ТОВАРНЫЕ НЕФТЕПРОДУКТЫ
4.1.
НЕФТЯНЫЕ ТОПЛИВА. МАРКИ, ТАБЛИЦЫ С ОСНОВНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ.
КЛАССИФИКАЦИЯ
4.1.5. Топлива газотурбинные. Топлива котельные. Мазуты
4.2. НЕФТЯНЫЕ МАСЛА. МАРКИ И ТАБЛИЦЫ С ОСНОВНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
4.3. ТВЕРДЫЕ НЕФТЕПРОДУКТЫ. ПАРАФИНЫ И ЦЕРЕЗИНЫ
4.1.
НЕФТЯНЫЕ ТОПЛИВА. МАРКИ, ТАБЛИЦЫ С ОСНОВНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ.
КЛАССИФИКАЦИЯ
Топлива различаются по составу, свойствам и областям применения.
1. Бензины — топливо для двигателей с принудительным зажиганием:
реактивные;
дизельные — газотурбинные, авиационные, автомобильные;
печные;
котельные.
2. Нефтяные масла.
3. Парафины и церезины.
4. Нефтяные битумы.
Углеводородный состав бензиновых фракций, входящих в состав топлив для карбюраторных двигателей, приведен в табл. 4.1. Углеводородный состав влияет на эксплуатационные свойства товарных топлив.
Эксплуатационные характеристики бензинов должны обеспечивать нормальную работу двигателей в различных режимах. Основными показателями качества автомобильных топлив являются:
детонационная стойкость;
фракционный состав;
химическая стабильность;
физическая стабильность;
содержание серы.
Таблица 4.1
Углеводородный состав бензиновых фракций различных процессов переработки нефти
|
Бензины |
Арены |
Циклоалканы |
Алканы |
Алкены |
|
Прямогонный бензин: |
|
|
|
|
|
из татарской нефти |
3–10 |
20–30 |
60–80 |
1–2 |
|
из западносибирской нефти |
7–12 |
22–35 |
55–70 |
1–2 |
|
из бакинской нефти |
2–10 |
40–65 |
25–50 |
— |
|
Катализат риформинга: |
|
|
|
|
|
мягкого режима |
40–50 |
50–60 |
1–2 |
|
|
жесткого режима |
60–70 |
30–38 |
1–2 |
|
|
Бензин каталитического крекинга |
20–35 |
55–65 |
8–12 |
|
|
Бензин термического крекинга |
15–35 |
50–60 |
15–25 |
|
|
Бензин коксования |
20–25 |
25–35 |
45–60 |
|
|
Алкилат |
— |
— |
100 |
— |
|
Рафинат установок экстракции |
3–4 |
96–97 |
— |
|
|
Легкая смола пиролиза |
45–60 |
10–18 |
20–28 |
|
Авиационные бензины характеризуются температурой кристаллизации, содержанием смолистых веществ, теплотой сгорания.
Разовым компонентом топлив для автомобильных двигателей с зажиганием от искры долгое время был бензин прямой перегонки нефти. Этот продукт ввиду его низких эксплуатационных качеств повсеместно заменяется бензинами каталитического риформинга и крекинга. Кроме них в состав автомобильных бензинов включают алкилаты, продукты изомеризации легких бензиновых фракций, бензиновые фракции висбрекинга, термического крекинга и коксования, рафинаты от экстракционного выделения бензола и толуола, гидрооблагороженные пиролизные бензины, бутан, бутан-бутиленовую фракцию.
Фракционный состав. Основными показателями фракционного состава являются температуры перегонки 10, 50 и 90 % бензина, а также конца кипения бензина.
Температура перегонки 10 % бензина характеризует пусковые свойства топлива. Температура перегонки 50 % бензина влияет на скорость прогрева двигателя, качество образования воздушно-топливной смеси в нагретом двигателе, быстроту перехода двигателя с одного режима работы на другой, равномерность распределения топлива по цилиндрам многоцилиндрового двигателя. Полнота сгорания топлива определяется температурой перегонки 90 % бензина и концом его кипения.
От фракционного состава карбюраторных топлив зависят условия пуска, длительность прогрева, износостойкость двигателя, полнота сгорания топлива.
Условия эксплуатации автомобильных двигателей в осенне-зимний и летний периоды различны, и поэтому современными нормами установлены сезонные требования по фракционному составу. Бензины, предназначенные для применения в летних условиях, имеют более низкое давление паров. Чтобы обеспечить необходимые пусковые свойства товарного бензина, в его состав включают до 30 % легких компонентов (прямогонной фракции н. к. –62 °С или н. к. – 70 °С, изомеризата, алкилата, присадок).
Для улучшения свойств и увеличения ресурсов в состав автомобильных бензинов во все возрастающих количествах вводят кислородсодержащие соединения — метиловый и втор-бутиловый спирты, метил-трет-бутиловый и метил-трет-амиловые эфиры (МТБЭ и МТАЭ).
