизвестными детонационными свойствами его сравнивают со смесью гептана и изооктана, имеющей такую же способность к детонации, как и испытуемый бензин; октановое число бензина – это процентное содержание изооктана в такой смеси. Октановое число, определенное таким образом, не всегда соответствует характеристике в многоцилиндровом двигателе в дорожных условиях при изменяющихся скоростях, нагрузках и ускорениях.
В нефтяной промышленности используются два метода, делающие это сравнение более реальным, – моторный метод и исследовательский метод.
Октановое число определяется как среднее из двух таких определений.
Присадки. Практически все бензины содержат различные присадки, в том числе ингибиторы смолообразования и небольшое количество красителя. Законодательством многих промышленно развитых стран существенно снижен допустимый уровень соединений свинца в бензине (этилированный бензин, т.е. содержащий добавки тетраэтилсвинца, повышающие октановое число бензина, составляет менее 20% от всего бензина, вырабатываемого в США).
Керосин
Керосин – это легчайшее и наиболее летучее жидкое топочное топливо. Первоначально керосин использовался только для освещения, теперь он употребляется как топливо в пекарнях, отопительных и нагревательных приборах, оборудовании ферм, а также как компонент моторного топлива. Хороший керосин должен иметь особый цвет (приблизительно 250–300 мм по шкале Штаммера для нефтепродуктов), достаточную вязкость для устойчивой и равномерной пропитки фитиля, должен гореть ясным высоким пламенем без копоти или отложения твердых углистых осадков на фитиле, копоти в дымоходах и на ламповом стекле.
Безопасность керосина при использовании в осветительных лампах определяется стандартным тестом на вспышку. Керосин медленно нагревают в небольшой стеклянной или металлической чашке и к поверхности периодически прикасаются пламенем до тех пор, пока не появится небольшой дымок, соответствующий точке воспламенения.
Другие продукты
Дизельное топливо. Промежуточные нефтяные дистилляты, кипящие при температурах выше, чем керосин, но ниже, чем смазочные масла, представляют собой горючее для средне- и высокоскоростных дизельных двигателей.
Цетановое число. Дизельные топлива оцениваются их цетановым числом – это реальное измерение легкости воспламенения под действием температуры и давления, а не способности горения. При этом топливо сравнивается со смесью цетана – парафинового углеводорода с 16-ю атомами углерода, который легко воспламеняется под давлением, и a-метилнафталина, который не возгорается. Процент цетана в смеси, показывающий ту же воспламеняемость, что и дизельное топливо в стандартных условиях испытания, называется цетановым числом.
Парафиновые топлива более подходят для дизельных двигателей, поскольку они легко воспламеняются под давлением без дополнительной искры зажигания. Однако в связи с возрастающей потребностью в дистиллятах прямой перегонки для других целей, кроме получения дизельного топлива, увеличивается использование тяжелых дистиллятов с более низким цетановым числом, получаемых при каталитическом крекинге. Повышение надежности воспламенения низкокачественных дизельных топлив, улучшение воспламеняемости, более известное как увеличение цетанового числа, достигается добавлением специальных масел. Они включают такие компоненты, как органические оксиды и пероксиды. Небольшие добавки амилнитрата удовлетворительно улучшают качество топлива.
Реактивное топливо.
Реактивное нефтяное топливо может быть керосиновым либо нафтеновым.
Состоит главным образом из бензина прямой перегонки или керосина в топливе керосинового типа либо топливе №1 нафтенового типа.
Топливо для отопления зданий.
Использование легких дистиллятов в качестве бытового топлива постоянно возрастает, так как они удобнее и чище по сравнению, например, с углем. Конкуренцию им составляют природный газ и электричество.
Мазут. Большинство промышленных котельных и тепловых электростанций используют в качестве топлив черные вязкие остаточные продукты переработки нефти – топочный мазут. В большинстве случаев это продукты крекинга, хотя имеются и продукты прямой перегонки.
Парафиновые воски являются главным средством для защиты оборудования от действия воды.
Все они имеют водяно-белый цвет и температуру плавления в пределах 50–95° С.
Микрокристаллические воски используются как изоляция в самых разнообразных отраслях, таких, как электротехническая промышленность и промышленность средств связи, а также при печати, гравировке и т.д.
Вазелин, состоящий из тяжелых нефтяных остатков и парафиновых восков, производится фильтрованием цилиндровых дистиллятов и применяется в технике (в качестве антикоррозионной смазки и др.
) и медицине (главным образом для изготовления мазей).
Химические продукты из нефти
Получение нефтепродуктов путем фракционирования.
Нефтяная промышленность – это главный производитель химикатов.
Ее первые успехи в разделении индивидуальных углеводородов были достигнуты при фракционировании природного газа и природного бензина.
Первыми компонентами, выделенными таким путем, были метан, этан, пропан, нормальный бутан, изобутан и пентины.
Соответствующим образом спроектированные ректификационные колонны дают возможность выделять из крекинг-газов небольшие фракции с узким диапазоном температур кипения, которые служат первичным сырьем для химического производства, – это углеводороды, имеющие от 1 до 5 атомов углерода (как парафины, так и олефины).
Химические продукты, получаемые окислением природного газа.
Большое число химикатов производится в промышленных количествах путем окисления природного газа.
Они включают метиловый (древесный) спирт, этиловый (пищевой) спирт, пропиловый спирт (с 3 атомами углерода), формальдегид, ацетон, метилэтилкетон, муравьиную кислоту, уксусную кислоту.
Из этих компонентов, первично содержащих кислород, производятся многие другие продукты, хорошо известные в органической химии.
Химические продукты, получаемые из олефинов.
Олефины в крекинг-газах и низкокипящих фракциях нефти легко реагируют с хлором, хлороводородной кислотой, серной кислотой и другими реагентами, образуя новые исходные вещества для дальнейшей переработки и производства большого числа химических продуктов.
Из этого сырья производятся фреоны, гликоли, глицерин, каучук, пластмассы, инсектициды, спирты и моющие средства.
Химические продукты, получаемые с помощью других процессов.
Аммиак синтезируется из водорода, получаемого при крекинге природного газа, и азота, извлекаемого дистилляцией из сжиженного воздуха.
Азотная кислота и нитрат аммония, используемые для производства удобрений и взрывчатых веществ, также получаются из аммиака.
Химическая стабильность бензинов и склонность к отложениям
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Выбор топлива и смазочных материалов
Публикация:
Химическая стабильность бензинов и склонность к отложениям
Читать далее:
Коррозионные свойства бензинов
Химическая стабильность бензинов и склонность к отложениям
Бензин от момента производства до сгорания в двигателе проходит сложный путь транспортировки, перекачки, хранения. В это время он подвергается воздействию различных факторов, влияющих на изменение показателей качества бензина, его эксплуатационно-технических свойств. Во время перекачки, транспортировки и хранения бензины теряют легкие фракции вследствие испарения.
охранять фракционный состав и однородность называется физической стабильностью.
В бензине может появиться твердая фаза в виде кристалликов льда или углеводородов. Здесь не рассматриваются случаи попадания механических примесей и воды извне. Вода появляется в бензине в результате поглощения ее из воздуха. Наибольшей гигроскопичностью (способностью к поглощению влаги из воздуха) обладают ароматические углеводороды. Количество поглощаемой воды из воздуха уменьшается с повышением температуры, понижением влажности воздуха и давления. Кроме выделяющейся из бензина или находящейся в ней в виде эмульсии воды могут образоваться кристаллы твердых углеводородов при понижении температуры воздуха, например, бензола. Температура кристаллизации бензола равна + 5,5 °C, а его способность к кристаллизации зависит от температуры*воздуха и концентрации бензола в топливе.
Прежде чем топливо начнут использовать, оно проходит тот или иной срок хранения. Хранят топливо в подземных и наземных резервуарах, в подвижных емкостях, в большой и мелкой таре, в баках автомобиля и т.
