Бензин и его свойства: Физические свойства бензина | ЭНЕРГИЯ / Сеть АЗС в Новосибирске — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Содержание

Бензин

АВТОМОБИЛЬНЫЕ БЕНЗИНЫ

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;
иметь хорошие антидетонационные характеристики и др.
в последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план.

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 — 1:14 — т.

е. создать рабочую смесь. К физико-химическим показателям, от которых зависит испаряемость бензинов, относят давление насыщенных паров, фракционный состав, скрытую теплоту испарения, коэффициент диффузии паров, вязкость, поверхностное натяжение, теплоемкость, плотность. Из перечисленных показателей важнейшими, определяющими испаряемость бензинов, являются давление насыщенных паров и фракционный состав. По вязкости, поверхностному натяжению, скрытой теплоте испарения, коэффициенту диффузии паров, теплоемкости бензины разного состава сравнительно мало различаются между собой, и эти различия нивелируются конструктивными особенностями двигателей. Давление насыщенных паров и фракционный состав являются функциями состава бензина, и эти показатели могут существенно различаться для разных бензинов. Эти два параметра определяют пусковые свойства бензинов, их склонность к образованию паровых пробок, физическую стабильность.

Давление насыщенных паров

Давление насыщенных паров зависит от температуры и от соотношения паровой и жидкой фаз и уменьшается с уменьшением температуры и увеличением отношения паровой фазы к жидкой. В лабораторных условиях давление насыщенных паров определяют при температуре 37,8°С и соотношении паровой и жидкой фаз (3,8-4,2):1 в «Бомбе Рейда» (ГОСТ 1756-52) или аппарате с механическим диспергированием типа «Вихрь» (ГОСТ 28781-90).

Фракционный состав

Фракционный состав бензинов определяют перегонкой на специальном приборе, при этом отмечают температуру начала перегонки, температуру выпаривания 10, 50, 90 % и конца кипения, или объем выпаривания при 70, 100 и 180°С. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров бензинов определяются конструкцией автомобильного двигателя и климатическими условиями его эксплуатации.

1. С одной стороны, необходимо обеспечить запуск двигателя при низких температурах, с другой стороны — предотвратить нарушения в работе двигателя, связанные с образованием паровых пробок при высоких температурах. Пусковые свойства бензина зависят от содержания в нем легких фракций, которое может быть определено по давлению насыщенных паров и температуре перегонки 10 % или объему легких фракций, выкипающих при температуре до 70°С. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем больше легких фракций требуется для запуска двигателя. Однако чрезмерное содержание низкокипящих фракций в составе бензинов может вызвать неполадки в работе прогретого двигателя, связанные с образованием паровых пробок в системе топливоподачи. Причиной образования паровых пробок в автомобильном двигателе является интенсивное испарение топлива вследствие его перегрева. В условиях жаркого климата это явление может иметь массовый характер. Образование паровых пробок зависит от испаряемости бензина, температуры и конструкции двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, ниже температуры начала кипения и перегонки 10 % и больше объем фракции, выкипающей при температуре до 70 °С, тем больше его склонность к образованию паровых пробок.

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.

2. От фракционного состава зависят такие показатели как скорость прогрева двигателя, его приемистость, износ цилиндро-поршневой группы. Приемистость — способность бензинов к повышению детонационной стойкости при добавлении антидетонаторов. Наиболее существенное влияние на скорость прогрева двигателя и его приемистость оказывает температура перегонки 50 % бензина. Температура выкипания 90 % бензина также влияет на эти характеристики, но в меньшей степени. Скорость прогрева двигателя, его приемистость зависят и от температуры окружающего воздуха. Чем ниже температура воздуха, тем ниже должна быть температура перегонки 50 % бензина для обеспечения быстрого прогрева и хорошей приемистости двигателя. При понижении температуры это влияние усиливается. Поэтому нормы на этот показатель также зависят от температурных условий эксплуатации и различаются по сезону и климатическим зонам.

3. Для нормальной работы двигателя большое значение имеет полнота испарения топлива, которая характеризуется температурой перегонки 90 % бензина и температурой конца кипения.

При неполном испарении бензина во впускной системе часть его может поступать в камеру сгорания в жидком виде, смывая масло со стенок цилиндров. Жидкая пленка через зазоры поршневых колец может проникать в картер, при этом происходит разжижение масла. Это приводит к повышенным износам и отрицательно влияет на мощность и экономичность работы двигателя. Снижение температуры конца кипения бензинов может повысить их эксплуатационные свойства, однако это снижает ресурс бензинов. Температура конца кипения (tк.к.) бензинов также характеризует полноту сгорания бензинов и равномерность распределения рабочей смеси по цилиндрам двигателя; при tк.к. выше 220 оС происходит неполное сгорание бензинов, повышается его расход, а также увеличивается износ двигателя, снижаются его экономичность и мощность.

Как было указано выше, требования к испаряемости автомобильных бензинов в значительной мере зависят от температурных условий их применения. С учетом климатических особенностей нашей страны автомобильные бензины по фракционному составу и давлению насыщенных паров подразделяют на два вида: зимний и летний.

Для обеспечения нормальной эксплуатации автомобилей и рационального использования бензинов введено пять классов испаряемости для применения в различных климатических районах. Наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объеме предусмотрено определение объема испарившегося бензина при заданной температуре 70, 100 и 180 °С (табл. 2).

Таблица 2

Характеристики испаряемости бензинов всех марок

Показатели	Класс
Показатели	1	2	3	4	5
1. Давление насыщенных паров бензина, кПа	35-70	45-80	55-90	60-95	80-100
2. Фракционный состав:
температура начала перегонки, °С, не ниже	35	35	не нормир.	не нормир.	не нормир.
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, не выше	215
объемная доля остатка в колбе, %	2
остаток и потери, %	4
объем испарившегося бензина, %, при температуре:
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
3. Индекс испаряемости, не более	900	1000	1100	1200	1300

Детонационная стойкость

Этот показатель характеризует способность автомобильных 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 разрушения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.

