Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Цель работы: изучить компонентный состав автомобильных бензинов различных марок.
Задачи:
- рассчитать октановые числа автомобильных бензинов марок АИ-92, АИ-95 и АИ-98;
- рассчитать количество ароматических углеводородов в бензинах и сравнить со значением из ГОСТ 32513-2013;
- рассмотреть, как будет влиять изменения соотношений компонентов бензинов на октановое число;
- ответить на контрольные вопросы.
2.2 Теоретическая часть
По составу автомобильные бензины представляют смесь компонентов, получаемых в результате различных технологических процессов: прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, каталитического крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля, изомеризации прямогонных фракций, алкилирования, ароматизации термического крекинга, висбрекинга, замедленного коксования.
| Таблица 2.1 – Характеристика компонентов, используемых при производстве бензинов |
| Компоненты |
Достоинства |
Недостатки |
| Фракция кат. крекинга |
Хорошие антидетонационные свойства |
Высокая концентрация аренов и алкенов |
| Фракция кат. риформинга |
Хорошие антидетонационные свойства |
Высокая концентрация аренов, особенно бензола |
| МТБЭ |
Хорошие антидетонационные свойства: отсутствие аренов и серы |
Низкая температура кипения, загрязнение водоёмов |
| Алкилат |
Хорошие антидетонационные свойства: практическое отсутствие аренов и серы |
|
| Изомеризат |
Хорошие антидетонационные свойства, низкая чувствительность |
Высокое давление насыщенных паров. Высокая стоимость. |
Основная масса автомобильных бензинов в России вырабатывается по ГОСТ 32513-2013 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия» (таблица 2.2).
| Таблица 2.2 – Некоторые показатели бензинов по ГОСТ 32513-2013 |
|
| Наименование показателя |
Значение для марки |
|
| АИ-92 |
АИ-95 |
АИ-98 |
|
| 1. Октановое число, не менее: |
|
|
|
|
| — по исследовательскому методу |
92 |
95 |
98 |
|
| — по моторному методу |
83 |
85 |
88 |
|
| 2. Массовая доля серы, мг/кг, не более, для экологического класса К5 |
10 |
|
| 3. Объемная доля углеводородов, %, не более, для экологического класса К5: |
|
|
| — олефиновых |
18 |
|
| — ароматических |
35 |
|
| 4. Объемная доля бензола, %, не более, для экологического класса К5 |
1 |
|
Бензины характеризуются в основном общими показателями качества, определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства, такими как детонационная стойкость и октановое число, химическая и физическая стабильность, содержание серы, испаряемость, фракционный состав и другие.
Детонация – это аномальное сгорание, часто приводящее к слышимому стуку, вызываемому самовоспламенением топливно-воздушной смеси.
Наиболее важным показателем, характеризующим качество бензина, является его детонационная стойкость. Это способность бензина сгорать в двигателе внутреннего сгорания с воспламенением от искры без детонации.
Октановое число – показатель детонационной стойкости топлива, которое численно равно процентному содержанию изооктана в эталонной смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна испытуемому бензину в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя.
Оценка детонационной стойкости бензинов проводится на стандартном одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия УИТ-65 в двух режимах. В жестком режиме частота вращения коленчатого вала двигателя равна 900 об./мин., такой метод называют моторным. В мягком режиме частота вращения коленчатого вала двигателя равна 600 об./мин., такой метод называют исследовательским.
Экологические требования, предъявляемые к бензинам, выдвигаются на первое место в мире среди других требований. Это связано с бурным ростом автомобильного транспорта в развитых странах, что привело к сильному загрязнению окружающей среды, а именно, воздушного бассейна вредными выбросами отработавших газов.
Снижение содержания серы и ароматических углеводородов, в том числе бензола является важной мерой, направленной на уменьшение вредных выбросов и повышение эффективности работы нейтрализаторов в процессе эксплуатации.
2.3 Расчётная часть
При составлении рецептуры товарных автомобильных бензинов должно соблюдаться следующие условие:
xсм=x1g1 + x2g2 +…+ xngn ,(2.1)
где
xсм – октановое число смеси;
x1, x2, xn – октановое число компонентов смеси;
g1, g2, gn – доли масс, %.
Варианты для расчёта представлены в приложении Б.
| Таблица 2.3 – Исходные данные |
| Компонент |
Октановое число |
Содержание аром, % |
| Бензин кат. риформинга |
96,6 |
55 |
| Бензин кат. крекинга |
82,6 |
10 |
| МТБЭ |
117 |
0 |
| Алкилат |
92 |
0 |
| Изомеризат |
82 |
0 |
Рассмотрим расчёт на примере бензина АИ-92.
Состав:
- бензин каталитического крекинга с ОЧ – 82,6, взяли 32 %;
- бензин каталитического риформинга жесткого режима с ОЧ – 96,6, взяли 48 %;
- МТБЭ с ОЧ – 117, взяли 7 %;
- алкилат с ОЧ – 92, взяли 4 %;
- изомеризат с ОЧ – 82, взяли 9 %.
Смешение компонентов произвели согласно уравнению:
xсм = 96,6 ∙ 0,48 + 82,6 ∙ 0,32 + 117 ∙ 0,07 + 92 ∙ 0,04 + 82 ∙ 0,09 = 92,05.
Согласно ГОСТ 32513-2013 полученный бензин соответствует марке АИ-92 по показателю октанового числа по исследовательскому методу не менее 92 пунктов.
2.4 Контрольные вопросы
- Дайте краткую характеристику назначения процесса, сырья и продуктов: каталитического риформинга, изомеризации, каталитического крекинга, алкилирования, производства МТБЭ.
- Чем отличаются разные марки бензина с точки зрения состава?
- Почему нежелательно наличие в автомобильных бензинах ароматических углеводородов?
- Что будет, если автомобиль заправить бензином АИ-92 вместо нужного АИ-95, который рекомендован для автомобиля?