д. При хранении топливо подвергается качественным изменениям. Способность бензина сохранять свой первоначальный химический состав без изменения при хранении называется химической стабильностью. Бензин при хранении окисляется, изменяется его состав. Во время окисления происходит конденсация и полимеризация углеводородов и неуглеводородных соединений с образованием органических кислот, смол и других продуктов окисления. Окисляемость бензина, ее глубина зависят от химического состава топлива, условий хранения. Чем больше в бензине содержится непредельных углеводородов, тем быстрее он окисляется. При окислении изменяется цвет бензина: неэтилированный бензин приобретает окраску от светло-желтой до интенсивно-желтой, этилированный бензин также может изменить первоначальную окраску. Появляется резкий запах, на дне емкости образуется масляный слой, слаборастворимый в бензине, повышается кислотность бензина, т. е. увеличивается его коррозионность.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
При работе двигателя наблюдаются отложения на деталях системы питания, во впускном трубопроводе, на стенках камеры сгорания.
Количество отложенений во впускном трубопроводе находится в прямолинейной зависимости от количества смол в бензине. Основным источником образования отложении являются смолистые вещества образующиеся при окислении бензина. Отложения в системе питания, образующиеся при низких температурах представляют собой липкие мазеобразные, коричневой цвета продукты. Смолы откладываются на стенках топлив ных баков, фильтров, насосов, закупоривают топливопрс воды, покрывают тонким слоем детали карбюратора -распылители, дроссельные заслонки. Повышенное содержание смолистых продуктов в используемом бензине вызывает различные нарушения в системе питания двигателя. Отложения на деталях карбюратора могут вызвать нарушения подачи топлива и процесса карбюрации, отложения на фильтрующих элементах — прекращение подачи бензина.
Рис. 1. Зависимость количества отложений во впускной системе двигателя от содержания смол в бензине.
Во время работы двигателя неиспарившиеся высоко-кипящие фракции бензина вместе с находящимися в них смолистыми веществами в виде пленки движутся по впускному трубопроводу к цилиндрам.
Стенки трубопровода обычно подогреваются для лучшего испарения бензина, поэтому происходит интенсивное окисление углеводородов бензина и оседание смолистых соединений на горячих стенках трубопровода. Выпавшие вещества еще больше полимеризуются и превращаются в твердые смолистые и углистые отложения. Эти отложения уменьшают полезное сечение трубопровода и увеличивают сопротивление потоку горючей смеси. В связи с этим ухудшается наполнение цилиндров и снижается мощность двигателя. Смолистые вещества, выпавшие на впускных клапанах, образуют твердые углистые отложения, которые нарушают правильность посадки клапанов и вызывают их зависание.
Нагарообразование в камерах сгорания влияет на мощностные и экономические показатели двигателей. Коэффициент полезного действия (к. п. д.) двигателя снижается из-за ухудшения наполнения цилиндра. Нагар также вызывает детонационное сгорание или калильное зажигание. Часть смол вместе с тяжелыми фракциями топлива стекает по стенкам цилиндра, попадая в канавки поршневых колец.
Под действием высоких температур смолы превращаются в углистые лакоподобные вещества, которые как бы припаивают компрессионные кольца к поршню. В результате этого кольца перестают выполнять свои функции, что ведет к прорыву газов в картер, падению мощности двигателя, перерасходу масла. Пригорание колец может вызвать заклинивание поршня в цилиндре вследствие его сильного разогрева и температурного расширения. В образовании нагаров и лаков могут принимать участие механические примеси, проникающие с воздухом и топливом, оксиды металлов, выделяющиеся из антидетонаторов и присадок, вводимых в масло. Наличие смол в бензине определяют по ГОСТ 8489—85.
Если цвет и запах бензина вызывают подозрения по допустимому содержанию в нем смол, на месте эксплуатации можно провести следующий экспресс-анализ. На фильтровальную (или промокательную) бумагу капают несколько капель бензина. В случае большого количества смол после испарения на бумаге остаются кольца желто-коричневого-цвета. Такое топливо можно использовать, предварительно разбавив его в 2 раза чистым бензином.
Склонность бензина к окислению оценивается индукционным периодом, который определяют по ГОСТ 4039—48 в среде чистого кислорода. Индукционным периодом называется время (в минутах) от начала испытания до начала-окисления бензина в стандартных условиях. Чем больше индукционный период, тем более стоек бензин к окислению. Естественно, что индукционный период бензинов, определенный в лабораторных условиях, отличается от индукционного периода при хранении. По индукционному периоду можно косвенно судить о сроке хранения бензина. На окисляемость бензина при хранении влияют: химический состав бензина, температура хранения, поверхность соприкосновения с воздухом, наличие света, влаги, старых продуктов окисления и др. Наибольшей склонностью к окислению обладают бензины с большим содержанием непредельных углеводородов.
С повышением температуры хранения скорость окисления увеличивается. Для уменьшения влияния температуры топлива хранят в подземных резервуарах с минимальными колебаниями температуры.
При этом исключается действие света как катализатора, ускоряющего процесс окисления. При хранении бензина в наземных условиях резервуары окрашивают в светлые тона или ставят под навес. Резервуары, в которых хранится топливо, необходимо заливать полностью. В малой таре бензин окисляется значительно быстрее. Скорость окисления бензина увеличивается в присутствии старых продуктов окисления и воды. На скорость окисления влияют различные металлы, которые являются катализаторами окисления, например свинец, медь и их сплавы. Металлы, являющиеся катализаторами окисления, снижают действие присадок. Для уменьшения скорости окисления бензинов, необходимо избегать частых перекачек, переливов и т. п.
Перечисленные выше условия хранения относятся не. только к бензинам, а в равной степени ко всем эксплуатационным материалам: топливам, маслам, смазкам, техническим жидкостям.
Для увеличения индукционного периода и срока хранения к бензинам добавляют антиокислительные присадки — ингибиторы окисления, которые вводят в количествах ют тысячных до десятых долей процента.
Применяются следующие антиокислители: древесно-смоляной, ФЧ-16, параоксидифениламин, ионол. Антиокислительные присадки добавляют как в неэтилированные, так и в этилированные бензины. В этилированных бензинах антиокислитель предотвращает также разложение тетраэтилсвинца.
Рекламные предложения:
Читать далее: Коррозионные свойства бензинов
Категория: — Выбор топлива и смазочных материалов
Главная → Справочник → Статьи → Форум
Независимая испытательная лаборатория МАДИ ХИМ
Современные требования к качеству автомобильных бензинов
Хазиев А.А., к.т.н., доцент МАДИ
(СБОРНИК ТРУДОВ ПО МАТЕРИАЛАМ 66-ОЙ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ МАДИ (ГТУ) -М.; МАДИ(ГТУ), 2008. С212-215)
В Российской Федерации автомобильный бензин выпускается в соответствии с 3 ГОСТами и свыше 40 ТУ.
По состоянию на 2007 г.
в РФ выпускается около 110 марок автомобильных бензинов. Рассмотрим основные из них.
ГОСТ 2084-77 Бензины автомобильные. Технические условия введен с 1.01.1979 г., позволял производить этилированные и неэтилированные бензины марок А-76, Аи-91, Аи-93, Аи-95, а также неэтилированный бензин А-72 (октановое число по моторному методу 72), предусматривал при производстве два класса бензина — летний и зимний. В настоящее время на территории РФ требования этого стандарта распространяются только на бензин марки А-76 неэтилированный.
ГОСТ Р51105-97 Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия разработан с учетом требований Европейского стандарта EN 228-1993 (ЕВРО-2).
Устанавливает требования по 13 показателям к четырем маркам бензинов: “Нормаль-80”, “Регуляр-92”, “Премиум-95”, “Супер-98”.
Введен с 1.01.99 г., допускает применять при производстве автомобильных бензинов кислородосодержащие компоненты, другие высокооктановые добавки, а также антиокислительные и моющие присадки, улучшающие экологические показатели бензинов и допущенные к применению.
В зависимости от климатического района автомобильные бензины подразделяются на 5 классов по испаряемости, что позволяет более индивидуально подходить к выбору бензина в зависимости от условий эксплуатации автомобилей.
В ГОСТ Р 51105–97 наряду с отечественными включены международные стандарты на методы испытаний (ISO, EN228, ASTM).
ГОСТ Р 51866-2002 Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия соответствует Европейской нормали EN-228-2004 (Евро-4), принятой Европейским комитетом по стандартизации 24.12.2003 г.
Установлены предельные концентрации оксигенатов (метанол, этанол-до 5%, изопропиловый и изобутиловый спирты, эфиры и др.), общая объемная доля которых не должна превышать 60%. Концентрация серы – не более 0,005% для вида 2, и не более 0,001% для вида 3.