Показателем детонационной стойкости автомобильных бензинов является октановое число. Октановое число численно равно содержанию (% об.) изооктана (2,2,4,-триметилпентана) в его смеси с н — гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна топливу, испытуемому на одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия в стандартных условиях на бедной рабочей смеси. В лабораторных условиях октановое число автомобильных бензинов и их компонентов определяют на одноцилиндровых моторных установках УИТ-85 или УИТ-65. Склонность исследуемого топлива к детонации оценивается сравнением его с эталонным топливом, детонационная стойкость которого известна. Октановое число на установках определяется двумя методами: моторным (по ГОСТ 511-82) и исследовательским (по ГОСТ 8226-82).

Методы отличаются условиями проведения испытаний. Испытания по моторному методу проводят при более напряженном режиме работы одноцилиндровой установки, чем по исследовательскому. Поэтому октановое число, определенное моторным методом, обычно ниже октанового числа, определенного исследовательским методом. Октановое число, полученное моторным методом в большей степени характеризует детонационную стойкость топлива при эксплуатации автомобиля в условиях повышенного теплового форсированного режима, октановое число, полученное исследовательским методом, больше характеризует бензин при работе на частичных нагрузках в условиях городской езды.

Детонационная стойкость автомобильных 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. Октановое число углеводородов снижается в следующем порядке:

ароматические >изопарафины > олефины > нафтены > н-парафины.

Разницу между октановыми числами бензина, определенными двумя методами, называют чувствительностью бензина. Наибольшую чувствительность имеют олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов несколько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углеводороды имеют отрицательную чувствительность. Соответственно более по чувствительности (9-12 ед.) отличаются бензины каталитического крекинга и каталитического риформинга, содержащие непредельные и ароматические углеводороды. Менее чувствительны (1-2 ед.) к режиму работы двигателя алкилбензин и прямогонные бензины, состоящие из парафиновых и изопарафиновых углеводородов.

Для повышения октановых чисел товарных бензинов используют также специальные антидетонационные присадки и высокооктановые компоненты (этиловую жидкость, органические соединения марганца, железа, ароматические амины, метил-третбутиловый эфир).

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. Смолянистые 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.

Окисление топлив представляет собой сложный, многостадийный свободнорадикальный процесс, происходящий в присутствии кислорода воздуха. Скорость реакции окисления углеводородов резко возрастает с повышением температуры. Контакт с металлом оказывает каталитическое воздействие на процесс окисления. Низкую химическую стабильность имеют олефиновые углеводороды, особенно диолефины с сопряженными двойными связями. Высокой реакционной способностью обладают также ароматические углеводороды с двойной связью в боковой цепи. Наиболее устойчивы к окислению парафиновые углеводороды нормального строения и ароматические углеводороды. Химическая стабильность автомобильных бензинов определяется в основном их углеводородным составом.

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.

Химическую стабильность товарных бензинов и их компонентов оценивают стандартными методами путем ускоренного окисления при температуре 100°С и давлении кислорода по ГОСТ 4039-88. Этим методом определяют индукционный период, т.е. время от начала испытания до начала процесса окисления бензина. Чем выше индукционный период, тем выше стойкость бензина к окислению при длительном хранении. По индукционным периодам бензины различных технологических процессов существенно различаются. Индукционные периоды бензинов термического крекинга составляют 50-250 мин; каталитического крекинга — 240-1000 мин; прямой перегонки — более 1200 мин; каталитического риформинга — более 1500 мин.

Установлено, что бензины, характеризующиеся индукционным периодом не менее 900 мин, могут сохранять свои свойства в течение гарантийного срока хранения (5 лет). Так как не все бензины предназначены для длительного хранения, в нормативно-технической документации нормы на индукционный период установлены от 360 до 1200 мин.

Химическая стабильность бензинов в определенной степени может быть охарактеризована йодным числом, которое является показателем наличия в бензине непредельных углеводородов.

Химическая стабильность этилированных бензинов зависит также от содержания в них этиловой жидкости, так как тетраэтилсвинец при хранении подвергается окислению с образованием нерастворимого осадка.

Для обеспечения требуемого уровня химической стабильности в автомобильные бензины, содержащие нестабильные компоненты, разрешается добавлять антиокислительные присадки Агидол-1 или Агидол-12.

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. 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. Установлено, что повышенному нагарообразованию способствует высокое содержание в бензинах олефиновых и ароматических углеводородов, особенно высококипящих. Содержание ароматических и олефиновых углеводородов в товарных бензинах ограничивается соответственно 55 и 25 % (об.). Однако в большей степени этот процесс определяется конструктивными особенностями двигателя.

Наиболее эффективным способом борьбы с образованием отложений во впускной системе двигателя является применение специальных моющих или многофункциональных присадок. Такие присадки широко применяют за рубежом. В России также разработаны и допущены к применению присадки аналогичного назначения.

Эксплуатационные свойства

Автомобильные 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 серы, кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды. Эти показатели нормируются в нормативно-технической документации на бензины. Бензин должен выдерживать испытание на медной пластинке. Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры является добавление в бензины специальных антикоррозионных или многофункциональных присадок.

АВТО Дело/Эксплуатационные материалы/Эксплуатационные свойства бензинов

1.1 Эксплуатационные свойства бензинов.

Автомобильные бензины являются основным материалом, который расходуется при использовании автомобилей с карбюраторными двигателями. От качества бензина зависит надежность работы двигателя и, следовательно, расходы на его обслуживание и ремонт. Знание свойств бензина и умение правильно его применять является одним из звеньев, определяющих эффективность использования автомобилей.

