Получение бнзина

СОДЕРЖАНИЕ: 
 
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..….…..3 

1.  
   ПОЛУЧЕНИЕ БЕНЗИНА………………….……………...……………………………….4

2.  
   ТРЕБОВАНИЯ К БЕНЗИНАМ. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА………………………..…..5

 
2.1 Эксплуатационные  требования..……….……………………………………........…5 
 
2.2 Основные свойства бензина…………………………………………………………5 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………..………………….......…....10 
 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………………...11 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
В наше время количество автомобилей на душу населения возрастает с каждым днем. И, несмотря на различные новые технологии и внедрение новых альтернативных видов топлив, для автомобилей одним из основных является бензин. 
 
Бензи́н — это горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/см³. Теплотворная способностьпримерно 10500 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура замерзания ниже −60°С. 
 
В конце XIX века бензин не находил лучшего применения, чем антисептическое средство (бензин 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.[2] 
 
Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производствепарафина, как растворитель, как горючий материал, сырье для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС). 
 

1.  
   ПОЛУЧЕНИЕ БЕНЗИНА

 
Один из способов получения бензина – прямая перегонка нефти. Проходя через ряд теплообменников, нефть подогревается, очищается и попадает в ректификационную колонку высотой 15-30 метров. Различные фракции выкипают в разных интервалах температур и конденсируются на разной высоте. Бензин выкипает при температурах 95 - 180 0С. 
 
Для получения высококачественного топлива и присадок проводят и вторичную перегонку нефти. 
 
Основными методами деструктивной переработки нефти и получения высококачественного бензина(получение присадок) являются: 

•  
  Термический крекинг – переработка сырья при температуре 450 - 5000С и давлении 2-5 МПа.
•  
  Каталитический крекинг – протекает при температуре 470-5300С и давлении 70-370 МПа в присутствии катализатора для получения желательных углеводородов.
•  
  Каталитический риформинг – это процесс облагораживания низкокачественного бензина путем его каталитической переработки под давлением водорода в присутствии катализатора. В результате каталитического риформинга получается высокооктановый компонент автомобильных бензинов в результате каталитических превращений низкооктановых фракций, вырабатываемых при прямой перегонке и крекинге.
•  
  Гидрокрекинг – это каталитическая переработка нефтяных фракций и остаточных продуктов дистилляции нефти (мазута, гудрона) под давлением водорода для получения бензина. Гидрокрекинг протекает при температуре 260-4500С и давлении 5-20 МПа на целиотсодержащих катализаторах.
•  
  Гидроочистка проводится для повышения качества и стабильности светлых дистиллятов при температуре 250-4200С и давлении 2-5МПа в присутствии катализаторов.[1]

 
Известны особые случаи, когда для производства бензинов применяется и иное углеводородное сырьё. Возможен отгон бензиновых фракций из смолполукоксования и коксования (утилизация тяжелых остатков крекинга с целью получения дистиллята широкого фракционного состава) с дополнительной их очисткой (например, в Эстонской ССР бензин производился из горючих сланцев). Производятся бензины и из синтез-газа (продукт газификации угля, конверсии метана) при помощи синтин-процесса (синтез Фишера — Тропша).  
 
Синтезирование применяют для получения индивидуальных углеводородов, обладающих высокими антидетонационными свойствами и используемых в качестве добавок к бензинам. Процесс осуществляется в присутствии катализаторов. 
 
Существуют и другие процессы получения высокооктановых компонентов бензина (алкилирование, изомеризация). 

2.  
   ТРЕБОВАНИЯ К БЕНЗИНАМ. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

 
2.1 Эксплуатационные  требования 
 
Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры). В зависимости от назначения их разделяют на автомобильные и авиационные. 
 
Несмотря на различия в условиях применения, автомобильные и авиационные бензины характеризуются в основном общими показателями качества, определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства. 
 
Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации: 
 
- иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах; 
 
- иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; 
 
- не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др. 
 
В последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план. 

2.  
   Основные свойства бензинов

 
Испаряемость. 
 