Октановое число метил-трет-бутилового эфира по моторному методу составляет — 101, по исследовательскому — 117.
Требуемое давление насыщенных паров обеспечивается добавлением бутана. В летних бензинах обычно содержится 2–3 % бутана, в зимних — до 5–8 %.
Содержание серы. Серасодержащие соединения (сероводород, низшие меркаптаны) вызывают коррозию топливной системы и транспортных емкостей; бензин должен быть полностью очищен от этих веществ.
Неактивные сернистые соединения (тиофены, тетрагидротиофены, сульфиды, ди-сульфиды, высшие меркаптаны) коррозии не вызывают; однако при их сгорании образуются оксиды серы (SО2, SO3), под действием которых происходит быстрый коррозионный износ деталей двигателя, снижаются мощностные показатели.
Детонационная стойкость. Детонацией называют особый режим сгорания топлива в двигателе. Она появляется в тех случаях, когда после воспламенения топливно-воздушной смеси сгорает только часть топлива. Остаток (до 20 %) топливного заряда мгновенно самовоспламеняется; при этом скорость распространения пламени достигает 1500–2500 м/с вместо 20–30 м/с, а давление нарастает скачками. Резкий перепад давления приводит к образованию детонационной волны, которая ударяется о стенки цилиндра двигателя. Характерные признаки детонации: металлический стук, вызываемый многократным отражением детонационных волн от стенок цилиндра, появление в выхлопных газах клубов черного дыма, резкое повышение температуры стенок цилиндра. Детонационное сгорание топлива приводит к повышению удельного расхода топлива, уменьшению мощности и перегреву двигателя, прогару поршней и выхлопных клапанов, а в конечном счете — к быстрому выводу двигателя из строя.
Детонация объясняется особенностями реакций сгорания и окисления углеводородов топлива. Во время всасывания и сжатия углеводороды топлива начинают вступать в реакцию окисления с кислородом воздуха, образуя пероксиды (перекиси).
Чем больше скорость образования пероксидов в данной топливно-воздушной смеси, тем скорее будет достигнута предельная концентрация и возникнет взрывное сгорание, тем раньше нормальное распространение пламени перейдет в детонационное.
Склонность к окислению углеводородов различного строения неодинакова, поэтому самым важным фактором, влияющим на возникновение и интенсивность детонации, является химический состав топлива: чем больше в топливе углеводородов, образующих в условиях предпламенного окисления значительное количество пероксидов, тем быстрее смесь насытится активными частицами и тем скорее появится детонация.
Детонационная стойкость (ДС) углеводородов и топлив характеризуется октановым числом. Это условная единица измерения ДС, численно равная процентному (по объему) содержанию изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с гептаном, эквивалентной по ДС испытуемому топливу в стандартных условиях испытания. Для изооктана ДС принята равной 100, а для гептана — 0.
Существуют моторный и исследовательский методы (основные) определения октанового числа. Разницу в октановых числах, определенных исследовательским и моторным методами, называют чувствительностью топлива.
Моторный метод лучше характеризует антидетонационные свойства бензинов при форсированном режиме работы двигателя. Исследовательский метод более точно описывает свойства топлива при его использовании в условиях города (движение с небольшими скоростями, частыми остановками).
ДС бензинов, октановое число которых превышает 100, ранее определялась температурным методом, основанным на измерении температуры стенки цилиндра. Температура стенки повышается тем сильнее, чем больше детонация. В настоящее время ДС этих бензинов определяют исследовательским методом, но за эталон принимают изооктан, к которому добавлена антидетонационная присадка — тетраэтилсвинец (ТЭС).
Окончательную оценку ДС бензинов проводят посредством дорожных испытаний, при которых определяют так называемое «дорожное октановое число».
В качестве дополнительной характеристики ДС авиационных бензинов служит показатель сортности. Сортность — это характеристика, показывающая величину мощности двигателя (в %) при работе на испытуемом топливе по сравнению с мощностью, полученной на эталонном изооктане, сортность которого принимается за 100.
ДС индивидуальных углеводородов зависит от их химического строения. В табл. 4.2 приведены данные об октановых числах по исследовательскому методу для различных классов углеводородов.