Автомобильный бензин – смесь углеводородов, имеющих температуры кипения в пределах от 40 до 200оС. По внешнему виду он представляет собой прозрачную маловязкую бесцветную или окрашенную жидкость, обладающую специфическим запахом и быстро испаряющуюся в нормальных условиях. Бензин легче воды, практически в ней не растворяется и при соответствующих условиях сгорает без остатка.

теплота сгорания топлива;
испаряемость;
детонационная стойкость;
стабильность;
коррозионное воздействие на металлы;
наличие механических примесей и воды.

Теплота сгорания топлива — количество тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива.

Теплоту сгорания топлива измеряют в джоулях (Дж). Для автомобильного бензина теплота сгорания составляет 43,5 – 44,5 МДж/кг.

От теплоты сгорания топлива зависят удельный расход горючего в двигателе, следовательно, дальность пробега машины.

Испаряемость бензинов характеризуется способностью их переходить из жидкого состояния в парообразное. При плохой испаряемости бензина наблюдается неравномерное распределение рабочей смеси по цилиндрам двигателя, неполное испарение бензина, что влечет к повышенным износам цилиндропоршневой группы и повышенному расходу горючего. Затрудняется запуск двигателя. Однако и высокая испаряемость вредна, так как она вызывает образование паровых пробок, увеличивает потери горючего и делает его более опасным в пожарном отношении. Испаряемость бензина оценивается по двум показателям: фракционному составу и давлению насыщенных паров.

Фракционный состав бензина влияет на пуск и длительность прогрева двигателя после пуска, приемистость двигателя и динамичность автомобиля в целом, полнота сгорания горючего и другие эксплуатационные показатели. Эти свойства бензина оценивают по пяти характерным точкам кривой фракционного состава, используя прибор для фракционной разгонки топлива:

Рис.1. Прибор для фракционной разгонки топлива.

tн.п.- температура начала перегонки, в градусах С;
t 10%, t 50%, t 90%, — температура перегонки 10, 50 и 90%, в градусах С;
tк- температура конца кипения, в градусах С;

Температура начала перегонки характеризует наличие в горючем наиболее легких фракций углеводородов, обуславливающих его летучесть, огнеопасность и склонность к образованию паро-воздушных пробок в топливной системе машины. Температура начала перегонки должна быть не ниже 35оС.

Температура перегонки 10% горючего характеризует пусковые качества бензина и его склонность к образованию паро-воздушных пробок в системе питания двигателя и льда в карбюраторе. Чем ниже температура перегонки 10% бензина, тем лучше его пусковые свойства, но тем больше опасность появления паровых пробок в системе питания и обледенения карбюратора.

Температура перегонки 50% бензина характеризует его среднюю испаряемость, прогрев, устойчивость работы двигателя и на обледенение карбюратора. Чем ниже температура перегонки 50% бензина, тем выше его испаряемость, лучше приемистость и устойчивость работы двигателя на этом бензине, но тем больше опасность обледенения карбюратора.

Температура перегонки 90% бензина характеризует наличие в бензине тяжелых, трудно испаряющихся фракций. С повышением данной температуры увеличивается расход бензина, так как тяжелые фракции не успевают испариться и сгореть, больше бензина проникает в картер, смывая масло со стенок цилиндра и разжижая масло в картере, что ведет к износу деталей и повышенному расходу масла.

Разгонка бензинов как метод оценки их испаряемости имеет один серьезный недостаток: на стандартном аппарате невозможно сконденсировать и поэтому точно оценить особо легкие фракции, наиболее опасные с точки зрения образования паровых пробок в топливо проводах. По этой причине в стандарты на бензины введен дополнительный показатель испаряемости – давление насыщенных паров, определяемых при температуре 380С в стандартных герметически закрывающихся приборах (лабораторная бомба).

Рис.2. Лабораторная бомба для определения давления насыщенных паров бензина.

Лабораторная бомба (Рис.2) состоит из двух камер, соединенных трубкой. Верхняя камера по объему в четыре раза больше нижней, снабжена манометром для измерения давления. В нижнюю камеру заливают бензин, верхнюю – заполняют воздухом, затем бомбу помещают в нагретую воду (водяную баню). По манометру замеряют давление паров бензина в бомбе в миллиметрах ртутного столба. Получается, что с одной стороны, высокое давление паров бензина вредно, так как ведет к образованию паровых пробок и повышенным потерям при хранении, а с другой – полезно, поскольку от него зависят легкость пуска и быстрый прогрев двигателя. Примирить между собой столь противоречивые свойства невозможно. Нельзя создать бензин, который не образовывал бы паровых пробок и в то же время обеспечивал легкий пуск двигателя летом и зимой. Поэтому промышленность выпускает бензин с таким давлением насыщенных паров, чтобы склонность к образованию паровых пробок была минимальна летом, но чтобы он обладал необходимыми пусковыми свойствами зимой.

Детонационная стойкость — способность бензинов обеспечивать работу двигателей без детонации.

Детонацией называется ненормальная работа двигателя с воспламенением от искрового разряда свечи, вызванная взрывным детонационным сгоранием части горючей смеси и сопровождающаяся резким металлическими стуками, дымным выхлопом, падением мощности, перегревом двигателя, вплоть до механического повреждения отдельных деталей двигателя. Скорость распространения пламени в очагах детонации достигает 1500-2500 м/с, а при нормальном процессе сгорания она составляет всего несколько десятков метров в секунду.

Детонационная стойкость бензинов оценивается октановым числом.

Октановое число — это показатель детонационной стойкости бензина, численно равный объемной доле изооктана в смеси с н-гептаном, эквивалентной по своей детонационной стойкости бензину, испытываемому в стандартных условиях (например бензин А76 смесь 76% изооктана и 24% н-гептана ).

Октановые числа автомобильных бензинов определяют по двум методам: по исследовательскому (ОЧИМ) и моторному (ОЧММ). Определение октанового числа проводится на специальной установке (Рис.3.)

