Бензин: состав, свойства и применение¶

Бензин — горючая летучая жидкость, представляющая собой сложную смесь углеводородов с числом атомов углерода от C4 до C12, получаемую преимущественно переработкой нефти. Относится к классу легких нефтепродуктов; используется как моторное топливо и как растворитель. Температура кипения бензиновой фракции находится в диапазоне примерно 30–205 °C, плотность при 20 °C — 720–775 кг/м³.

¶Состав

Бензин не является индивидуальным веществом — это смесь, в состав которой входят сотни компонентов. Основу составляют:

• Алифатические (парафиновые) углеводороды — нормальные и разветвлённые алканы (пентан, гексан, гептан, изооктан и другие), а также циклоалканы (циклопентан, метилциклопентан, циклогексан).
• Ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, этилбензол (суммарно обозначаемые как БТЕК).
• Олефиновые (алкеновые) углеводороды — присутствуют в небольших количествах, особенно в продуктах каталитического крекинга.

Отдельные компоненты, такие как изооктан (2,2,4-триметилпентан) и н-гептан, приняты в качестве эталонов для определения октанового числа: первый соответствует числу 100, второй — 0.

¶Неуглеводородные компоненты

В сыром бензине присутствуют сернистые соединения (меркаптаны, сульфиды), азотистые и кислородсодержащие примеси, а также вода и механические загрязнения. Содержание серы в товарных бензинах строго ограничено нормативами — в России по стандарту Евро-5 оно не должно превышать 10 мг/кг.

¶Этилированные бензины

В СССР и ряде стран для повышения октанового числа широко применялся тетраэтилсвинец Pb(C₂H₅)₄. В России производство и применение этилированных бензинов запрещено с 2003 года, в США — с 1996 года для автомобилей, с 2011 года — полностью.

¶Классификация

По способу получения бензины подразделяются на:

По назначению в России действует классификация по ГОСТ 32513-2013: автомобильные бензины марок АИ-92, АИ-95, АИ-98, АИ-100-ЭКО, АИ-100-К5. Буква «И» означает «искусственный», цифра — октановое число по моторному методу.

¶Получение

Основной промышленный способ — перегонка (ректификация) нефти. При нагреве до 350–380 °C и атмосферном давлении нефть разделяется на фракции, одна из которых — бензиновая — отбирается в интервале кипения 30–205 °C. Доля прямогонного бензина в сырой нефти невелика (обычно 4–10 %), поэтому для увеличения выхода применяются процессы конверсии:

• Каталитический крекинг — разложение мазута на катализаторе (чаще цеолитном) при 450–550 °C.
• Риформинг — повышение октанового числа прямогонного бензина за счёт превращения парафинов в ароматические углеводороды.
• Алкилирование — объединение лёгких олефинов с изопарафинами.
• Изомеризация — перевод нормальных парафинов в разветвлённые изомеры.

Полученные потоки смешиваются в определённых пропорциях, подвергаются очистке от сернистых соединений (гидроочистка) и компаундированию с присадками — антиокислительными, антикоррозийными, детонационными и другими.

¶Свойства и характеристики

Ключевые параметры, регламентируемые стандартами:

• Октановое число — мера антидетонационных свойств; определяется моторным (М), исследовательским (И) или сочетанным (RON+MON)/2 методами.
• Фракционный состав — температуры начала (не ниже 35 °C) и конца (не выше 205 °C) кипения.
• Давление насыщенных паров — определяется по методу Рейда; регулируется сезоном (летние и зимние бензины).
• Содержание серы, бензола, олефинов — ограничено экологическими классами К5 (эквивалент Евро-5) и К6.
• Смолистые вещества и йодное число — показатели чистоты.

¶Применение

Основная область применения — топливо для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием. В России бензин также используется как растворитель в лакокрасочной промышленности, для обезжиривания поверхностей и в бытовой химии. Отдельные узкие специальные марки применяются в авиации (авиабензин Б-70, Б-91/115).

¶Хранение и обращение

Бензин относится к III классу опасности (умеренно опасные вещества). Обладает низкой температурой вспышки (от −40 °C и ниже), образует взрывоопасные паровоздушные смеси с концентрацией 1,4–7,6 % по объёму. Хранится в закрытых металлических резервуарах, транспортируется трубопроводным, железнодорожным и автомобильным транспортом. Испарения бензина являются одним из источников фотохимического смога в городах.

¶Историческая справка

Термин «бензин» происходит от слова «бензол», которое в свою очередь связано с газовым бензином — продуктом переработки каменноугольного газа. В XIX веке бензин получали из сланцев и каменного угля; с развитием нефтедобычи в конце столетия основным источником стала сырая нефть. В России первые нефтеперегонные заводы были построены в 1860-х годах на Кавказе (Баку, Моздок).

Источники:

• ГОСТ 32513-2013 «Топливо автомобильное. Требования»
• В.Ф. Озеров «Технология переработки нефти и газа»
• Л.Н. Фадеев «Нефть и нефтепереработка»
• Справочник «Нефтепродукты. Состав и свойства»
• «Нефть и газ» (журнал), обзорные статьи по нефтепереработке