Таблица 4.2
Октановые числа различных классов углеводородов
|
Алканы |
|
|
Бутан |
94 |
|
Изобутан (2-метилпропан) |
101 |
|
Пентан |
62 |
|
Изопентан (2-метилпентан) |
92 |
|
Гексан |
25 |
|
Изогексан (2,2-диметилбутан) |
92 |
|
2,3-Диметилбутан |
102 |
|
2-Метилпентан |
73 |
|
Гептан |
0 |
|
2,4-Диметилпентан |
93 |
|
Триптан (2,2,3-триметилбутан) |
106 |
|
Октан |
0 |
|
Изооктан (2,2,4-триметилпентан) |
100 |
|
2,5-Диметилгексан |
55 |
|
Алкены |
|
|
Пропен |
101 |
|
2-Пентен |
98 |
|
2-Гексен |
89 |
|
2-Метил-2-гексен |
90 |
|
2,4,4-Триметил-1-пентен |
103 |
|
2-Октен |
56 |
|
Циклоалканы |
|
|
Циклопентан |
100 |
|
Метилциклопентан |
91 |
|
Этилциклопентан |
67 |
|
Циклогексан |
83 |
|
Метилциклогексан |
75 |
|
Арены |
|
|
Бензол |
113 |
|
Толуол |
112 |
|
Этилбензол |
103 |
|
о-Ксилол |
100 |
|
м-Ксилол |
100 |
|
п-Ксилол |
100 |
|
Кумол (изопропилбензол) |
108 |
Приведенные данные показали, что алканы нормального строения с числом углеродных атомов до 4 имеют высокие октановые числа (от 80 до 100); пентан и высшие углеводороды этого класса характеризуются весьма низкой ДС.
Низкая детонационная стойкость этих углеводородов объясняется тем, что они очень легко окисляются с образованием пероксидов в условиях предпламенного окисления.
Разветвленные алканы обладают более высокой ДС, чем углеводороды нормального строения. Наибольшие октановые числа имеют изомеры с парными метильными группами у одного углеродного атома (неогексан, триптан, эталонный изооктан).
Октановое число алкенов выше, чем соответствующих алканов. Приближение двойной связи к центру молекулы способствует увеличению октанового числа, а алкены с разветвленной цепью обладают более высоким октановым числом, чем алкены нормального строения.
Низшие представители ряда циклоалканов (циклопентан, циклогексан) обладают неплохой ДС.
Циклоалканы с боковыми цепями нормального строения имеют низкие октановые числа, причем с удлинением цепи ДС значительно снижается. Разветвление боковых цепей и увеличение их числа способствует повышению октанового числа.
Арены бензольного ряда характеризуются высокими октановыми числами (≈ 100).
Детонационная стойкость карбюраторных топлив повышается введением специальных антидетонационных присадок. Показатель эффективности введения присадок называют приемистостью. Она характеризует число единиц, на которое повышается октановое число топлива или углеводорода при добавлении определенного количества присадки.
Химическая стабильность. Для оценки химической стабильности авиационных бензинов используют показатели содержания смол и периода стабильности.
В процессе хранения, транспортирования и применения карбюраторных топлив возможны изменения в их химическом составе, вызываемые в первую очередь реакциями окисления и полимеризации. Химическую стабильность автомобильных бензинов характеризуют длительностью индукционного периода (определяемой в стандартных условиях) и содержанием смол.
Высокой химической стабильностью обладают компоненты, не содержащие алкенов — прямогонные бензины, бензины каталитического риформинга, алкилаты и изомеризаты. В бензинах коксования, термического и каталитического крекинга, напротив, в заметных количествах содержатся алкены; при хранении и транспортировании эти компоненты товарного бензина легко окисляются с образованием смол. Для повышения химической стабильности к топливам, содержащим компоненты вторичного происхождения, добавляют антиокислительные присадки: n-оксидифениламин, ионол (2,6-ди-трет-бутил-n-крезол), антиокислитель ФЧ-16, древесно-смоляной антиокислитель.
В связи с тем, что детонационная стойкость и химическая стабильность зависят от устойчивости различных классов нефтяных углеводородов к окислению, ниже рассматриваются реакции, происходящие при окислении. Окисление — это цепной радикальный процесс, включающий следующие элементарные стадии: зарождение, продолжение, разветвление, обрыв цепи, а также молекулярный распад гидропероксида, приводящий к получению различных продуктов окисления.
3арождение цепи в отсутствии каталитических добавок происходит при атаке нефтяного компонента кислородом:
![]()
![]()
Продолжение цепи. Свободный радикал R· начинает цепь окислительных превращений:
R· + О2 → RO2;
RО2 + RH → ROOH + R·
Присоединение радикала R· к кислороду происходит очень быстро и практически без энергии активации (константа скорости реакции 107–108 л/(моль·с)). Затем при взаимодействии радикала RO2· с углеводородом образуется гидропероксид. Энергия активации этой реакции изменяется в диапазоне 17–68 кДж/моль.
Наряду с основной реакцией продолжения цепи в некоторых случаях при жидкофазном окислении протекает также изомеризация пероксидных радикалов с разрывом связи
![]()
и образованием карбонильных соединений и алкоксильных радикалов:
RО2· → R¢CHO + R¢¢O·
Радикалы RO2· по мере накопления продуктов реакции реагируют не только с исходным веществом, но и с более реакционноспособными продуктами его превращения — гидропероксидами, спиртами, кетонами, сложными эфирами.