В зависимости от климатического района автомобильные бензины подразделяются по испаряемости на 10 классов.
В соответствии с ГОСТ Р 51866-2002 выпускаются бензины Регуляр Евро-92, Премиум Евро-95 и Супер Евро-98.
Объем производства менее 1%.
Для улучшения эксплуатационных качеств бензинов допускается использовать присадки, не оказывающие побочных вредных воздействий.
Без производства в стране топлив, соответствующих требованиям Евро 3 или Евро 4, невозможно ни увеличить срок смены моторных масел, ни обеспечить ресурс работы нейтрализаторов отработавших газов.
Наличие серы в топливе сводит все усилия организаций, работающих над созданием долгоработающих масел, на нет или приводит к неоправданно резкому удорожанию стоимости каждой тысячи км и ресурса работы моторного масла до его замены.
Бензол, не полностью сгорая в цилиндре двигателя, догорает на нейтрализаторе, раскаляя и преждевременно выводя его из строя с образованием онкологически опасных бензоперенов.
Таблица 1
Требования к автомобильным бензинам в соответствии
с ГОСТ в Российской Федерации
Показатели | ГОСТ 2084-77 | ГОСТ Р51105-97 (EN228-87 Евро-2) | ГОСТ Р51866-2002 (EN-228-2004 Евро-4) |
Содержание свинца, г/дм3 не более | 0. | 0.01 | 0,005 |
Массовая доля серы, % не более | 0,1 | 0,05 | вид 1 -150 мг/кг вид 2 -50 мг/кг вид 3 -10 мг/кг |
Объемная доля бензола,% не более | Не регла-ментируется | 5 | 1 |
013
В настоящий момент на нефтеперерабатывающем рынке России происходит плавный переход к изготовлению топлив с повышенными стандартами качества.
Требования Европейских стандартов к качеству автомобильных бензинов из года в год возрастают в направлении снижения токсичности отработавших газов (табл.2), что достигается снижением содержания в бензинах бензола, серы, ароматических и олефиновых углеводородов, обязательном введении в топливо моющих присадок и увеличением концентрации синтетических кислородсодержащих компонентов.
Таблица 2
Требования к автомобильным бензинам в странах ЕЭС
Показатели | Требования | |||
Евро-2 1995 г. | Евро-3 2000 г. | Евро-4 2005 г. | Евро-5 2009 г. | |
Содержание бензола, не более,% | 5,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Содержание серы, % | 0,05 | 0,015 | 0,005 | 0,001 |
Содержание ароматических углеводородов, % | — | 42 | 35 | 35 |
Содержание олефиновых углеводородов, % | — | 18 | 14 | 14 |
Содержание кислорода, % | — | 2,3 | 2,7 | 2,7 |
Фракционный состав, %: |
|
|
|
|
до 100 °С перегоняется, не менее | — | 46 | 46 | 46 |
до 150 °С перегоняется, не менее | — | 75 | 75 | 75 |
Давление насыщенных паров, кПа, не более | — | лето 70 зима 90 | лето 70 зима 90 | лето 70 зима 90 |
Повышение качества автомобильного бензина в настоящий момент решается за счет:
1.
Отказа от применения в составе бензинов антидетонационных присадок на основе марганца и железа.
2. Снижения содержания в бензинах серы до 0,001%.
3. Снижения содержания в бензинах ароматических углеводородов до 35%, олефиновых углеводородов до 14%.
4. Нормирования содержания смол на месте потребления на уровне не более 5 мг/100 мл.
5. Дифференциация показателей качества по фракционному составу и давлению насыщенных паров на 10 классов.
6. Введение фирменной окраски производителями автомобильных бензинов для повышения эффективности борьбы с производителями суррогатного топлива.
7. Введения моющих присадок, не допускающих загрязнения и осмоления деталей и систем двигателя.
Для улучшения эксплуатационных свойств в новые автомобильные бензины дополнительно вводится многофункциональный пакет присадок, способствующий улучшению моющих, антикоррозионных и других свойств.
Моющие присадки препятствуют прилипанию отложений к деталям двигателя и могут смыть до 75% старых отложений.
Физическая и химическая стабильность бензинов
Стабильность бензина характеризует его способность охранять свой первоначальный состав без изменения при длительном хранении и транспортировании. Стабильность бензинов зависит от их физико-химических свойств, углеводородного состава, наличия различных примесей и присадок. В эксплуатационных условиях, когда топливо подвергается воздействию таких внешних факторов, как кислород воздуха, изменения температуры, загрязнение водой и механическими примесями, ухудшаются его фракционный и химический состав. Условно различают физическую и химическую стабильность топлива, учитывая, что при изменении некоторых его физических свойств в нем могут возникнуть изменения химического характера и наоборот.
Физическая
стабильность характеризует
способность топлива сохранять фракционный
состав и фазовую однородность. Изменения
фракционного состава связаны с частичным
испарением топлива и потерей наиболее
низкокипящих фракций. Испарение бензинов
приводит не только к материальным
потерям и загрязнению окружающей среды,
но сопровождается также ухудшением
эксплуатационных характеристик топлив.
Так, испарение легких фракций приводит
к ухудшению пусковых свойств топлива.
Потери от испарения влияют на начальные
точки разгонки бензина, а также на
давление насыщенных паров, которое при
испарении 3-4% бензина может снизиться
в
2-2,5 раза.
Для уменьшения потерь с испарением бензин рекомендуется хранить в герметичных ёмкостях. Конструкция топливных баков должна исключать возможность свободного сообщения их внутреннего объёма с атмосферой. Топливные баки следует защищать от прямых солнечных лучей элементами конструкции автомобиля или специальными экранами.
Химическая
стабильность бензинов оценивается
способностью топлива сохранять без
изменений свой химический состав в
заданных эксплуатационных условиях.
Нестабильные соединения, входящие в
состав топлива, под действием кислорода
воздуха вступают в реакции окисления,
полимеризации и конденсации с образованием
смолистых веществ сложного состава.
Продукты окисления способны вызывать
коррозию трубопроводов и деталей систем
питания, забивать фильтры, образовывать
отложения на клапанах и в камере сгорания.
Химическая стабильность бензинов
зависит от их углеводородного состава,
содержания и природы неуглеводородных
примесей, а также внешних факторов. К
окислению наиболее склонны бензины,
полученные термическим крекингом и
содержащие много олефиновых и диолефиновых
углеводородов. Бензины каталитического
риформинга, а также продукты алкилирования,
изомеризации и гидрирования, в которых
непредельные углеводороды практически
отсутствуют, отличаются наиболее высокой
химической стабильностью. Процесс
окисления углеводородов бензинов
происходит самопроизвольно, без подвода
энергии извне, поэтому его называют
автоокислением.
Окисление
углеводородов топлив газообразным
кислородом обычно протекает по цепному
механизму. Цепными называются химические
реакции, в которых участвуют активные
частицы – свободные радикалы, атомы и
др. В результате взаимодействия активной
частицы с исходной молекулой образуются
новые активные частицы, реагирующие с
исходными молекулами, и т.д. Цепная
реакция продолжается до тех пор, пока
не произойдёт гибель активной частицы
при её взаимодействии с другой активной
частицей, с активными примесями и т.
д.
Активными центрами, генерирующими
цепные реакции окисления углеводородов,
являются короткоживущие активные
свободные радикалы. Процесс окисления
углеводородов является самоускоряющимся
(автокаталитическим) – образовавшиеся
окисленные продукты являются
катализаторами, ускоряющими дальнейшее
окисление топлива.
На окисляемость бензина при хранении влияют температура, поверхность соприкосновения с воздухом, наличие света, влаги, продуктов окисления.
Повышение
температуры хранения топлив ускоряет
их окисление и смолообразование. Так,
бензины, которые хранятся в условиях
жаркого климата, окисляются в 1,5 – 2 раза
быстрее, чем в умеренном климате. Для
уменьшения влияния температуры топлива
хранят подземных резервуарах с
минимальными колебаниями температуры.
При этом исключается действие света
как катализатора окисления. Концентрация
кислорода в топливе, зависящая от
парциального давления кислорода в
паровом пространстве резервуара, также
является одним из важнейших факторов
окисления топлив при хранении.