Рис.3. Специальная установка для определения октанового числа бензинов.

Определение октанового числа по моторному методу ведется при 15 с-1 и подогреве рабочей смеси до 1500 С, а по исследовательскому – при 10 с-1, но без какого-либо ее подогрева. Условия испытания по исследовательскому методу оказываются более легкими, чем по моторному, поэтому октановое число одного и того же бензина, определенное по первому методу, оказывается выше, чем по второму. Например, у бензина марки АИ-93 должно быть октановое число определенное по ОЧИМ не менее 93, а по ОЧММ – не менее 85.

Большая часть бензинов, получаемых перегонкой нефти и крекингом, не обладает необходимыми октановыми числами, обеспечивающими бездетонационную работу современных автомобильных двигателей. В связи с этим возникает необходимость в применении специальных методов облагораживания, благодаря которым достигается требующаяся детонационная стойкость.

Повышение октанового числа бензина в основном достигается двумя способами, а именно воздействием на их химический состав и введением в них специальных присадок – антидетонаторов.

Самый распространённый способ повышения октанового числа бензинов – использование антидетонаторов.

Наиболее эффективными антидетонаторами, являются тетраэтилсвинец (ТЭС) и тетрометилсвинец. Другой способ повышения октанового числа состоит в добавлении к бензину высокооктановых компонентов. Высокооктановыми компонентами называют индивидуальные углеводороды или смеси углеводородов, добавление которых к бензину повышает его антидетонационные свойства. Обычно высокооктановые компоненты имеют октановое число от 90 и выше. В отличие от антидетонатора, массовое содержание которого в бензине не превышает 0,3%, высокооктановые компоненты добавляют к бензину в количестве 10-40%.

Известны различные высокооктановые компоненты: изооктан, изопентан, алкилат (смесь изопарафиновых углеводородов), алкилбензол (смесь ароматических углеводородов), толуол.

Третий способ повышения октановых чисел основан на одновременном добавлении к бензину антидетонатора и одного или нескольких высокооктановых компонентов.

Стабильность. Под стабильностью горючего понимают способность сохранять эксплуатационные свойства, определяющие их качества в процессе транспортирования, хранения и применения.

Физическая стабильность бензинов – это способность их противостоять физическим изменениям.

При хранении, транспортировании и применении бензинов улетучиваются легкие фракции. В результате испарения легких фракций снижается давление насыщенных паров бензина, что приводит к ухудшению свойств бензина.

Так, от испарения 3-4% бензина давление насыщенных паров снижается в 2,0-2,5 раза.

Следовательно, давление насыщенных паров является чувствительным показателем физической стабильности бензинов.

Химическая стабильность – это склонность бензина изменять свои свойства в результате химических превращений.

В процессе хранения и транспортирования под воздействием температуры, кислорода воздуха в бензинах происходят сложные химические превращения. В качестве конечных продуктов образуются органические кислоты и смолы, которые нерастворимы в бензинах.

Склонность бензинов к окислению и смолообразованию при длительном хранении оценивается индукционным периодом (время, выраженное в минутах, в течении которого бензин в среде чистого кислорода под давлением 7 кг/см2 и при температуре +1000 С практически не подвергается окислению). Чем больше индукционный период, тем стабильнее бензин и тем дольше можно его хранить до появления опасной концентрации смол. Допустимые сроки хранения автомобильных бензинов (в годах) для северного, среднего и южного климатических поясов:

Что такое бензин? Структура и свойства

Бензин с температурой кипения 32-204 °С и удельным весом от 0,680 до 0,760 г/см³, представляющий собой бесцветную смесь углеводородов со своеобразным запахом. Количество углерода, образующегося в бензине, колеблется в пределах 4 х с 10. Хотя из нефти поступает очень мало S, это тяжелые и легкие НС (сера) и N (азот), которые при нормальных условиях являются жидкими НС. парафины в бензине, этилен и бензол включают нафтеновые углеводороды.

Бензин, XIX. В последнюю четверть века он использовался в двигателе, работающем по циклу Отто. Мазут — это мазут, полученный в результате первого процесса нефтепереработки после открытия.

Заполнение общей формулы CnHm замкнутая формула состоит из выраженного hc. для окрашивания используются присадки для улучшения структуры и характеристик бензина. Помимо образующихся в результате нефти и небольшого количества нежелательных элементов, таких как сера и азот, она также включена.

Структура бензина УВ;

– Cnh3n + парафиновые УВ, обозначенные двумя нечетными формулами,
– Cnhn представленные формулой этиленово-замкнутые (легкие) УВ,
– Cnh3n нафтеновые УВ, указанные замкнутой формулой,
– Cnh3n-6 имеют бензольные УВ, указанные замкнутой формулой .

Лучше всего работают бензиновые двигатели соответственно; бензольные углеводороды, нафтеновые и углеводороды, углеводороды и, наконец, этиленпарафиновые углеводороды. Чем выше содержание бензола в бензине, как следует из этого утверждения, тем лучше для бензиновых двигателей. Основная причина этого в том, что они имеют высокое октановое число бензола. Группа НС желательна в наименьшем количестве бензина с парафиновой структурой. Гептан из наиболее часто используемых парафинов имеет нулевое октановое число, что объясняет необходимость снижения количества газа.

Сырая нефть 3800C’n, «При нагревании выше углеводороды превращаются в более мелкие молекулы, разрушающие углеводороды. Это явление называется растрескиванием. Например, молекула гексадекана С16 х44 октан (С8 х28) и октан (С8 х26) распадается на молекулы. Это позволяет производить больше топлива благодаря этому химическому изменению при нагреве масла под давлением. Крекинговая тяжелая углеводородная составляющая подается к первому остатку. Таким образом, соотношение нефтяного газа составляет 40% — 60%. Еще одним важным аспектом процесса крекинга является повышение стойкости бензина к детонации. Также он обеспечивает удаление многих побочных продуктов.

