Бензин

Бензи́н — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от +33 до +205 °C (в зависимости от примесей). Плотность около 0,71…0,76 г/см³. Теплотворная способность около 10 600 ккал/кг (44,4 МДж/кг, 32,7 МДж/литр). Температура замерзания около −60 °C в случае использования специальных присадок.

Бензины используются в качестве моторного топлива и сырья в промышленном органическом синтезе.

Этимология

Данное слово французского происхождения (фр. Benzine) и означает «бензол». Последний является самостоятельным веществом, хотя и входит в состав бензина.

Получение

Получение базовых бензинов

Прямогонные бензины

Долгое время бензин получали путём ректификации (перегонки) и отбора фракций нефти, выкипающих в определённых температурных пределах (до 100 °C — бензин I сорта, до 110 °C — бензин специальный, до 130 °C — бензин II сорта). Однако общим свойством этих бензинов является низкое октановое число. Вообще получение прямогонных бензинов с октановым числом выше 65 по моторному методу редко и возможно лишь из нефти Азербайджана, Средней Азии, Краснодарского края и Сахалина. Однако даже для дистиллятов из этих нефтей характерно резкое понижение октанового числа с ростом температуры конца отбора. Поэтому всю бензиновую фракцию (конец кипения 180 °C) используют редко. Для нефтей Урало-Волжского бассейна, Казахстана, а также месторождений Западной Сибири характерно преобладание нормальных парафиновых углеводородов, поэтому прямогонные бензины из них характеризуются низкими октановыми числами. Это побудило нефтепереработчиков ещё в 1930-е годы отбирать фракцию до 90-95 °C, чтобы в неё не попадал н-гептан, либо включать в отбор более тяжёлые фракции с их последующей чёткой ректификацией для удаления нормальных парафинов. Подобная «денормализация» прямогонных бензинов позволяет довести октановое число до 74-76 пунктов с существенным, однако, снижением выхода целевого продукта. В настоящее время из нефтей отгоняют фракцию НК-180 °C, которую потом вторично делят на фракции НК-62 °C или НК-85 °C. Эти последние дистилляты используют как компоненты товарных бензинов либо направляют на облагораживание (изомеризацию).

Алкил-бензин

Алкил-бензин представляет собой смесь изомеров углеводородов С₇ и С₈ и получается в процессе алкилирования изобутана бутиленами. Алкил-бензин широко используется как компонент автомобильных и авиационных бензинов и обладает высоким ОЧИМ 90-93. Алкил-бензин можно получать, вовлекая в сырьё алкилирования пропилен и амилены.

Лидером по производству алкил-бензина являются США (более 40 млн т/год). В России производится менее 1 млн т/год алкил-бензина, что объясняется отсутствием ресурсов бутан-бутиленовой фракции, которую получают в процессе каталитического крекинга, не получившего широкого распространения в России. Кроме того, сам процесс алкилирования в России технически устарел и стал малоэффективным, что повлекло сжигание избытка сырья.

В первой половине XX века для повышения октанового числа начали применять крекинг и риформинг, которые преобразуют линейные цепочки нормальных алканов — основной составляющей прямогонного бензина — в разветвлённые алканы и ароматические соединения соответственно.

Применение

В конце XIX века единственным способом применения бензина было использование его в качестве антисептического средства, средства для чистки (например, тонких кружев) и топлива для примусов (использование керосина в качестве топлива для примусов было категорически запрещено ввиду пожарной опасности, с этой целью ограничивалась снизу температура кипения керосина). В основном из нефти отгоняли только керосин, а всё остальное утилизировали. После появления двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто, бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки. Однако по мере распространения дизельных двигателей на первый план стало выходить дизельное топливо, благодаря более высокому КПД.

Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производстве парафина, как растворитель, как горючий материал, сырьё для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС).

Разновидности бензина

Автомобильные бензины

В России автомобильные бензины выпускаются по ГОСТ 2084-77, ГОСТ Р 51105-97 и ГОСТ Р 51866-2002, а также по ТУ 0251-001-12150839-2015 «Бензин АИ 92, 95 (Альтернативный)».

Автомобильные бензины подразделяются на летние и зимние (в зимних бензинах содержится больше низкокипящих углеводородов).

Основные марки автомобильных бензинов по ГОСТ 32513-2013:

АИ-80 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 80.
АИ-92 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 92; для двигателей со степенью сжатия до 10.5.
АИ-95 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 95; для двигателей со степенью сжатия 10.5-12.
АИ-98 — с октановым числом по исследовательскому методу не менее 98; для двигателей со степенью сжатия 12-14.
АИ-100, 101, 102 — с октановым числом по исследовательскому методу соответственно не менее 100, 101, 102. Выпускаются по СТ.