Пероксидный радикал может не только отрывать атом водорода от кетопроизводных, но и присоединяться по карбонильной группе:

Вырожденное разветвление цепей осуществляется с участием гидропероксида, который распадается не только по мономолекулярной реакции:
,
но и при бимолекулярном взаимодействии гидропероксида с исходным углеводородом:
![]()
Обрыв цепей в жидкофазном окислении происходит за счет следующих реакций:

В присутствии металлов переменной валентности, которые находятся в аппаратуре и с которой контактируют компоненты нефти при эксплуатации, осуществляется инициированное окисление.
Инициирование цепей на начальной стадии окисления в присутствии соединений металлов переменной валентности (ML) может протекать при взаимодействии катализатора с углеводородом:
![]()
В присутствии кислорода зарождение цепей протекает по схеме:

Взаимодействие гидропероксида с металлом постоянной или переменной валентности может приводить к ускорению окисления:
![]()
Образующийся комплекс неустойчив и распадается на конечные продукты реакции:
![]()

Соединения металлов переменной валентности участвуют в реакциях продолжения и обрыва цепей:
![]()

На глубоких стадиях окисления накапливаются спирты, кетоны, кислоты. Они взаимодействуют с катализатором и являются дополнительным источником свободных радикалов (разветвление цепи):

Схема процесса окисления углеводородов, содержащихся в топливах представлена ниже:

Накопление кислородсодержащих соединений в масле вредно сказывается на эксплуатационных свойствах.
Установлено, что по химической стабильности наилучшими свойствами обладают малоцикличные циклоалканы и арены, а также гибридные углеводороды с длинными боковыми цепями.
При окислении бензина первичным молекулярным промежуточным продуктом окисления является вторичный гидропероксид:

Свободная валентность радикала RO2· насыщается не только путем отрыва атома водорода от другой молекулы углеводорода, но и в результате изомеризации в основном в β- и γ-положениях к пероксидной группе:

Внутримолекулярные реакции приводят к образованию продуктов непосредственно из радикалов RO2·:

В процессе эксплуатации могут образоваться алкены, которые способны к реакциям окисления и полимеризации:

При действии на алкены гидроперсидов кислот, которые образуются при окислении алканов, получаются оксиды олефинов:

Алкены полимеризуются вначале с образованием олигомеров: димеров, тримеров, тетрамеров, которые в дальнейшем способны к реакциям дегидроциклизации. И из олигомеров и продуктов дегидроциклизации образуются смолистые и коксовые продукты. Это приводит к отложениям на деталях топливной и другой аппаратуры. Кислые продукты окисления приводят к коррозии металлической поверхности аппаратуры.
В настоящее время по ГОСТ 2084–77 вырабатывается пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для последних — по исследовательскому. В связи с увеличением доли легкового транспорта в общем объеме автомобильного парка наблюдается заметная тенденция снижения потребности в низкооктановых бензинах и увеличения потребления высокооктановых. Бензин А-72 практически не вырабатывается. В табл. 4.3 приведены свойства пяти марок автомобильных бензинов.
Параметры автомобильных бензинов, вырабатываемых по ГОСТ 2084–77, существенно отличаются от принятых международных норм, особенно в части экологических требований. В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их качества до уровня европейских стандартов разработан ГОСТ Р 51105–97 («Топлива для двигателей внутреннего сгорания»).
Наибольшая потребность существует в бензине А-92, который вырабатывается по ТУ 38.001165–97, хотя доля бензина А-76 в общем объеме производства остается очень высокой. Бензины А-80 и А-96 предназначены в основном для поставки на экспорт. Бензин АИ-98 с октановым числом 98 по исследовательскому методу производится по ТУ 38.401-58-122–95 и ТУ 38.401-58-127–95. Бензины А-76, А-80, АИ-91, А-92 и А-96 допускается вырабатывать с использованием этиловой жидкости. Малоэтилированный бензин АИ-91 с содержанием свинца 0,15 г/дм3 выпускается по отдельным техническим условиям (ТУ 38.401-58-86–94). При производстве бензинов АИ-95 и АИ-98 использование алкилсвинцовых антидетонаторов не допускается. В соответствии с ГОСТ Р 51105–97 будут вырабатываться только неэтилированные бензины (максимальное содержание свинца не более 0,01 г/дм3).
Свойства бензинов для экспорта (ТУ 38.001165–97) и бензина АИ-98 приведены в табл. 4.4.
В зависимости от октанового числа по исследовательскому методу установлены четыре марки бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95», «Супер-98» (табл. 4.5). Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования на грузовых автомобилях наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регуляр-91» предназначен для эксплуатации автомобилей взамен этилированного А-93. Автомобильные бензины «Премиум-95» и «Супер-98» полностью отвечают европейским требованиям, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных автомобилей, ввозимых в Россию.