Разыскивается в свойствах бензина

Топливо, используемое в двигателе, должно иметь определенные характеристики. Некоторые из этих особенностей части, защищающей часть двигателя при улучшении характеристик двигателя, также необходимы для безопасности транспортного средства. Перечисленные ниже характеристики должны присутствовать в бензине.

– Должен обеспечивать легкий запуск двигателя в холодную погоду.
– Предотвращает паровой буфер.
— Способен реагировать на внезапные изменения мощности двигателя.
— Должен быть экономичным.
– Должна образоваться смола.
– Горящий конец вызовет коррозию, не следует тратить.
– Не должен ухудшать смазочные свойства масла.
– Должна быть ударопрочной.

Холодная погода Первое движение и летучесть

Бензин и другие жидкости, еще без газа называется способность переключаться на все еще летучие. У каждой жидкости летучесть меняется в зависимости от температуры. Летучесть этой жидкости, такой как вода, которую мы рассматриваем, увеличивается по мере приближения к точке кипения. Способность бензина к летучести слишком высока по отношению к воде. Это связано с запуском уже при 32°С до температуры кипения топлива. Мы упоминали, что УВ находятся в разных структурах в газе. температура кипения колеблется от 32 до 180°С для УВ. Низкотемпературное испарение топлива для использования в двигателях с искровым зажиганием обязательно. Жидкость с высокой температурой кипения имеет низкую летучесть, высокую температуру кипения и низкую летучесть.

Легкие углеводороды, присутствующие в топливе при низких температурах, желательно испаряются. Подача достаточного количества топлива в холодный двигатель, особенно в первом движении, напрямую связана с летучестью топлива. Насколько хорошо нестабильность топлива при первом движении была бы легкой при такой скорости. Испаряемость бензинового двигателя для обеспечения топлива в зависимости от различных условий эксплуатации.

Предотвращение буферного пара

Тот факт, что может потребоваться большая летучесть жидкого топлива. Поскольку тепловой двигатель, компоненты топливной системы и повысится температура топлива из-за повышения температуры, они будут испаряться до того, как они достигнут двигателя, что приведет к засорению топливного насоса или паровой трубы. Это нежелательно. Испаряемость бензина является выражением давления паров не более 37,5°С, 0,8 атмосферы (по Рейду на пар) должно быть давлением. Это связано с испарением бензина летучестью. Волатильность увеличивает вероятность возникновения более высоких паровых пробок. Чтобы предотвратить высокую летучесть, низкую летучесть, требующую буфера пара для холодной погоды, требуется первое движение. оптимальное значение летучести доступно в соответствии с условиями работы двигателя, а качество газа делает его хорошим топливом.

Встреча резкого изменения мощности двигателя

Резкий переход на высокие обороты газа при нажатии на педаль резко увеличивается количество воздуха, подсасывающего двигатель. Этот двигатель воздуха при резком увеличении должен дать больше топлива воздуху внутри, чтобы разогнаться лучше. Он должен иметь высокую летучесть топлива, чтобы обеспечить прирост топлива. Бензин является подходящим топливом для двигателей с летучестью, способной адаптироваться к внезапным изменениям мощности.

Эконом

Также для экономичного топлива требуется чуткость ко всем условиям работы двигателя. Недостаток с точки зрения экономии топлива приводит к потерям топлива, вызванным тем, что более летучие бензины испаряются. Помимо высокой летучести, что влечет за собой трудности с хранением.

Смолообразование (клей и лак)

Жидкое топливо, вступая в реакцию с кислородом, создает депрессии в среде, где оно хранится. Это называется смолой разрушаться. Эти углубления нежелательны, поскольку они могут вызвать закупорку топливной системы. Коэффициент смолы в бензине 5 мг/см 3 должен быть меньше десяти. Прилипание смолы к клапанному двигателю и тем самым вызывает закупорку топливного канала. Слишком долгое ожидание газа в течение длительного времени будет увеличиваться, если образование смолы не должно храниться.

Коррозия

В двигателях с искровым зажиганием сгорание не должно прекращаться после воздействия коррозии. Коррозионное горение увеличивается прямо пропорционально количеству конечных продуктов серы. Поэтому количество серы в бензине должно быть не более 0,001. Более высокое количество серы в конце сгорания вызывает образование сульфокислоты (h3SO3). Отрицательно влияет на ресурс такие кислоты вызывают коррозию металлических поверхностей в деталях двигателя.

Влияние смазочного масла

Летучесть топлива, используемого в двигателе, недостаточна для того, чтобы часть топлива, попадающего в цилиндры, была жидкостью. Жидкая фаза бензина, масла, вызывающая истончение масла в стенке цилиндра, препятствует смазочной функции. Это также очищает и вязкость масляного поддона падает, что приводит к тому, что смазка не справляется со своей задачей. Как мы видели, волатильность — очень важная характеристика. Бензин является топливом, которое может реагировать на изменяющийся спрос на углеводороды, содержащие летучесть из-за различного содержания.

Детонационная стойкость

В четырехтактном двигателе с искровым зажиганием второй раз в конце сгорания смесь воспламеняется от застрявшей в камере сгорания свечи зажигания смесь нормального времени, называется нормальным сгоранием. Начав искровое пламя, горящее до тех пор, пока смесь полностью не перевернула комнату, она как бы распространилась на другие части круглого кольца. скорость пламени, обеспечивающая его распространение, называемая скоростью распространения пламени. Нормальная скорость распространения пламени возникает при более высоких скачках давления. Это явление называется стуком. Детонация связана с октановым числом топлива. Число высокооктановых топлив с высокой детонационной стойкостью. Октановое число бензина зависит от используемого двигателя.

Присадки к бензину

Присадки к бензину можно разделить на две группы. присадки, используемые для повышения октанового числа бензина первой группы, могут быть отнесены к присадкам, применяемым для профилактических целей, ко второй группе.