Катализаторами, ускоряющими окисление бензинов при хранении, могут быть металлические поверхности резервуаров и трубопроводов, а также оксиды и соли, покрывающие эти поверхности. Ускорение окисления вызывается, кроме того, оксидами и солями металлов, которые могут находиться в топливах в виде тонкодисперсной взвеси. Каталитическую активность в основном проявляют металлы переменной валентности: железо, медь, хром, марганец, кобальт. Действие металлических катализаторов проявляется в дополнительном генерировании пероксидных радикалов, причем, катализ осуществляется не чистыми металлами, а главным образом их оксидами и солями.
Окисление топлив в двигателях связано с действием повышенной температуры и каталитическим влиянием черных и цветных металлов.
Количественно
химическую стабильность бензинов
оценивают индукционным периодом,
определяемым по ГОСТ 4039-88. Индукционный
период – промежуток времени в минутах,
в течение которого топливо, находясь в
специальном герметичном сосуде (бомбе)
в атмосфере чистого кислорода под
давлением 0,7 МПа при температуре 100оС,
не вступает с кислородом в реакцию
окисления.
О начале вступления топлива
во взаимодействие с кислородом судят
по падению давления в бомбе, свидетельствующем
о переходе газообразного кислорода в
химические соединения с углеводородами
топлива. Для автомобильных бензинов, в
зависимости от их марки, индукционный
период должен составлять 360-900 минут.
Повышения
химической стабильности бензинов можно
достичь разными средствами. Очистка
топлив от активных алкенов и примесей
неуглеводородного характера существенно
уменьшает склонность топлив к окислению.
При этом применяется кислотная и
адсорбционная очистка базовых топлив
с целью извлечения из них нестабильных
углеводородов. Наиболее эффективным и
экономичным способом повышения химической
стабильности бензинов является добавление
специальных антиокислительных присадок.
В качестве таких реакций используются
соединения фенольного, аминного и
аминофенольного типов, способные
обрывать цепные реакции окисления с
образованием менее активных продуктов,
тормозить окислительные процессы в
бензинах, увеличивая тем самым индукционный
период окисления.
Проведение химического анализа бензина нефти и нефтепродуктов
cтоимость экспертизы
от 27 000
Заказать
Точная стоимость зависит от конкретного случая. Оставьте заявку или уточняйте по телефону.
Среди различных направлений химической экспертизы, которыми занимаются наши эксперты, весьма востребованными являются исследования различных нефтепродуктов. И, если вам понадобилось провести химический анализ бензина, обращайтесь в НП «Федерация Судебных Экспертов», — наши опытные специалисты готовы выполнить качественное исследование любой сложности.
Любые виды химической экспертизы, необходимые нашим клиентам, будут выполнены на современном лабораторном и техническом оборудовании, оснащенном новейшими компьютерами со специализированными аналитическими программами. В штат исследователей-экспертов входят опытные специалисты, обладающие глубокими знаниями и всеми необходимыми аналитическими навыками и умениями.
Химическое исследование бензина или дизельного топлива предназначено для определения качественного состава и может быть проведено по частному заказу физического лица, а так же – согласно решению судебных или следственных органов.
Такой вид экспертизы является очень востребованным, поскольку злоупотребления, связанные с несоблюдением качества нефтяных видов топлива, распространены и встречаются довольно часто.
Химический анализ может выявить слишком высокий уровень различных добавок в бензине или установить несоответствие качества топлива заявленной в продаже товарной марке. Выявление таких нарушений может быть решающим доказательством в различных судебных разбирательствах, связанных с претензиями по поломке топливной системы автомобиля или двигателя из-за некачественного бензина.
Другим востребованным видом экспертизы нефтепродуктов является химический анализ масла. Изучение физико-химических свойств моторного или трансмиссионного масла, проведенное в лабораторных условиях, позволяет установить степень соответствия его эксплуатационных качеств существующим нормативным требованиям.
К примеру, химический анализ минерального масла позволяет определить его химический состав, содержание различных присадок, добавленных к базовому маслу, производителя и товарную марку исследуемого продукта.
Определение качества масла, его плотности, щелочного числа, кинематической и динамической вязкости поможет, например, определить в судебном разбирательстве степень виновности или невиновности ответчика, где истец обвиняет сервисный центр в поломке своего автомобиля из-за использования некачественного моторного масла.
Химический анализ нефтепродуктов является частью экспертного исследования, предназначенного для определения качественных показателей, выявления недопустимых примесей и идентификации исследуемого продукта. Такое исследование позволяет не только точно установить вид и сорт нефтепродукта, но и определить качество и соответствие существующим нормативно-техническим требованиям.
Если экспертиза проводится по постановлению судебных или следственных органов, то химический анализ нефти поможет ответить на следующие вопросы:
- относится ли вещество, представленное для экспертизы, к группе нефтепродуктов или горюче-смазочных веществ;
- определение марки, группы и предназначения вещества, представленного для исследования;
- выявление тождественности между исследуемым образцом нефти и образцом, представленным для сравнения;
- имеются ли следы исследуемого образца нефти на вещах, представленных следствием;
- определить качественный и количественный состав посторонних примесей, а так же – источник их попадания в исследуемый образец нефти;
- имеются ли в исследуемом образце примеси других веществ, не соответствующих технологии добычи или переработки.
Химическое исследование нефтепродуктов, а так же места, где взяты образцы на анализ, позволяет установить не только товарную марку или производителя, но и ряд других сведений. Например, исследование моторного масла может установить, было ли оно в эксплуатации, сколько времени, и в каком типе двигателя его использовали. Данные такого рода могут быть весомым подспорьем при расследовании преступлений следственными органами.
Химический анализ бензина позволит точно определить его качественный состав и товарную марку, а так же – добавлялись ли какие-то посторонние примеси уже после выхода с завода-производителя. Такое исследование, выполненное опытными специалистами НП «Федерация Судебных Экспертов», позволит получить объективное заключение и при необходимости может служить серьезным аргументом с доказательной силой при судебном разбирательстве для защиты ваших интересов.
Другие статьи по теме «Экспертиза бензина, дизельного топлива и нефтепродуктов»
Стоимость экспертизы
Анализ нефтепродуктов: Дизельное топливо по показателям: – 30 800
Анализ включает в себя пакетное исследование по 11 показателям. Испытание автомобильного бензина АИ-80, АИ-92, АИ-95, АИ-98 – 27 000
Анализ включает в себя пакетное исследование по 8 показателям. Дополнительно делаем анализ по 101 (сто одному) индивидуальному показателю для нефтепродуктов и горюче-смазочных материалов. |
ПРИМЕЧАНИЕ:
Цена aнализ асбеста на загрязнение указана с учетом налогов.
Консультации экспертов по проведению анализа асбеста на загрязнение — бесплатно.
Вы можете вызвать эксперта-химика на место изъятия образцов.
Дополнительные услуги:
| Выезд эксперта в праздничные и выходные дни | от 5 000 |
| Подготовка дубликата заключения | от 2 000 |
| Выезд эксперта за пределы МКАД | от 5 000 |
Информационный бюллетень по бензину
БЕНЗИН
Этот информационный бюллетень содержит ответы на основные
вопросы по бензину.
Объяснит, что такое бензин, как можно быть
подвержены его воздействию, как это может вызвать у вас заболевание, и способы уменьшить или предотвратить воздействие
к бензину.
ЧТО ТАКОЕ БЕНЗИН?
Бензин представляет собой бледно-коричневую или розовую жидкость, изготовленную из переработанной сырой нефти. Он легко испаряется, легко воспламеняется и может образовывать взрывоопасные смеси в воздухе. Бензин представляет собой смесь многих различных водородных и углеродсодержащие химические вещества (углеводороды). Типичная бензиновая смесь содержит около 150 различных углеводородов, в том числе бутан, пентан, изопентан и соединения БТЭК (бензол, этилбензол, толуол и ксилолы).
Бензин также содержит химические вещества, такие как
смазочные материалы, антикоррозионные и антиобледенительные присадки, которые добавляются для улучшения
производительность автомобиля. Эти соединения обычно присутствуют только в очень малых количествах.
суммы. До 1980-х годов свинец обычно использовался в бензине в качестве
антидетонационное средство.
Использование свинца было прекращено из-за загрязнения воздуха.