С целью ускорения перехода на производство неэтилированных бензинов взамен этиловой жидкости допускается использование марганцевого антидетонатора в концентрации не более 50 мг Mn/дм3 для марки «Нормаль-80» и не более 18 мг Mn/дм3 для марки «Регуляр-91». В соответствии с европейскими требованиями по ограничению содержания бензола введен показатель «объемная доля бензола» — не более 5 %. Установлена норма по показателю «плотность при 15 °С». Ужесточена норма на массовую долю серы — до 0,05 %.
Для обеспечения нормальной эксплуатации автомобилей и рационального использования бензинов введено пять классов испаряемости для применения в различных климатических районах по ГОСТ 16350–80. Наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объеме, предусмотрено определение объема испарившегося бензина при заданной температуре 70, 100 и 180 °С. Введен показатель «индекс испаряемости». В ГОСТ Р 51105–97, наряду с отечественными, включены международные стандарты на методы испытаний (ISO, EN, ASTM). Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов и характеристики испаряемости по ГОСТ Р 51105–97 приведены в табл. 4.6.
Таблица 4.3
Характеристики автомобильных бензинов (ГОСТ 2084–77)
|
Показатели |
неэтилированный А-72 |
неэтилированный |
этилированный |
Неэтилированный |
||
|
А-76 |
АИ-91 |
АИ-93 |
АИ-95 |
|||
|
Детонационная стойкость: |
|
|
|
|
|
|
|
октановое число, не менее |
|
|
|
|
|
|
|
моторный метод |
72 |
76 |
76 |
82,5 |
85 |
85 |
|
исследовательский метод |
Не нормируется |
91 |
93 |
95 |
||
|
Массовое содержание свинца, г/дм3, не более |
0,013 |
0,013 |
0,17 |
0,013 |
0,013 |
0,013 |
|
Фракционный состав: |
|
|
|
|
|
|
|
температура начала перегонки бензина, °С, не ниже: |
|
|
|
|
|
|
|
летнего |
35 |
35 |
35 |
35 |
35 |
30 |
|
зимнего |
Не нормируется |
|||||
|
10 % бензина перегоняется при температуре, °С, не выше: |
|
|
|
|
|
|
|
летнего |
70 |
70 |
70 |
70 |
70 |
75 |
|
зимнего |
55 |
55 |
55 |
55 |
55 |
55 |
|
50 % бензина перегоняется при температуре, °С, не выше: |
|
|
|
|
|
|
|
летнего |
115 |
115 |
115 |
115 |
115 |
120 |
|
зимнего |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
105 |
|
90 % бензина перегоняется при температуре, °С, не выше: |
|
|
|
|
|
|
|
летнего |
180 |
180 |
180 |
180 |
180 |
180 |
|
зимнего |
160 |
160 |
160 |
160 |
160 |
160 |
|
конец кипения бензина, °С, |
|
|
|
|
|
|
|
летнего |
195 |
195 |
195 |
205 |
205 |
205 |
|
зимнего |
185 |
185 |
185 |
195 |
195 |
195 |
|
Остаток в колбе, %, не более |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
|
Остаток и потери, %, не более |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
|
Давление насыщенных паров |
|
|
|
|
|
|
|
летнего |
66,7 |
66,7 |
66,7 |
66,7 |
66,7 |
66,7 |
|
зимнего |
66,7–93,3 |
66,7–93,3 |
66,7–93,3 |
66,7–93,3 |
66,7–93,3 |
66,7–93,3 |
|
Кислотность, мг КОН/100см3, |
3,0 |
1,0 |
3,0 |
3,0 |
0,8 |
2,0 |
|
Содержание фактических смол, мг/100 см3, не более: |
|
|
|
|
|
|
|
на месте производства |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
|
на месте потребления |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
|
Индукционный период на месте производства бензина, мин, не менее |
600 |
1200 |
900 |
900 |
1200 |
900 |
|
Масса серы, %, не более |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
|
Цвет |
— |
— |
Желтый |
— |
— |
— |
Примечания:
1. Для бензинов всех марок: испытание на медной пластинке — выдерживают; содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды — отсутствие; плотность при 20 °C — не нормируется, определение обязательно.
2. Для городов и районов, а также предприятий, где главным санитарным врачом запрещено применение этилированных бензинов, предназначаются только неэтилированные.
3. Допускается вырабатывать бензин, предназначенный для применения в южных районах, со следующими показателями по фракционному составу: 10 % перегоняется при температуре не выше 75 °С; 50 % перегоняется при температуре не выше 120 °С.
4. Для бензинов, изготовленных с применением компонентов каталитического риформинга, допускаемая температура конца кипения не выше 205 °С — для летнего и не выше 195 °С — для зимнего.