Добавки повышающие октановое число

При производстве бензина крекингом, риформингом, полимеризацией, изомеризацией с использованием таких методов, как октановое число повышается. после производства с целью повышения октанового числа;

– Тетраэтилсвинец – это максимум 0,8 л бензина, допустим см³ и присадка, повышающая октановое число до 7-10. неблагоприятное воздействие на компоненты двигателя сегодня необходимо как для здоровья человека, так и для окружающей среды, от вреда, причиняемого применением, очень мало, в нашей стране это запрещено.
– При добавлении бензола октановое число увеличивается. Обычно добавляют до 10% бензола.
– Пентан карбонил железа,
– Монометиланилин
– Спирты метанол и этанол, участвующие в октановом числе, могут быть повышены.

Прочие присадки

Присадки для очистки двигателя, придания цвета, присадки к бензину используются для защиты. Их можно перечислить следующим образом:

– соединения фосфора для очистки камеры сгорания и свечей зажигания от отложений и бромистого этилена,
– моющие средства для предотвращения отложений в карбюраторе и коллекторе,
– предотвращение фрагментации смолообразования тетраэтилсвинца и антиоксиданты,
– Верхняя часть клапанов и цилиндров смазка легкими маслами,
— Антикоррозийные средства для предотвращения ржавчины,
— Асинт этилендибромит для предотвращения,
— Во избежание обледенения 1% изопропиловый спирт, 0,005% 0,2% гликоли или аммонийные соли фосфатов,
— 1% используется метиловый спирт, используемый для предотвращения замерзания газа .

Все компании для повышения качества и чистоты газа в быстро меняющейся конкурентной среде используют разное количество присадок.

Октановое число

Октановое число степени сжатия бензинового двигателя, поэтому эффективность является характеристикой близко. Детонационная стойкость топлива тем выше, чем выше октановое число. Количество топлива с учетом структурно-эксплуатационных характеристик двигателя рядом с физико-химическими свойствами октанового числа неодинаково. Октановое число, как мы сообщали, зависит от соотношения изооктана в топливе. То, как октановое число, октановое число (контрольное), моторное октановое число (МОС), октановое число по исследовательскому методу (АОС), мы можем видеть тремя различными способами. (YOS) двигатель, работающий в нормальных дорожных условиях с учетом предела определения детонации (MOS), в результате получены эксперименты, проведенные в сложных условиях в двигателе CFR. (АОС) – октановое число, полученное по окончании экспериментальных исследований в более мягких условиях.

Топливо, у которого aos 85 (MOS) может быть 75. Разница здесь называется осведомленностью о топливе, и тесты показывают, что на нее влияет изменение şartlarl. Требования к испытаниям, проводимым способом контроля, признаются применимыми. (YOS) обычно (MOS) меньше (AOS), чем при большом значении.

Детонация двигателя в экспериментах проводится для определения октанового числа и измеряется в начале детонации. Тенденция октанового числа топлива определяется путем сравнения эталонного топлива.

CFR (совместное исследование топлива) степень сжатия для определения октанового числа используемых методов может быть заменен двигателем. Это называется двигатель двигателя CFR. Октановое число, испытанное при различной степени сжатия в двигателе CFR на топливе, подлежит измерению. После обнаружения начала степени сжатия химическим путем получают детонацию, смесь i-октана и н-гептана в качестве степени сжатия смеси для инициирования степени детонации определяют. Результаты (MOS) как бы дают октановое число топлива. Ниже представлено схематическое изображение сменного двигателя CFR со степенью сжатия.

Стук (Детанасё)

При зажигании поршневой двигатель внутреннего сгорания со свечой зажигания в конце такта сжатия цилиндра смесь воздух/топливо с искрой и собиралась тутуштурулуй делалась с выставленным повышением давления. После искры пламя, горящее пламя скорость распространения волн начинает распространяться в помещении примерно 25-40 м/с. вне фронта пламени фронт пламени распространяется, фронт пламени расширяется, температура и давление, создаваемые свечой зажигания, называют растущей еще несгоревшей концевой газовой смесью. Перед достижением ядра пламени до конечного газа вызывается температура конечного газа и возникающее в результате горение давление давления и генерируются вторичные фронты пламени детонации. Скорость фронта пламени, образуемого последним газом, 500-700 м/с. Это о. Это столкновение двух пламени с высокой скоростью распространения фронта пламени приводит к значительно более быстрому, чем обычно, увеличению давления. Это быстрое увеличение давления создает звук удара молотка по поршню двигателя и стенке цилиндра. Этот объем дает понимание стука.

На следующем рисунке показано схематическое изображение движения и турбулентного фронта пламени нормального фронта пламени.

Ход фронта пламени

Ниже показан результат измерения индикатора давления детонации. Другая форма горения схематично показана возникновением стука в помещении.

Детонация и низкий КПД в двигателе, при быстром повышении давления могут повредить образовавшиеся детали двигателя. недостатки стука можно перечислить следующим образом:

– Тревожный звук, который может быть слышен водителю.
– Из-за высокого давления при езде внезапная нагрузка на поверхность поршня приводит к высоким нагрузкам и механическим повреждениям.
– Из-за утечки газа в сегменте высокого давления просачивающиеся газы вызывают ухудшение свойств смазочного масла.
— Мощность и вызывает потерю эффективности.
— Стук это тоже вопрос влияния на химический состав отработавших газов сгорания.