и проблемы со здоровьем. Некоторые бензины также содержат этанол, который производится из
кукуруза. Этанол помогает автомобилю работать более эффективно и производит меньше
загрязнение.
КАК БЕНЗИН ПОПАДАЕТ В ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА?
Разливы, утечки или неправильная утилизация бензина может вызвать загрязнение почвы, грунтовых вод, поверхностных вод и воздуха. Утечка подземные резервуары для хранения или трубопроводы также могут привести к попаданию бензина окружающая почва и грунтовые воды. Бензин может выбрасываться в воздух при большие автоцистерны заполняются и опорожняются, и когда вы заправляете свой автомобиль на сервисная станция.
КАК МОЖНО ПОЛУЧИТЬ ВОЗДЕЙСТВИЕ БЕНЗИНА?
Вы можете подвергнуться воздействию бензина
- вдыхание паров бензина,
- питьевая вода, загрязненная бензином, или
- прикосновение к бензину, почве или воде
загрязнены бензином.
Чаще всего контакт с бензином происходит вдыхание паров при заправке топливного бака автомобиля. Пары также могут присутствовать в воздухе при испарении бензина из загрязненной почвы или воды. Бензин пары могут скапливаться в подвалах, подвалах и жилых помещениях. Преднамеренное нюхание бензина также является проблемой общественного здравоохранения.
Когда бензин просачивается в почву, он может загрязняют подземные воды, используемые для питья. Большинство химических веществ в бензине удаляются при водоподготовке, но люди, которые пьют неочищенную воду или воду из частных колодцев могут быть выставлены. Бензин также может проникать через кожу. во время контакта, например, при заправке бензина или очистке бензина проливать.
КАКОЕ ВЛИЯНИЕ БЕНЗИНА НА ЗДОРОВЬЕ ЭКСПОЗИЦИЯ?
Многие вредные воздействия бензина обусловлены
отдельные химические вещества в бензине, в основном БТЭК, присутствующие в небольших количествах.
суммы.
Вдыхание небольшого количества паров бензина может привести к поражению носа и горла.
раздражение, головные боли, головокружение, тошнота, рвота, спутанность сознания и нарушение дыхания
трудности. Симптомы проглатывания небольшого количества бензина включают рот,
раздражение горла и желудка, тошнота, рвота, головокружение и головные боли.
Ежегодно проглатывание бензина вызывает множество случайных отравлений. Некоторые эффекты
Контакт кожи с бензином включает сыпь, покраснение и отек. Существование
воздействие большого количества бензина может привести к коме или смерти.
Воздействие бензина на здоровье
в течение длительного периода времени малоизвестны. Это связано с тем, что люди, подвергающиеся
бензин обычно подвергается воздействию многих других вещей, которые также могут нанести вред здоровью
последствия. Некоторые работники, ежедневно подвергающиеся воздействию бензина на работе,
страдал потерей памяти и нарушением мышечной функции. На очень высоких уровнях некоторые из
химические вещества в бензине, такие как бензол, как известно, вызывают рак.
Текущий
данные, однако, не показывают, что воздействие низких концентраций бензина вызывает
рак у человека.
МОГУ ЛИ Я ПРОВЕРИТЬ НА БЕНЗИН ЭКСПОЗИЦИЯ?
В настоящее время нет тестов для измерения бензин в вашем теле, но, если вы думаете, что вы больны из-за бензина воздействия, немедленно обратитесь к врачу. Расскажите своему врачу, что вы подозреваете загрязнение, почему вы подозреваете его и каковы ваши симптомы.
КАК Я МОГУ УМЕНЬШИТЬ БЕНЗИН ЭКСПОЗИЦИЯ?
В связи с широким использованием бензина в автомобилях, грузовики, автобусы и оборудование для ухода за газонами, устранение воздействия будет сложно. Как правило, вы можете чувствовать запах бензина на уровнях, которые не были бы ожидается, что это может вызвать последствия для здоровья. Так как бензин может чувствоваться при низких уровнях, источник обычно может быть найден и устранен.
Если вы подозреваете, что ваш водопровод загрязнены бензином, вот несколько способов уменьшить воздействие
- Если в колодезной воде есть бензин, не
выпей это. Рассмотрите возможность использования бутилированной воды вместо воды из-под крана или подключения к
общественное водоснабжение.
- Примите душ или вымойтесь в прохладной воде. Мыть и полоскать одежду в холодной воде. Чем горячее вода, тем больше бензина испаряется в воздух, которым вы дышите.
- Проветривание ванных комнат, туалетов и кухонь во время и после использования воды, открывая двери и окна и включая вытяжку фанаты.
Рассмотрите возможность использования бутилированной воды вместо воды из-под крана или подключения к
общественное водоснабжение.ГДЕ МОЖНО ПОЛУЧИТЬ ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ ИНФОРМАЦИЮ?
Департамент общественного здравоохранения штата Иллинойс
Отдел гигиены окружающей среды
Ул. Джефферсон, 525,
Спрингфилд, Иллинойс 62761
217-782-5830
Телетайп (только для слабослышащих) 800-547-0466
Этот информационный бюллетень был частично поддержан
средства от Комплексного экологического реагирования, компенсации и
Целевой фонд Закона об ответственности на основе соглашения о сотрудничестве с Агентством по
Реестр токсичных веществ и заболеваний, Служба общественного здравоохранения, Департамент США
здравоохранения и социальных служб .
Дизель против бензина — разница и сравнение
Бензин и дизель представляют собой жидкие смеси на основе нефти, используемые в качестве топлива. Хотя оба имеют схожий базовый продукт, но имеют разные свойства и использование.
Сравнительная таблица
| Дизель | Бензин (бензин) | |
|---|---|---|
| Применение | В дизельных двигателях, системах отопления | В бензиновых двигателях |
| Изготовлен из | Нефть/ сырая нефть | Нефть/сырая нефть |
| Содержание энергии | 35,8 МДж/л; 48 МДж/кг | 34,2 МДж/л; 46,4 МДж/кг |
| Сделано | Фракционная перегонка | Фракционная перегонка |
| Крутящий момент (для двигателя 10 л) | 1000 Нм при 2000 об/мин | 300 Нм при 4000 об/мин |
| Мощность (для двигателя 10 л) | 490 л. с. при 3500 об/мин | 600 л.с. при 5500 об/мин |
| Мощность = крутящий момент*об/мин | Больше крутящего момента на низких скоростях | Работает на более высоких оборотах |
| Температура самовоспламенения | 210°C | 246°С |
| Выбросы CO2 | Больше, чем бензин (бензин). Дизельное топливо производит примерно на 13% больше газа CO2 на галлон сожженного топлива по сравнению с газовыми (бензиновыми) двигателями. | Ниже, чем у дизельного топлива. |
| Вязкость | увеличение при более низких температурах | Без изменений |
| Потребление США (2006 г.) | 50 миллиардов галлонов | 148 миллиардов галлонов |
| Типы воспламенения | Прямое (посредством сжатия) | Искра |
О дизельном топливе и бензине
Бензин представляет собой полученную из нефти жидкую смесь, состоящую в основном из алифатических углеводородов и обогащенную ароматическими углеводородами толуол, бензол или изооктан для повышения октанового числа, в основном используется в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Дизель — это особый фракционный дистиллят нефтяного мазута или промытая форма растительного масла, который используется в качестве топлива в дизельном двигателе, изобретенном немецким инженером Рудольфом Дизелем.
Производство бензина по сравнению с дизельным топливом
Нефть перерабатывается для производства бензина и дизельного топлива. Процесс фракционной перегонки используется для нефти, и при различных температурах из нее образуются различные побочные продукты. Бензин и дизельное топливо получают при различных температурах в процессе переработки. Бензин производится при температуре от 35 до 200 градусов, а дизель производится при температуре кипения 250-350 градусов. После дистилляции, чтобы использовать эти побочные продукты в качестве коммерчески приемлемого бензина и дизельного топлива, необходимо провести некоторое смешивание с другими элементами. Бензин производится в первую очередь в этом процессе, так как он производится при более низкой температуре, чем дизельное топливо.