Таблица 4.4
Характеристики автомобильных экспортных бензинов и АИ-98
|
Показатели |
А-80 |
А-92 |
А-96 |
АИ-98 |
|
Плотность, кг/м3, при температуре, |
|
|
|
|
|
20 °С |
755 |
770 |
770 |
Не нормируется. Определение обязательно |
|
15 °С |
Не нормируется |
|||
|
Детонационная стойкость: |
|
|
|
|
|
октановое число, не менее: |
|
|
|
|
|
исследовательский метод |
80 |
92 |
96 |
98 |
|
моторный метод |
76 |
83 |
85 |
88 |
|
Массовое содержание свинца, г/дм3, |
|
|
|
|
|
бензин этилированный |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
|
|
бензин неэтилированный |
0,013 |
0,013 |
0,013 |
0,013 |
|
Фракционный состав: |
|
|
|
|
|
температура начала перегонки |
35 |
35 |
35 |
— |
|
перегоняется при температуре, °С, |
|
|
|
|
|
10 % |
70 |
75 |
75 |
75 |
|
50 % |
120 |
120 |
120 |
120 |
|
90 % |
190 |
190 |
190 |
190 |
|
температура конца кипения, °С, |
215 |
215 |
215 |
215 |
|
остаток в колбе, %, не более |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
|
остаток и потери, %, не более |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
4,0 |
|
Давление насыщенных паров бензина, кПа (мм рт. ст.), не более |
79,9(600) |
79,9(600) |
79,9(600) |
79,9(600) |
|
Кислотность, мг КОН/100 см3, |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
|
Содержание фактических смол, |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
|
Индукционный период на месте производства бензина, мин, не менее |
600 |
600 |
600 |
600 |
|
Массовая доля серы, %, не более |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,1 |
|
Цвет |
Бесцветный или бледно-желтый |
— |
||
|
Докторская проба |
Отрицательная |
— |
||
|
Массовая доля меркаптановой серы, %, не более |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
— |
|
Содержание бензола, об. %, не более |
— |
— |
— |
5,0 |
|
Массовая доля МТБЭ, %, не более |
— |
— |
— |
12 |
Примечание.
1. Для бензинов всех марок: испытание на медной пластинке — выдерживает, содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды — отсутствие.
2. МТБЭ — метил-трет-бутиловый эфир.
Таблица 4.5
Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов по ГОСТ Р 51105–97
|
Показатели |
Нормаль-80 |
Регуляр-91 |
Премиум-95 |
Супер-98 |
Метод испытания |
|
Октановое число, не менее: |
|
|
|
|
|
|
моторный метод |
76,0 |
82,5 |
85,0 |
88,0 |
По ГОСТ 51 1–82 или |
|
исследовательский метод |
80,0 |
91,0 |
95,0 |
98,0 |
По ГОСТ 8226–82 или
ASTM D
2699–94, |
|
Содержание свинца, г/дм3, |
0,010 |
По ГОСТ 28828–90 или |
|||
|
Содержание марганца, мг/дм3, не более |
50 |
18 |
— |
— |
По п. 7.2 ГОСТ Р 51 105–97 и ASTM D 3831–94 |
|
Содержание фактических смол, мг /100 см3, не более |
5,0 |
По ГОСТ 1567–83 или |
|||
|
Индукционный период бензина, мин, не менее |
360 |
По ГОСТ 4039–88 или
|
|||
|
Массовая доля серы, %, не более |
0,05 |
По ГОСТ Р 50442–92 или
ASTM D
1266–91,
ASTM D 2622–94,
ASTM D 4294–90,
|
|||
|
Объемная доля бензола, %, не более |
5 |
По ГОСТ 29040–90 или
ASTM D 4420–94,
|
|||
|
Испытание на медной пластине |
Выдерживает, класс 1 |
По ГОСТ 6321 –92 или |
|||
|
Внешний вид |
Чистый, прозрачный |
По п. 7.3 ГОСТ Р 51 105–97 |
|||
|
Плотность при 15 °С, кг/м3 |
700–750 |
725–780 |
725–780 |
725–780 |
По ГОСТ Р 51 069–97 или
ASTM D
1298–90, |
Примечания:
1. Содержание марганца определяют только для бензинов с марганцевым антидетонатором (МЦТМ).
2. Автомобильные бензины, предназначенные для длительного хранения (5 лет) в Госрезерве и Министерстве обороны, должны иметь индукционный период не менее 1200 мин.