Предотвращение детонации

Высокие степени сжатия увеличивают склонность к детонации. Поэтому следует определять степень сжатия по октановому числу, указывающему на детонационную стойкость топлива. Давление в двигателе и температура полученной смеси при повышенной температуре и давлении в конце сжатия высоки, что приводит к уменьшению задержки воспламенения детонации. Давление и температура на входе должны поддерживаться на низком уровне. На детонацию влияет частота вращения двигателя, увеличение оборотов и изменение давления и температуры в последней зоне сгорания газа. Двигатель должен работать с соответствующей скоростью. Следует обеспечить минимально возможное опережение зажигания. Потому что увеличение значений давления и температуры с увеличением опережения зажигания выявляет тенденцию к детонации. Соотношение воздух/топливо также влияет на детонацию. Плохая склонность к детонации в смеси больше. Соотношение топливо/воздух должно быть оптимальным. на выходное давление выхлопных газов влияет детонация. Высокое давление выхлопных газов, увеличивающее компрессию, вызывает детонацию. Последнее давление, оставшееся в выхлопных газах цилиндра, уменьшает тенденцию к увеличению количества детонации. Выпускной клапан всегда будет теплым. Свеча зажигания, если выпускной клапан отойдет на секунду от температуры зажигания, то может застучать. Свечи зажигания должны располагаться как можно ближе к выпускным клапанам. Форма камеры сгорания важна при окраске. Отношение поверхности камеры сгорания к объему имеет тенденцию к уменьшению, стук становится меньше. Например, глобальная камера сгорания. Цилиндры должны хорошо охлаждаться. Неохлаждаемые горячие точки, образующиеся в цилиндре, увеличивают склонность к детонации.

Преждевременное зажигание

Топливо в цилиндре / зажигание называется преждевременным воспламенением воздушной смеси до искры зажигания. Цилиндр может плохо охлаждаться, неправильно подобраны свечи зажигания, пластина клапана истончена, аккумулируемое тепло приводит к накоплению тепла в указанных местах, например, неправильная установка дверного уплотнителя и вызывает преждевременное зажигание.

Это приведет к преждевременному воспламенению двигателя, детонации сгорания, и повреждение двигателя детонации похоже на последствия обратной вспышки.

– Тревожный звук, который может быть слышен водителю.
– Из-за высокого давления возникает внезапная нагрузка на несущую поверхность поршня, что в свою очередь приводит к высоким нагрузкам и механическим повреждениям.
– Из-за утечки газа в сегменте высокого давления просачивающиеся газы вызывают ухудшение свойств смазочного масла.
— Мощность и вызывает потерю эффективности.
— Стук это тоже вопрос влияния на химический состав отработавших газов сгорания.

Предотвращение детонации

Подавляющее большинство проблем с цилиндром раннего зажигания вызвано тем, что он хорошо охлажден. Так что первый ролик для предотвращения преждевременного возгорания нужно хорошо охлаждать.

Нагар, образующийся в цилиндре и вызывающий обратное пламя, доходит до корпуса накаливания. Этот углерод необходимо очистить или избежать образования луж. Необходимо использовать подходящие штекеры. В противном случае электроды свечи зажигания перегреются и вызовут преждевременное воспламенение раскаленного корпуса.

Источник: MEGEP

Теги: Октановое число • Что такое бензин?

Бензин | Encyclopedia.com

Соединенные Штаты являются ведущим потребителем нефти в мире. В 2001 году американцы потребляли более девятнадцати миллионов баррелей нефти в день.

Бензин – летучая (быстро испаряется), горючая (легко воспламеняется) жидкость, получаемая при переработке (очистке) нефти или сырой нефти. Почти весь производимый бензин используется для заправки автомобилей. Небольшой процент используется для питания сельскохозяйственной техники и самолетов.

Подземные сокровища

Ученые не уверены, как образуется нефть, но большинство считает, что она образуется из остатков крошечных растений и животных, называемых планктоном. Согласно этой теории, миллионы лет назад этот планктон обитал на поверхности океанов, покрывавших большую часть земли. Когда они умирали, они опускались на дно океана, где были покрыты илом и отложениями или материалами, осевшими на дно океана. На протяжении многих лет этот процесс повторялся до тех пор, пока экстремальное давление и высокая температура отложений не превратили остатки планктона в нефть и природный газ. Считается, что сырая нефть и газ просачивались вверх в пористые породы (пористые породы или небольшие отверстия). Твердые породы в конечном итоге образовались вокруг пористых пород, задерживая в себе нефть и газ.

Некоторые ученые не верят, что залежи сырой нефти образовались из бывших живых существ, которые миллионы лет подвергались сильному теплу и давлению. Они считают, что месторождения сырой нефти были созданы, когда планета Земля формировалась, и что многие из этих резервуаров до сих пор не используются.

С момента зарождения цивилизации люди добывали нефть, просачивающуюся сквозь землю, и использовали ее. Они использовали его для гидроизоляции. их одежды и для конопатки (латания трещин) кораблей и искусственных водных путей. Они также использовали его в качестве смазки и лекарства.

Первая нефтяная скважина

27 августа 1859 года Эдвин Л. Дрейк (1819–1880) нашел нефть недалеко от Титусвилля, штат Пенсильвания, на глубине 69,5 футов (21,2 метра). Это достижение не могло прийти в лучшее время. Китовый жир, который использовался для освещения, становился все дороже из-за дефицита, и люди искали более дешевое топливо для ламп. До открытия нефти Дрейком несколько ученых уже нашли способы производства керосина из сырой нефти, просачивающейся из определенных горных пород.

Вскоре в районе Титуса, а также в других штатах, включая Огайо, Калифорнию, Техас и Оклахому, начали бурить нефтяные скважины. Одна из крупнейших пробуренных нефтяных скважин была пробурена в Спиндлтопе, штат Техас, 10 января 1901 года. буровое оборудование). Нефть продолжала течь из скважины в течение девяти дней. Эта огромная находка нефти положила начало американской нефтяной промышленности.

Бензин и автомобили

Когда сырая нефть первоначально перерабатывалась для производства керосина, бензин также был произведен. Сначала люди пытались использовать бензин в качестве топлива для ламп, но взрыв, последовавший за таким использованием, быстро отбил охоту к этой практике. Бензин считался бесполезным, поэтому его выбрасывали. Однако изобретение бензиновых двигателей для нового автомобиля сделало бензин очень ценным продуктом.