Для обеспечения полного сгорания топлива в двигателе необходимо перевести его в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное и смешать с воздухом в определенном соотношении, т.е. создать рабочую смесь. В зависимости от конструкции двигателя возможны два способа образования рабочей смеси. При первом способе в карбюраторе происходит частичное испарение бензина и образование горючей смеси, затем паровоздушный поток распределяется по цилиндрам. Вследствие неполного испарения бензина часть капель из паровоздушного потока оседает в виде жидкой пленки на стенках впускного трубопровода. Из-за разности в скоростях движения паров и жидкой пленки в цилиндры поступает горючая смесь, неоднородная по качеству и составу. При втором способе бензин впрыскивается с помощью форсунок непосредственно в камеру сгорания или во впускной трубопровод. 
 
От содержания в бензине легкокипящих фракций зависит его физическая стабильность, т.е. склонность к потерям от испарения. Наибольшие потери от испарения имеют бензины, содержащие в своем составе низкокипящие углеводороды: бутаны, изопентан. 
 
Высокая испаряемость бензина может иногда стать причиной обледенения карбюратора. Испарение бензина в карбюраторе сопровождается понижением температуры его деталей. В условиях высокой влажности при температуре воздуха около 40С происходит вымерзание влаги из окружающего воздуха, которое вызывает обледенение карбюратора. 
 
Снижая испаряемость бензина, можно предотвратить обледенение карбюратора, однако это ухудшает пусковые свойства бензинов. Поэтому в бензин вводят специальные антиобледенительные присадки или осуществляют конструктивные меры. 
 
С учетом климатических особенностей нашей страны автомобильные бензины по фракционному составу и давлению насыщенных паров подразделяют на два вида: зимний и летний. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров определены в зависимости от сезона и климатического района применения. Такая классификация в большей степени удовлетворяет требованиям эксплуатации двигателей в разных климатически условиях и будет способствовать более экономичному и рациональному использованию топлив. 
 
Детонационная стойкость. 
 
Этот показатель характеризует способность автомобильных и авиационных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива в двигателе носит радикальный характер. При сжатии рабочей смеси температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию. Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрешения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя. 
 
Мера детонационной стойкости бензинов, т.е. способности нормально сгорать в двигателе при разл. условиях, - октановое число, равное содержанию (в % по объему) изооктана в его смеси с н-гептаном, при к-ром эта смесь эквивалентна по детонационной способности испытуемому топливу в стандартных условиях испытаний. Равномерность распределения октановых чисел по фракциям имеет большое значение, особенно при переменных режимах работы двигателя, в частности при разгоне автомобиля. Если низкокипящие фракции бензина менее стойки к детонации, чем высококипящие, то при каждом изменении режима работы двигателя в течение какого-то времени в камерах сгорания наблюдается детонация.[3] 
 
Детонационная стойкость автомобильных и авиационных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонационной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низкая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормального строения, причем она уменьшается с увеличением их молекулярной массы. Изопарафины и олефиновые углеводороды обладают более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с нормальными парафинами. Увеличение степени разветвленности и снижение молекулярной массы повышает их детонационную стойкость. По детонационной стойкости нафтены превосходят парафиновые углеводороды, но уступают ароматическим углеводородам. Наибольшую чувствительность - разность между октановыми числами по исследовательскому и моторному методам - имеют олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов несколько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углеводороды имеют отрицательную чувствительность. 
 
Антидетонационные свойства бензинов, получаемых различными технологическими процессами, определяются входящими в их состав углеводородами. Самую низкую детонационную стойкость имеют бензины прямой перегонки, состоящие, в основном, из парафиновых углеводородов нормального строения, причем она снижается с повышением температуры конца кипения. Октановые числа, определяемые по моторному методу прямогонных фракций, выкипающих до 180 °С, обычно составляют 40-50 ед. Детонационная стойкость фракций с температурой начала кипения 85 °С несколько выше - 65-70 ед. Исключение составляют прямогонные бензины, получаемые из нефтей нафтенового основания (сахалинские, азербайджанские и др.), их октановые числа достигают 71-73 ед. Однако ресурсы этих нефтей весьма ограничены. 
 
Для повышения октановых чисел прямогонных бензинов их подвергают каталитическому риформингу. 
 
Для повышения октановых чисел товарных бензинов используют также специальные антидетонационные присадки и высокооктановые компоненты. 
 
Вкачестве альтернативы алкилсвинцовым антидетонаторам для повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов в России допущены и используются при производстве бензинов органические соединения марганца, железа, ароматические амины. Широкое распространение в России и за рубежом при производстве высокооктановых бензинов получил метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). МТБЭ имеет октановые числа смешения: 115-135 по исследовательскому методу и 98-110 по моторному. 
Теплота сгорания.  
 