Таблица 4.6
Характеристики испаряемости бензинов всех марок
|
Показатели |
Класс |
Метод испытания |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
Давление насыщенных паров бензина, кПа |
35–70 |
45–80 |
55–90 |
60–95 |
80–100 |
По ГОСТ 1756–52 или ГОСТ 28781–90, |
|
Фракционный состав: |
|
|
|
|
|
По ГОСТ 2177–82 или
ASTM D 86–95, |
|
температура начала |
35 |
35 |
Не нормируется |
|||
|
пределы перегонки, °С, не выше: |
|
|
|
|
|
|
|
10 % |
75 |
70 |
65 |
60 |
55 |
|
|
50 % |
120 |
115 |
110 |
105 |
100 |
|
|
90 % |
190 |
185 |
180 |
170 |
160 |
|
|
конец кипения, °С, |
215 |
|||||
|
объемная доля остатка в колбе, % |
2 |
|||||
|
остаток и потери, % |
4 |
|||||
|
объем испарившегося бензина, %, при температуре: |
|
|
|
|
|
По ГОСТ 2177–82 или
ASTM D 86–95, |
|
70 °С |
10–45 |
15–45 |
15–47 |
15–50 |
15–50 |
|
|
100 °С |
35–65 |
40–70 |
40–70 |
40–70 |
40–70 |
|
|
180 °С, не менее |
85 |
85 |
85 |
85 |
85 |
|
|
Индекс испаряемости, не более |
900 |
1000 |
1100 |
1200 |
1300 |
По п. 7.4 EN 228 |
Для регионов с высокой плотностью автомобильного транспорта разработан ряд технических условий на бензины автомобильные неэтилированные с улучшенными экологическими показателями:
«Городские» (ТУ 38.401-58-171–96),
«ЯрМарка» (ТУ 38.301-25-41–97) и др.
ТУ 38.401-58-171–96 распространяются на автомобильные бензины, вырабатываемые ОАО «Московский НПЗ», TУ 38.301-25-41–97 — на бензины, вырабатываемые ОАО «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез». По сравнению с ГОСТ Р 51105–97, в этих технических условиях установлены более жесткие нормы по содержанию бензола, предусмотрено нормирование ароматических углеводородов и добавление моющих присадок. Требования ТУ на бензины с улучшенными экологическими свойствами приведены в табл. 4.7.
Компонентный состав бензина зависит, в основном, от его марки и определяется набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе.
Базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов являются обычно бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. Бензины каталитического риформинга характеризуются низким содержанием серы, в их составе практически отсутствуют олефины, поэтому они высокостабильны при хранении. Однако повышенное содержание в них ароматических углеродородов (20–40 %) с экологической точки зрения является лимитирующим фактором (табл. 4.8).
При производстве высокооктановых бензинов используются алкилбензин, изооктан, изопентан и толуол. Бензины АИ-95 и АИ-98 обычно получают с добавлением кислородсодержащих компонентов: метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с трет-бутанолом, получившей название фэтерол. Введение МТБЭ в бензин позволяет повысить полноту его сгорания и равномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. Максимально допустимая концентрация МТБЭ в бензинах составляет 15 % из-за его относительно низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинам.
Физико-химические свойства компонентов, используемых для приготовления товарных автобензинов, приведены в табл. 4.9.
Для достижения требуемого уровня детонационных свойств этилированных бензинов к ним добавляют этиловую жидкость (до 0,15 г свинца/дм3 бензина). К бензинам вторичных процессов, содержащим непредельные углеводороды, для их стабилизации и обеспечения требований по индукционному периоду разрешается добавлять антиокислители Агидол–1 или Агидол–12. В целях обеспечения безопасности в обращении и для маркировки этилированные бензины должны быть окрашены. Бензин А-76 окрашивается в желтый цвет жирорастворимым желтым красителем К, бензин АИ-91 — в оранжево-красный цвет жирорастворимым темно-красным красителем Ж. Этилированные бензины, предназначенные для экспорта, не окрашиваются.
Примерные компонентные составы автомобильных бензинов различных марок приведены в табл. 4.10.
Таблица 4.7
Характеристики бензинов с улучшенными экологическими показателями
|
Показатели |
АИ-ВОЭК |
АИ-92ЭК |
АИ-95ЭК |
АИ-9ВЭК |
ЯрМарка 92 Е |
ЯрМарка 95 Е |
|
ТУ 38.401-58-171–96 |
ТУ 38.301-25-41–97 |
|||||
|
Октановое число, не менее, по методу: |
|
|
|
|
|
|
|
моторному |
76,0 |
83,0 |
85,0 |
88,0 |
83,0 |
85,0 |
|
исследовательскому |
80,0 |
92,0 |
95,0 |
98,0 |
92,0 |
95,0 |
|
Содержание свинца, г/дм3, не более |
0,010 |
0,010 |
0,010 |
0,010 |
0,010 |
0,010 |
|
Фракционный состав: |
|
|
|
|
|
|
|
объем испарившегося бензина, %, при температуре: |
|
|
|
|
|
|
|
70 °С |
10–50 |
15–50 |
15–50 |
15–50 |
15–50 |
15–50 |
|
100 °С |
35–70 |
40–70 |
40–70 |
40–70 |
40–70 |
40–70 |
|
180 °С |
≥85 |
≥85 |
≥85 |
≥85 |
≥85 |
≥85 |
|
конец кипения бензина, °С, не выше |
215 |
215 |
215 |
215 |
215 |
215 |
|
остаток в колбе, об. %, не более |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
|
Давление насыщенных паров бензина, кПа: |
|
|
|
|
|
|
|
летний период с 1 апреля по 1 октября |
35–70 |
35–70 |
35–70 |
35–70 |
35–70 |
35–70 |
|
зимний период с 1 октября по 1 апреля |
— |
— |
— |
— |
60–100 |
60–100 |
|
Индекс паровой пробки, не более: |
|
|
|
|
|
|
|
летний период |
950 |
950 |
950 |
950 |
950 |
950 |
|
зимний период |
1250 |
1250 |
1250 |
1250 |
1250 |
1250 |
|
Содержание фактических смол, мг/100 см3, на месте производства, не более |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
|
Объемная доля, %, |
|
|
|
|
|
|
|
ароматических |
— |
— |
— |
— |
45 |
45 |
|
в том числе бензола |
3 |
3 |
5 |
5 |
3 |
3 |
|
Индукционный период бензина на месте производства, мин, не менее |
360 |
360 |
360 |
360 |
360 |
360 |
|
Массовая доля серы, %, не более |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
|
Плотность при 20 °С, кг/м3, не более |
780 |
780 |
780 |
780 |
780 |
780 |
Примечание. Для бензинов всех марок: испытание на медной пластинке — выдерживает; содержание высоко-растворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды — отсутствие.