Химический состав
Дизель состоит примерно из 75 % насыщенных углеводородов (в основном парафинов, включая н-, изо- и циклопарафины) и 25 % ароматических углеводородов (включая нафталины и алкилбензолы). Средняя химическая формула обычного дизельного топлива — C12h33, в диапазоне от ок. С10ч30 до С15ч38. Бензин состоит из углеводородов с числом атомов углерода от 5 до 12 на молекулу, но затем его смешивают для различных целей. В целом типичный образец бензина представляет собой преимущественно смесь парафинов (алканов), нафтенов (циклоалканов), ароматических углеводородов и олефинов (алкенов). Соотношения варьируются в зависимости от множества факторов.
Испаряемость бензина по сравнению с дизельным топливом
Бензин более летуч, чем дизель, не только из-за базовых компонентов, но и из-за присадок, которые в него добавляют.
Энергетическая ценность бензина по сравнению с дизельным топливом
Бензин содержит около 34,6 мегаджоулей на литр (МДж/л), а дизель содержит около 38,6 мегаджоулей на литр.
Это дает большую мощность дизелю.
Мировое потребление бензина по сравнению с дизельным топливом
В 2006 г. в США было использовано около 510 миллиардов литров (138 миллиардов галлонов) бензина (так называемого «газа»), из которых 5,6% были среднего качества и 90,5% были премиум-класса. Годовое потребление дизельного топлива в США в 2006 году составило около 190 миллиардов литров (42 миллиарда имперских галлонов или 50 миллиардов галлонов США).
Использование бензина и дизельного топлива
Дизельное топливо используется для работы дизельных двигателей автомобилей, грузовиков, мотоциклов и т. д. Некоторые разновидности дизельного топлива также используются в системах отопления в домах. Дизельное топливо плохого качества (с высоким содержанием серы) использовалось в качестве экстрагента палладия для жидкостно-жидкостной экстракции этого металла из смесей азотной кислоты. Бензин в основном используется для работы бензиновых двигателей автомобилей, мотоциклов и т.
д.
Парафин, еще один побочный продукт сырой нефти, получаемой при температуре 190-250 градусов, используется в качестве авиационного топлива.
Стоимость бензина по сравнению с дизельным топливом
В таких странах, как Индия, дизельное топливо субсидируется, поскольку оно активно используется для транспорта. Разница между ценами на бензин и дизельное топливо в Индии составляет почти 30 рупий. На международных рынках оба почти одинаково оценены. В США бензин стоил 3 доллара за галлон в декабре 2007 года, дизельное топливо стоило 3,39 доллара за галлон.
Энергоэффективность
Если говорить о моторном топливе, то дизельное топливо считается более экономичным, поскольку его эффективность почти в 1,5 раза выше, чем у бензина.
Ссылки
- wikipedia:Бензин
- Википедия:Дизель
- Неопределенности при сравнении воздействия дизельного топлива и бензина на окружающую среду
- Следить за
- Поделиться
- Укажите
- Авторы
Поделитесь этим сравнением:
Если вы дочитали до этого места, подписывайтесь на нас:
«Дизель против бензина».
Diffen.com. Diffen LLC, н.д. Веб. 2 октября 2022 г. < >
Химический анализ топлива и исследование свойств | Transportation and Mobility Research
NREL стремится глубже понять, как свойства топлива влияют на работу двигателя. эффективность и выбросы. Мы достигаем этого, связывая свойства топлива с химическим составом топлива. и молекулярная структура.
Фото Джо ДельНеро, NRELС помощью фундаментальной кинетики, моделирования высокопроизводительных вычислений и высокой точности моделирование горения, мы обеспечиваем решающую связь между свойствами топлива и молекулярная структура, чтобы производители топлива могли ориентироваться на разработку и производство топлива с правильным химическим составом для предполагаемого применения.
Типы химических анализов топлива
Мы оцениваем ряд видов топлива, включая бензин, дизельное топливо, реактивное и морское топливо.
Анализ бензинового топлива
- Октановое и моторное октановое число по исследовательскому методу
- Давление паров по Рейду
- Теплота парообразования (HOV) с помощью нового собственного метода
- Перегонка
- Устойчивость к окислению
- Детальный анализ углеводородов (DHA)
Анализ дизельного топлива
- Цетановое число
- Точка помутнения + родственные методы
- Имитация перегонки
- Вязкость
- Устойчивость к окислению
Анализ реактивного топлива
- Точка замерзания
- Имитация перегонки
- Цетановое число
- Теплота сгорания
- Поверхностное натяжение
- Вязкость
- Точка возгорания
- Плотность
См.
информацию о наших исследованиях экологичного авиационного топлива.
Анализ судового топлива
- Кислотный номер
- Плотность
- Температура вспышки
- Температура застывания
- Всего отложений (осадок)
- Вязкость
- Стабильность топливной смеси
См. информацию о наших исследованиях судового топлива.
Подробный анализ углеводородов
Индекс твердых частиц (PMI), полученный с помощью DHA, является широко используемым показателем для
ранжирование склонности бензинов к образованию твердых частиц, в том числе бензинов
содержащие биотопливо. Твердые частицы состоят из мелких частиц, имеющих отрицательное
воздействия на здоровье человека.
Их выбросы от легковых и грузовых автомобилей регулируются правительством.
агентств по всему миру.
PMI рассчитывается на основе DHA с учетом свойств каждого отдельного компонента. Исследования NREL в области химии топлива и сгорания в двигателе показали, что образование частиц оксигенатов, полученных из биомассы, PMI не точно предсказывает, потому что некоторые оксигенаты имеют пути реакции с низким энергетическим барьером к образованию сажи. Чтобы получить больше информации, см. исследование сгорания двигателя.
Кроме того, спирты, такие как этанол, имеют гораздо более высокое значение HOV, чем бензин, и когда
при смешивании с бензином повышенное испарительное охлаждение может привести к тому, что больше частиц
образуются из ароматических соединений в бензине при некоторых условиях. ДГК также может
использоваться для расчета HOV сложных смесей, таких как смеси бензина и этанола.
Исследования изучают, как предсказать кривую перегонки бензина из ДГК.
а также другие свойства.
Для получения дополнительной информации прочитайте Обзор и перспективы индексов твердых частиц, связывающих состав топлива с Выбросы твердых частиц, SAE International Journal of Fuels and Lubricants (2022).
Новый метод измерения теплоты испарения бензина
NREL разработал метод измерения HOV по мере испарения топлива с использованием дифференциального прибор сканирующей калориметрии/термогравиметрического анализа (ДСК/ТГА). Метод имеет применялись к образцам товарного бензина, а также к смесям спиртов в бензине, и был модифицирован для обеспечения HOV компонентов дизельного диапазона кипения. Высокое давление ДСК используется для получения энтальпийных диаграмм реактивного топлива.
Наши комбинированные возможности ДСК/ТГА и ДСК высокого давления могут быть использованы для создания этих
данные, включая измерения теплоемкости при постоянном давлении в зависимости от температуры.
Публикации
Ознакомьтесь с соответствующими исследованиями и просмотрите все публикации NREL о химическом анализе топлива и его свойствах.
Обзор и перспектива индексов твердых частиц, связывающих состав топлива с Выбросы твердых частиц, Международный журнал топлива и смазочных материалов SAE (2022)
Прогнозы состава на основе моделей для дифференциальной сканирующей калориметрии/термогравиметрии Система анализа и масс-спектрометрии, используемая для измерения теплоты испарения, Fuel (2022)
Теплота испарения и выделение частиц при испарении бензина Измеряется ДСК/ТГА/МС для смесей спиртов с C1 по C4 в смесях коммерческих бензинов , Международное совещание SAE по топливу и смазочным материалам для силовых агрегатов (2019 г.)
Контактное лицо
Ароматические соединения в бензине – «новый лидер»
В пост-краеугольном мире, что будет следующим объединяющим фактором для защитников окружающей среды? Некоторые говорят, что ароматические соединения — химические вещества, используемые в бензине для повышения производительности.
Ароматические соединения — это основной компонент бензина, полученный из сырой нефти. Переработчики манипулируют этими веществами — в основном смесями химикатов, таких как бензол, толуол и ксилол, — чтобы повысить октановое число, показатель того, насколько хорошо топливо на самом деле работает.
Свинец служил этой цели в бензине до 1995 года, когда Агентство по охране окружающей среды запретило этот компонент, поскольку он очень токсичен и вреден для здоровья человека. Ароматические соединения были ответом, чтобы компенсировать падение октанового числа. Но 20 лет спустя некоторые представители экологических и медицинских сообществ говорят, что ароматические вещества ничем не лучше.