Этот показатель во многом определяет мощностные и экономические показатели работы двигателя. Он особенно важен для авиационных бензинов, так как оказывает влияние на удельный расход топлива и на дальность полета самолета. Чем выше теплота сгорания, тем меньше удельный расход топлива и больше дальность полета самолета при одном и том же объеме топливных баков. 
 
Для авиационных бензинов регламентируется низшая теплота сгорания. 
 
Теплота сгорания зависит от углеводородного состава бензинов, а для различных углеводородов она, в свою очередь, определяется соотношением углерод:водород. Чем выше это соотношение, тем ниже теплота сгорания. Наибольшей теплотой сгорания обладают парафиновые углеводороды и соответственно бензины прямой перегонки и алкилбензин, наименьшей - ароматические углеводороды и содержащие их бензины каталитического риформинга.  
Химическая стабильность.  
 
Этот показатель характеризует способность бензина сохранять свои свойства и состав при длительном хранении, перекачках, транспортировании или при нагревании впускной системы двигателя. Химические изменения в бензине, происходящие в условиях транспортирования или хранения, связаны с окислением входящих в его состав углеводородов. Следовательно, химическая стабильность бензинов определяется скоростью реакций окисления, которая зависит от условий процесса и строения окисляемых углеводородов. 
 
При окислении бензинов происходит накопление в них смолистых веществ, образующихся в результате окислительной полимеризации и конденсации продуктов окисления. На начальных стадиях окисления содержание в бензине смолистых веществ невелико и они полностью растворимы в нем. По мере углубления процесса окисления количество смолистых веществ увеличивается и снижается их растворимость в бензине. Накопление в бензинах продуктов окисления резко ухудшает их эксплуатационные свойства. Смолистые вещества могут выпадать из топлива, образуя отложения в резервуарах, трубопроводах и др. Окисление нестабильных бензинов при нагревании во впускной системе двигателя приводит к образованию отложений на ее элементах, а также увеличивает склонность к нагарообразованию на клапанах, в камере сгорания и на свечах зажигания. Содержащиеся в бензинах неуглеводородные компоненты также влияют на их химическую стабильность. Наибольшей склонностью к окислению обладают бензины термического крекинга, коксования пиролиза, каталитического крекинга, которые в значительных количествах содержат олефиновые и диолефиновые углеводороды. Бензины каталитического риформинга, прямогонные бензины, алкилбензин химически стабильны. Для обеспечения требуемого уровня химической стабильности в автомобильные бензины, содержащие нестабильные компоненты, разрешается добавлять антиокислительные присадки Агидол-1 или Агидол-12.В авиационные бензины введение антиокислителя обязательно для стабилизации ТЭС.  
Склонность к образованию отложений и нагарообразованию.  
 
Применение автомобильных бензинов, особенно этилированных, сопровождается образованием отложений во впускной системе двигателя, в топливном баке, на впускных клапанах и поршневых кольцах, а также нагара в камере сгорания. Наиболее интенсивное образование отложений происходит на деталях карбюратора: на дроссельной заслонке и вблизи нее, в воздушном жиклере и жиклере холостого хода. Образование отложений на указанных деталях приводит к нарушению регулировки карбюратора, уменьшению мощности и ухудшению экономичности работы двигателя, увеличению токсичности отработавших газов. Образование отложений в топливной системе частично зависит от содержания в бензинах смолистых веществ, нестабильных углеводородов, неуглеводородных примесей, от фракционного и группового состава, которые определяют «моющие свойства» бензина. Однако в большей степени этот процесс определяется конструктивными особенностями двигателя. 
Эксплуатационные требования.  
 
Автомобильные и авиационные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей, а продукты их сгорания - коррозию деталей двигателя. Коррозионная активность бензинов и продуктов их сгорания зависит от содержания общей и меркаптановой кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды. Эти показатели нормируются в технической документации на бензины.  
 
Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры является добавление в бензины специальных антикоррозийных или многофункциональных присадок.  
Экологические требования.  
 
Непрерывный рост автомобильного транспорта в развитых странах, где плотность автомобилей достигла 10-20 ед. на 1 кв. км, а в США их количество превысило 200 млн., привел к сильному загрязнению окружающей среды, и в первую очередь воздушного бассейна, вредными выбросами отработавших газов. По этой причине среди всех требований, предъявляемых к бензинам, на первое место выдвигаются экологические. 
 