Таблица 4.8
Компонентный состав бензинового фонда, об. %
|
Компонент |
США |
Западная |
Россия |
|
Бутаны |
5,5 |
5,7 |
5,7 |
|
Бензин каталитического риформинга |
34,6 |
46,9 |
52,8 |
|
Бензин каталитического крекинга |
36,1 |
27,1 |
9,6 |
|
Изомеризат |
4,7 |
5,0 |
1,5 |
|
Алкилат |
13,0 |
5,9 |
0,3 |
|
Прямогонный бензин |
4,0 |
7,6 |
25,2 |
|
Бензин коксования |
— |
— |
4,9 |
|
Оксигенаты |
2,1 |
1,8 |
0,2 |
Примечание. Общий бензиновый фонд, млн т/год: Россия — 30; США — 325; Западная Европа — 125.
Таблица 4.9
Характеристики компонентов товарных автомобильных бензинов
|
Показатели |
Бензин |
Бензин |
Алкилбензин |
Ксилольная фракция |
|
Детонационная стойкость |
|
|
|
|
|
октановое число по методу: |
|
|
|
|
|
исследовательскому |
91–99 |
91–93 |
91–94 |
100–108 |
|
моторному |
82–90 |
80–82 |
90–93 |
90–99 |
|
Фракционный состав: |
|
|
|
|
|
температура начала перегонки бензина, °С |
35–50 |
30–45 |
30–45 |
100–110 |
|
пределы перегонки, °С: |
|
|
|
|
|
10 % |
60–70 |
52–75 |
66–75 |
120–126 |
|
50 % |
110–120 |
97–120 |
105–110 |
130–140 |
|
90 % |
160–180 |
165–185 |
115–130 |
150–160 |
|
конец кипения бензина, °С |
195–215 |
205–215 |
170–190 |
175–205 |
|
Массовая доля серы, % |
0,01–0,02 |
0,03–0,08 |
0,005–0,02 |
— |
|
Испытание на медной пластинке |
Выдерживает |
|||
|
Плотность при 20 °С, кг/м3 |
770–780 |
725–750 |
690–700 |
835–850 |
Таблица 4.10
Средние компонентные составы автомобильных бензинов
|
Компонент |
А-76 |
А-76* |
АИ-91 |
A-92 |
А-92* |
АИ-95 |
АИ-98 |
|
Бензин каталитического риформинга: |
|
|
|
|
|
|
|
|
мягкого режима |
40–80 |
70–60 |
60–90 |
60–88 |
50–100 |
|
|
|
жесткого режима |
— |
— |
40–100 |
40–100 |
10–40 |
45–90 |
25–88 |
|
Ксилольная фракция |
— |
— |
10–20 |
10–30 |
— |
20–40 |
20–40 |
|
Бензин каталитического крекинга |
20–80 |
10–60 |
10–85 |
10–85 |
10–85 |
10–50 |
10–20 |
|
Бензин прямой перегонки |
20–60 |
40–100 |
10–20 |
10–20 |
10–80 |
— |
— |
|
Алкилбензин |
— |
— |
5–20 |
5–20 |
— |
10–35 |
15–50 |
|
Бутаны + изопентан |
1–7 |
1–5 |
1–10 |
1–10 |
1–7 |
1–10 |
1–10 |
|
Газовый бензин |
5–10 |
5–10 |
5–10 |
5–10 |
5–10 |
— |
— |
|
Толуол |
— |
— |
0–7 |
0–10 |
— |
8–15 |
10–15 |
|
Бензин коксования |
1–5 |
5–10 |
— |
— |
— |
— |
— |
|
Гидростабилизированный бензин пиролиза |
10–35 |
10–20 |
10–30 |
10–30 |
10–30 |
10–20 |
10–20 |
|
МТБЭ |
≤8 |
— |
5–12 |
5–12 |
— |
10–15 |
10–15 |
* Этилированный.