«Ароматические соединения в бензине — это новый лидер», — сказала Кэрол Вернер, исполнительный директор Института экологических и энергетических исследований, группы из Вашингтона, которая продвигает политические решения для чистой и устойчивой энергетики.
«Это то, что не дает мне спать по ночам», — сказала в совместном интервью Джесси Столарк, политический сотрудник EESI.
Они, наряду с другими членами научного сообщества, обеспокоены тем, что ароматические соединения присутствуют в окружающей среде на небезопасных уровнях. Химические вещества выбрасываются в воздух в виде наноразмерных частиц — сверхтонких твердых частиц, или UFP, — которые могут всасываться через легкие или кожу. Исследования в рецензируемых журналах, таких как Journal of Environmental Science and Health, Environmental Health Perspectives и Particle and Environmental Toxicology, связывают эти частицы от ароматических соединений с заболеваниями, начиная от СДВГ и заканчивая астмой.
Вернер говорит, что растущее количество литературы о здоровье поддерживает связь между употреблением ароматических веществ и проблемами со здоровьем. Но скептики говорят, что для достижения консенсуса необходимы дополнительные исследования.
Ароматические углеводороды в бензине — новое лидерство. – Кэрол Вернер, Институт экологических и энергетических исследований
В прошлом году Дуг Брюгге, профессор общественного здравоохранения и общественной медицины в Университете Тафтса, заявил на конференции, организованной Коалицией «Энергетическое будущее», что пройдут годы, прежде чем ученые смогут сказать: уверенность в том, что UFP вредны для человека.
«Нам есть куда двигаться», — сказал он. Но, когда его спросили вчера, Брюгге сказал, что доказательства прошлого года были значительными.
«Доказательств в пользу того, что UFP представляют опасность для здоровья, стало больше, но их еще недостаточно для определения федеральной политики», — сказал он, добавив, что ожидаются дополнительные исследования.
Коалиция Энергетического Будущего говорит, что доказательства уже есть. Базирующаяся в Вашингтоне группа, выступающая за чистые и новые источники энергии, указывает на более чем 100 исследований, посвященных связи между выбросами автотранспорта и воздействием на здоровье.
Хизер Волк, профессор медицины Университета Южной Калифорнии, сказала в интервью, что «когда речь идет о дыхательной и сердечно-сосудистой системах, эти эффекты довольно хорошо известны». Она сказала, что сложнее проверить связь между когнитивными и генетическими нарушениями.
Все научное сообщество согласно с тем, что бензол, известный канцероген, является наиболее опасным.
Но, по словам Стива ВандерГренда, директора инициативы Urban Air Initiative в Уичито, штат Канзас, все ароматические вещества в конечном итоге принимают форму бензола.
ВандерГриенд сказал, что два других ароматических соединения — толуол и ксилол — превращаются в бензол в процессе сгорания, что делает их одинаково вредными.
Инициатива городского воздуха занимается популяризацией опасности для здоровья, связанной с выбросами бензина.
В 2007 году EPA ограничило объем бензола, который можно было использовать в бензине, из-за его известного воздействия на здоровье. Но он решил не регулировать любые другие ароматические вещества.
«Независимо от конкретных регулирующих действий по контролю ароматических соединений, более широкое использование этанола… будет способствовать снижению уровня ароматических соединений», — говорится в окончательном правиле EPA от 2007 года.
В то время агентство исходило из того, что стандарт возобновляемого топлива подтолкнет нефтепереработчиков к использованию большего количества этанола, который разбавит содержание ароматических соединений.
Но в то время как использование бензола было ограничено, а использование этанола резко возросло, использование ароматических углеводородов в бензине не сильно сократилось. Ароматические соединения составляют примерно 25 процентов среднего галлона неэтилированного бензина, согласно обзору Morning Consult, посвященному компонентам, из которых состоит бензин, продаваемый пятью крупными нефтегазовыми компаниями.
Агентство по охране окружающей среды «не осуществляет никакого нормативного контроля» над ароматическими соединениями, сказал ВандерГрейнд.
В ответ агентство заявило, что оно «устанавливает более строгие стандарты, направленные на устранение выбросов паров топлива, связанных с испарением, и повышение долговечности. Программа по выбросам в результате испарения представляет собой примерно 50-процентное снижение по сравнению с действующими стандартами и применяется ко всем малотоннажным и дорожным большегрузным автомобилям с бензиновым двигателем».
Агентство по охране окружающей среды также сообщило, что содержание ароматических соединений в бензине с 2006 года упало на 20 процентов, «более чем в два раза по сравнению с тем, что можно было бы ожидать, основываясь только на разбавлении 10% этанолом».
Нефтяная промышленность не считает ароматические соединения проблемой.
«Текущие ограничения EPA защищают здоровье населения», — сказал Карлтон Кэрролл, представитель, занимающийся вопросами топлива в Американском институте нефти в Вашингтоне. «Снижение содержания ароматических соединений потребует дальнейшей переработки сырой нефти».
Это приведет к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат на нефтеперерабатывающих заводах, что также приведет к увеличению выбросов парниковых газов, сказал Карлтон.
Список пунктов политики, доступных для решения этой проблемы, невелик и вызывает разногласия. Инициатива городского воздуха хотела бы видеть больше этанола в топливе для повышения октанового числа вместо ароматических углеводородов. Ассоциация возобновляемых источников топлива заявляет, что этанол снижает выбросы выхлопных газов на 50 %, и эта статистика подтверждается исследованием, проведенным в 2012 году инженерами Ford Motor Company.
Но с двухпартийными законопроектами в Конгрессе, которые отменили бы требование о смешивании этанола Стандарта возобновляемого топлива, увеличение объемов топливного этанола рассматривается как тяжелый политический подъем, если не невозможный.
Управление по охране окружающей среды предписало дизельным двигателям использовать обновленную технологию, предназначенную для предотвращения попадания твердых частиц в воздух. Но, по мнению экологических групп, сделать то же самое для легковых автомобилей сложно и дорого.
Независимо от этой проблемы, если научное сообщество достигнет консенсуса в отношении ароматических соединений, Агентство по охране окружающей среды может перейти к их сокращению или исключению, как это было сделано в отношении свинца.
— Это относительно новая проблема, — сказал Вернер. «Важно, чтобы общественное здравоохранение и EPA осознали, что эту проблему необходимо решать».
Обновление: эта статья была обновлена с учетом комментариев Агентства по охране окружающей среды.
Управление по безопасности и гигиене труда
- База данных профессиональных химических веществ OSHA
- БЕНЗИН
Описание сокращений на этикетках
БЕНЗИН| Химическая идентификация | |
|---|---|
| КАС № | 8006-61-9; 86290-81-5 |
| Формула | Смесь |
| Синонимы | топливо моторное; моторные духи; природный бензин; бензин [Примечание: сложная смесь летучих углеводородов (парафины, циклопарафины и ароматические соединения). |
]| Физические свойства | |||
|---|---|---|---|
| Физическое описание | Прозрачная жидкость с характерным нефтяным запахом. | ||
| Точка кипения | 140-390°F | Молекулярный вес | 72 (приблизительно) |
| Температура замерзания/плавления | Давление паров | 38-300 мм рт. ст. | |
| Температура вспышки | -36°F | Плотность пара | |
| Удельный вес | 0,7321 при 68°F | Потенциал ионизации | |
| Нижний предел взрываемости (НПВ) | 1,4% | Верхний предел взрываемости (ВПВ) | 7,6% |
| Рейтинг здоровья NFPA | 1 | Огнестойкость NFPA | 3 |
| Рейтинг реактивности NFPA | 0 | Специальная инструкция NFPA | |
| Коэффициент опасности паров (VHR) | |||
| Исторический процент превышения | |||
| Органы-мишени | |||
| Методы мониторинга, используемые OSHA | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Код аналита (№ ИМИС) | 1340 | |||||
| Группа отбора проб | ||||||
| Пробоотборник/среда для отбора проб | Тюбик CSC (100/50 мг) [SKC 226-01] | |||||
| Время выборки * | 100 мин | |||||
| Объем пробы (TWA) * | 10 л | |||||
| Скорость отбора проб (TWA) * | 0,1 л/мин | |||||
| Объем выборки (STEL/пик/C) * | 3 л | |||||
| Скорость отбора проб (STEL/пик/C) * | 0,1 л/мин | |||||
| Приборы для аналитических методов | ГХ-ПИД | |||||
| Ссылка на метод | OSHA PV2028 (частично подтверждено) | |||||
| Примечания |
| |||||
| Особые требования |
| |||||
* Все вышеприведенные инструкции по отбору проб являются рекомендуемыми рекомендациями для сотрудников Управления по охране труда и технике безопасности (CSHO).