Загрязнение окружающей среды, связанное с применением бензинов, может происходить на этапах транспортирования, заправки, испарения, утечки и пр. Однако основным источником загрязнения являются отработавшие газы. В их составе содержится более 300 соединений, наносящих вред окружающей среде и здоровью человека. Среди экологических показателей бензинов важнейшим является содержание в них соединений свинца. Это связано не только с высокой токсичностью этилированных бензинов и продуктов их сгорания, но и с возможностью применения каталитических систем нейтрализации отработавших газов, так как продукты сгорания свинца отравляют катализатор. Поэтому одной из первоочередных экологических задач в области производства бензинов является сокращение или полный отказ от применения этиловой жидкости. В США и ряде европейских стран применение этилированных бензинов запрещено законом. Переход на производство и применение неэтилированных бензинов позволит не только снизить выбросы в атмосферу высокотоксичных соединений свинца, но и даст возможность оборудовать автомобили каталитическими системами нейтрализации отработавших газов и до минимума сократить токсичность последних. В России также приняты и осуществляются программы, направленные на решение экологических проблем. По относительному объему производства и потребления неэтилированных автобензинов Россия в настоящее время находится на уровне развитых европейских стран. За последние пять лет их выработка увеличилась втрое и в 1997 году составила 70 % общего объема. 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
 
Бензины имеют свою маркировку. Моторные бензины подразделяются на автомобильные (А) и авиационные (Б). Авиационные бензины отличаются тем, что включают больше средних фракций и имеют более высокое октановое число. Содержат тетраэтилсвинец в значительных количествах. Авиабензины производятся из фракций прямой перегонки, алкилирования, риформинга. Не допускается содержания бензинов крекинга. Различают также летние и зимние сорта автомобильных бензинов. В зимних сортах больше легкокипящих фракций, что улучшает холодный пуск двигателя. В основу классификации бензинов положено так называемое октановое число. Бензины с большим числом обладают более высокой стойкостью к детонации и позволяют проектировать двигатели с более высокой степенью сжатия. 
 
Прямогонный бензин, полученный путём перегонки нефти, не обладает детонационной стойкостью, необходимой для работы современного двигателя. Бензин марки А-72 и ниже использовался только в моторах, разработанных до 1960-х годов. Кратковременное использование бензина с низким октановым числом в современном моторе возможно (при работе на холостых или в режиме малых нагрузок), однако это приводит к необратимому выходу мотора из строя меньше, чем через минуту при работе прогретого мотора на полной мощности.  
 
В России применяются следующие марки автомобильных бензинов: 

•  
  АИ-80 (А-76) («нормаль»)
•  
  АИ-92 («регуляр»)
•  
  АИ-95 («премиум»)
•  
  АИ-98 («супер»)

 
На Российском рынке встречаются различные по качествам бензины, например, на МНПЗ по техническим условиям выпускаются бензины марок АИ-92ЭК, АИ-95ЭК с повышенными экологическими показателями. Отмечаются факты, когда заправщики самостоятельно изготавливают топливо более дешёвого состава с довольно низкими качествами. 
 
В США широкое применение получили смеси бензинов с этанолом до 20 % (марка Е20). А в Бразилии 20 % содержание этанола является общепринятым и довольно распространены смеси до чистого спирта, применяемые на автомобилях с адаптированными двигателями. 
 
Обозначение бензинов: «А» — автомобильный бензин; «Б» — авиационный бензин; «76» — числовой индекс — октановое число; «91/115» — числовой индекс авиационных бензинов — первое число обозначает октановое число, второе — сортность на богатой смеси; «И» — метод определения октанового числа (исследовательский). Если буква И отсутствует — моторный метод. 
 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 

1.  
   Беляев С.В. Топлива для современных и перспективных автомобилей: Учеб. Пособие / С.В. Беляев, В.В. Беляев; ПетрГУ. – Петрозаводск, 2005.-236 с.
2.  
   Бензин. – Режим доступа к ст.: http://ru.wikipedia.org/wiki/Бензин - заглавие экрана.-Яз.Рус.
3.  
   Бензины. – Режим доступа к ст.: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/507.html - заглавие экрана.-Яз.Рус.