Авиационные бензины

Авиационный бензин отличается от автомобильного более высокими требованиями к качеству, обычно содержит тетраэтилсвинец и имеет более высокое октановое число (что характеризует его детонационную стойкость н бедной смеси) и подразделяется по «сортности» (что характеризует его детонационную стойкость на богатой смеси).

Для авиабензина основными показателями качества являются:

детонационная стойкость (определяет пригодность бензина к применению в двигателях с высокой степенью сжатия рабочей смеси без возникновения детонационного сгорания);
фракционный состав (говорит об испаряемости бензина, что необходимо для определения его способности к образованию рабочей топливовоздушной смеси; характеризуется диапазонами температур выкипания (40—180 °С) и давлений насыщенных паров (29—48 кПа));
химическая стабильность (способность противостоять изменениям химического состава при хранении, транспортировке и применении).

Основной способ производства авиационных бензинов — прямая перегонка нефти, каталитический крекинг или риформинг без добавки или с добавкой высококачественных компонентов, этиловой жидкости и различных присадок.

Классификация авиационных бензинов основывается на их антидетонационных свойствах, выраженных в октановых числах и в единицах сортности. Сорта российских авиационных бензинов маркируются по ГОСТ 1012-72, как правило, дробью: в числителе — октановое число или сортность на бедной смеси, в знаменателе — сортность на богатой смеси, например, Б-91/115 и Б-95/130. Встречается маркировка авиационных бензинов и по одним октановым числам, например, Б-70 (изготовляется по ТУ 38.101913-82) и Б-92 (изготовляется по ТУ 38.401-58-47-92.

Бензины Б-91/115, Б-95/130 и Б-92 этилированные, а бензин Б-70 — нет (он используется в основном как растворитель).

Бензины-растворители

Нашли применение узкие легкокипящие продукты каталитического риформинга (Нефрас С2-80/120 по ГОСТ 26377-84, бензин-растворитель для резиновой промышленности БР-2 по ГОСТ 443-76) или прямой перегонки малосернистой нефти (Нефрас С3-80/120 по ГОСТ 26377-84, бензин-растворитель для резиновой промышленности БР-1 «Галоша» по ГОСТ 443-76) в качестве растворителя для приготовления резиновых клеев, (Нефрас С-50/170) при производстве печатных красок, мастик; для обезжиривания электрооборудования, тканей, кожи, поверхностей металлов перед нанесением металлических покрытий; для промывки подшипников, арматуры перед консервацией, в производстве искусственного меха; для изготовления быстросохнущих масляных красок и электроизоляционных лаков; для извлечения канифоли из древесины, приготовления спирто-бензиновой смеси для промывки печатных плат в электротехническом производстве.

Экстракционные бензины прямой перегонки малосернистой нефти (Нефрас С3-70/95) применяются для экстракции растительных масел, извлечения жира из костей, никотина из махорочного листа, как растворитель в резиновой и лакокрасочной промышленности.

Малосернистый деароматизированный экстракционный бензин (Нефрас С2-70/85) применяется для выработки масел в районах с жарким климатом (высокой испаряемостью).

Получаемый из рафината каталитического риформинга бензин растворитель (Нефрас С3-105/130), содержащий в основном парафиновые углеводороды линейного и изомерного строения, производится специально для лесохимической промышленности и применяется для извлечения канифоли из древесной щепы, иногда при приготовлении резиновых клеев и лаковых рецептур типографских красок.

Узкую фракцию прямой перегонки (температура кипения 110—185 °C) (озокеритовый растворитель) применяют для экстракции озокерита из руд.

Широкое применение получил Нефрас С 50/170 по ГОСТ 8505-80 (широкая фракция прямой перегонки малосернистой нефти или рафината каталитического риформинга) в качестве растворителя при производстве искусственных кож, для химической чистки тканей, промывки деталей перед ремонтом, для смывания с деталей противокоррозийных покрытий и др.

Ксилольный рафинат каталитического риформинга и толуола с содержанием ароматики до 30 % — Нефрас САР применяется при производстве монолитных конденсаторов.

Особенно распространён бензин-растворитель для лакокрасочной промышленности — Уайт-спирит; он же — Нефрас С4-155/200 узкой фракции прямой перегонки сернистой нефти, близок по свойствам и применяется так же, как и уайт-спирит, однако содержит больше серы и имеет более резкий запах.

В народе бензины-растворители бытового применения часто называют «Галоша», путая и смешивая наименование продуктов Нефрас С2-80/120 и Нефрас С3-80/120, схожего по составу с БР1, имевшего товарное наименование «Галоша».

Нафта (бензины для нефтехимии)

Лигроин (иначе — нафта) представляет собой фракцию нефти с пределами выкипания до 180 градусов Цельсия, состоит преимущественно из нормальных парафинов С5-С9. Получают прямой перегонкой нефти с добавлением небольшого количества вторичных фракций. Применяется как сырьё пиролиза для получения этилена на нефтехимических предприятиях, для блендинга и для экспорта.