Полную информацию см. в соответствующем справочнике по методам OSHA.
| Метод очистки | |
|---|---|
| Пробоотборник/среда для отбора проб |
|
| Массовый метод |
|---|
|
| Методы скрининга на месте | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Устройство | Детекторная трубка | Детекторная трубка | ||||
| Модель/Тип | Гастек 101L | Мэтисон-Китагава 8014-110S | ||||
| Информация о пробах (см.  инструкции производителя) | 1 или 2 такта, диапазон 5-2000 частей на миллион, 16% для 30-300 частей на миллион, 8% для 300-1000 частей на миллион | 1 ход, прибл. 0,05–0,6 % в диапазоне | ||||
| Пределы воздействия | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
OSHA PEL | NIOSH REL | ACGIH TLV© | CAL/OSHA PEL | ||||
| ПЕЛ-ТВА |
| РЕЛ-ТВА |
| ТЛВ-ТВА | 300 частей на миллион [1990] | ПЕЛ-ТВА | 300 частей на миллион (900 мг/м³) |
| ПЭЛ-СТЭЛ |
| РЭЛ-СТЭЛ |
| ТЛВ-СТЭЛ | 500 частей на миллион [1990] | ПЭЛ-СТЭЛ | 500 частей на миллион (1500 мг/м³) |
| ПЭЛ-С |
| РЭЛ-С |
| ТЛВ-С |
| ПЭЛ-С |
|
| Обозначение скина | № | Обозначение скина | Н | Обозначение скина | Н | Обозначение скина | Н |
| Примечания: Для бензина не установлен PEL OSHA. | Примечания: КАРЦИНОГЕН (Ca): УМЕНЬШИТЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ДО НАИМЕНЬШЕ ВОЗМОЖНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ (LOQ 15 частей на миллион). См. Приложение A, Потенциальные профессиональные канцерогены NIOSH. | Примечания:
| Примечания:
| ||||
Факторы здоровья: См. NIH-NLM PubChem. | ИДЛХ | ||||||
| Канцерогенные классификации: IARC-2B, NIOSH-Ca, TLV-A3 | Примечания: Са | ||||||
| Рекомендации АМСЗ по планированию действий в чрезвычайных ситуациях – ERPG-1/ERPG-2/ERPG-3: 200 частей на миллион/1000 частей на миллион/4000 частей на миллион | |||||||
Состав этих материалов сильно различается. Содержание бензола, других ароматических соединений и добавок следует определять индивидуально.| Дополнительные ресурсы и литературные ссылки |
|---|
NOAA: Химические вещества CAMEO — Бензин NIOSH: Карманный справочник по химическим опасностям — Бензин Ссылки на литературу
|
См. ежегодную публикацию для получения самой последней информации.
Л., Росси, Дж. III и Мэтти, Д.Р.: Обзор риска нейротоксичности некоторых видов углеводородного топлива. J. Токсикол. Окружающая среда. Здоровье B Крит. 4(3): 223-312, 2001.Дата последнего обновления: 29.01.2021
Октановое число и свинец: объяснение химии бензина
Бесполезная мелочь для среды:
Выбираете ли вы бензин с октановым числом 87, 89 или 93, вы покупаете не октановое число. Почему? Потому что, если бы вы на самом деле заправляли свою машину октановым числом, это бы сильно испортило ситуацию.
Октановое число бензина фактически измеряет количество добавки, называемой изооктаном. Эти два вещества являются изомерами — они имеют одинаковую химическую формулу, но разные структуры и свойства. Октан представляет собой цепочку из восьми последовательных атомов углерода.
Изооктан имеет цепочку из пяти смежных и трех «разветвленных» атомов углерода. Оба являются углеводородами. Ветвление — вот зачем оно нужно автомобилям. Для правильного сжигания топлива.
В цилиндре двигателя топливо сжимается воздухом, после чего смесь воспламеняется свечой зажигания. Но углеводороды с прямой цепью имеют раздражающую тенденцию слишком рано воспламеняться (до того, как они достигнут искры). Это вызывает звенящий звук — стук в двигателе. Детонация двигателя вызывает очень высокое давление внутри цилиндров, что может привести к повреждению двигателя. Углеводороды с разветвленной цепью «лучше ведут себя». Они болтаются достаточно долго, чтобы правильно рассчитать время. Итак, чем выше процент изооктана, тем меньше будет детонировать двигатель.
Существуют и другие примеры разветвленных топливных присадок, наиболее известным из которых является тетраэтилсвинец. Обратите внимание, что вся молекула представляет собой одну большую ветвь.
Но тетраэтилсвинец имеет тревожную тенденцию выделять крошечные частицы металлического свинца при сгорании, и их много.
В 1965 году в бензине было использовано в общей сложности 250 метрических тонн тетраэтилсвинца, а это означает, что при его сжигании в атмосферу было выброшено 78 тонн свинца. Нехорошо. Топливо на основе свинца было запрещено в США в 1996.
Итак, без отвратительного свинца, как остановить стук в двигателе? Следующая идея была не так уж и плоха — избавиться от свинца, заменив метил-трет-бутиловый эфир (1,2) (МТБЭ), но она не сработала так, как ожидалось. Было две проблемы с этим заменителем, который начал заменять тетраэтилсвинец в 1979 году, достиг своего пика в 1990-х годах и исчез к 2006 году.
.
Во-первых, кислород в молекуле позволяет МТБЭ растворяться в воде. Углеводороды, не содержащие кислорода (оранжевая стрелка), нерастворимы. Таким образом, когда МТБЭ проливался, часть его попадала на уровень грунтовых вод и оставалась там в виде водного раствора. (Углеводороды просто испарятся.) МТБЭ не подвергается биологическому разложению, поэтому, попав в колодец или систему водоснабжения, он остается там.
Пока не съедено. Затем ваша печень расщепляет его:
Расщепление МТБЭ ферментами печени
Здесь содержится интересный урок токсикологии. МТБЭ не является генотоксичным (не повреждает ДНК) в тесте Эймса, поэтому нет оснований ожидать, что он будет канцерогенным. Но когда тест проводился в присутствии клеток печени, тест Эймса оказался положительным. Было показано, что формальдегид является метаболитом, ответственным за мутагенность МТБЭ.
Как я уже писал (здесь и здесь), формальдегид в следовых количествах не только не вреден для человека, но и является необходимым строительным материалом для биосинтеза нескольких аминокислот. Организм хорошо приспособлен для обработки небольшого количества формальдегида. В крови сохраняется около минуты, после чего превращается в муравьиную кислоту и углекислый газ.
МТБЭ быстро потерял популярность из-за утечки из резервуара для хранения. В районах вблизи протекающих резервуаров грунтовые воды содержали измеримые количества химического вещества, и нередко сообщалось о воде с неприятным запахом или вкусом (3) .
Было показано, что МТБЭ вызывает рак при введении крысам в высоких дозах, но эпидемиологических данных относительно здоровья человека и добавки нет.
МТБЭ был запрещен в 19 штатах в период с 2000 по 2006 год, а к 2006 году — по всей стране. Истинная причина запрета не совсем ясна. Было ли это связано со страхом перед здоровьем, вкусом и запахом воды, этанолово-кукурузным лобби или какой-то их комбинацией, его присутствие на сцене было недолгим.
Этанол тоже довольно паршивая добавка. Он дорог (получается из-за ферментации кукурузы, поэтому вы сжигаете пищу), вызывает коррозию некоторых металлических компонентов, лишь частично смешивается с бензином (два компонента нельзя перевозить вместе, иначе этанол выйдет из раствора и опустится в воду). дно бака), и он имеет особое сродство к воде, так что (особенно в холодную погоду) больше воды попадет в бензобак вашего автомобиля.
Итак, что дальше? Сложно сказать. Все добавки имеют свой багаж (4) . За исключением, может быть.