В 1883 г. немецкий инженер Готлиб Даймлер (1834–1819 гг.00) изобрел двигатель, работающий на бензине. Четыре года спустя он использовал этот бензиновый двигатель в четырехколесном транспортном средстве. Его автомобиль ехал со скоростью одиннадцать миль в час. В 1899 году Даймлер выпустил первый автомобиль Мерседес, названный в честь его дочери. Двигатель Daimler был образцом для почти всех автомобилей, выпускавшихся с конца девятнадцатого века. Первый американский автомобиль, работающий на бензине, был построен в Чикопи, штат Массачусетс, Чарльзом Дьюри (1861–1938) и его братом Дж. Франком (1869).–1967), в 1893 году.

Сколько нефти мы используем?

Сегодня нефть дает миру больше энергии, чем любой другой источник. Соединенные Штаты являются ведущим потребителем нефти в мире. В 2001 году американцы потребляли более девятнадцати миллионов баррелей нефти в день. В том же году запасы нефти в Соединенных Штатах оценивались всего в девять миллионов баррелей в день. Это означает, что стране пришлось импортировать дополнительную нефть, чтобы удовлетворить спрос населения.

Сырье

Бензин – это один из продуктов, получаемых при перегонке и переработке сырой нефти. Сначала бензин необходимо отделить от других компонентов с помощью процесса, называемого фракционной перегонкой (см. ниже), а затем очистить и обработать добавками для улучшения его качества. Другие химические вещества также добавляются в бензин для его дальнейшей стабилизации и улучшения его цвета и запаха в процессе, называемом «подслащивание».

БЕНЗИН ДЛЯ РАЗНЫХ СЕЗОНОВ

Нефтеперерабатывающие заводы производят различные смеси бензина для разных сезонов и климатических условий. Зимой бензиновая смесь должна быть такой, чтобы она испарялась (превращалась в газ) быстрее, чтобы автомобили легко заводились, когда на улице холодно. Летом бензиновая смесь не должна быстро испаряться, иначе пузырьки пара перекроют подачу бензина в двигатель.

Производственный процесс

Производство бензина — сложный процесс. Отделение бензиновой фракции (части) от сырой нефти — это только первый этап процесса. Чтобы производить бензин хорошего качества, производители экспериментируют с различными сочетаниями ингредиентов и присадок.

Разведка

1 Первым шагом в производстве бензина является поиск его исходного компонента, сырой нефти. Иногда наличие утечек нефти или некоторых осадочных пород указывает на возможное присутствие нефти. При отсутствии явных признаков нефтяных залежей проводится разведка нефти.

Нефтеразведчики, люди, которые изучают район на наличие нефти, могут исследовать характеристики поверхности района и фотографировать эти особенности. Они могут привести в действие взрывчатку под землей, а затем проанализировать возникающие ударные волны, чтобы определить тип породы и глубину. Некоторые исследователи используют устройства для измерения силы тяжести и магнитного поля скальных образований, которые, как правило, различаются в зависимости от наличия нефтяных залежей. Другие изучают звуковые волны, которые отражаются от камней под землей, предоставляя информацию о типах горных пород под землей.

2 После того, как обнаружен возможный резервуар нефти, с помощью бура берутся образцы керна из контрольных скважин. Эти образцы подземных слоев земли анализируются для подтверждения наличия нефти. Химические тесты также проводятся для определения необходимости дальнейшего бурения.

Бурение

3 Сырая нефть добывается из скважин глубиной до 1000 футов (305 метров). Вращательное бурение является наиболее распространенным методом бурения отверстий в земле. Стальной каркас в виде башни, называемый вышкой, сооружается над местом, где будет вырыт колодец. Этот каркас удерживает буровое оборудование. Сверло, большой круглый инструмент для резки металла с зубьями, крепится к полой трубе. При вращении трубы буровое долото вращается, прорезая недра (почва ниже поверхности земли) и слои твердых пород. По мере того, как долото копает глубже, к верхней части оборудования добавляется больше труб.

В трубу заливают тяжелую жидкую смесь, называемую «буровой раствор», чтобы предотвратить перегрев бурового долота. Грязь также выносит куски щебня на поверхность, предохраняет стенку скважины от обрушения и предотвращает «выплескивание» нефти, если долото достигнет нефтяного пласта. Когда нефтяной резервуар достигнут, вес бурового раствора удерживает нефть от неконтролируемой утечки. Сверло извлекают, а скважину закрывают хитроумным приспособлением под названием «рождественская елка» — пирамидальной конструкцией, состоящей из клапанов, сопел и манометров, контролирующих поток нефти.

Извлечение

4 Для удаления нефти из скважины непосредственно в буровую скважину устанавливается сложная система труб и клапанов. Естественное давление в породе-коллекторе вытесняет нефть из скважины в трубы. Трубы подключены к системе регенерации, которая состоит из ряда более крупных труб, по которым нефть транспортируется на нефтеперерабатывающий завод, сначала проходя через сепаратор нефти (жидкости) и газа (нежидкости). Нефтеперерабатывающий завод — это промышленный завод, где сырая нефть разделяется на различные части и превращается в пригодные для использования продукты.

МОРСКОЕ БУРЕНИЕ

Помимо бурения на суше, нефтяные компании также ведут бурение нефти в море. Методы морского бурения такие же, как и для наземного бурения, с использованием буровых вышек и роторных двигателей. Кроме того, построена прочная приподнятая платформа для размещения оборудования и жилых помещений для экипажа.

5 Со временем естественное давление в скальном резервуаре снижается. Однако в горной породе все еще может оставаться большое количество нефти. Для восстановления остатка масла давление восстанавливают с помощью воды. По периметру колодца просверливаются отверстия, после чего добавляется вода, затопляющая колодец. Это приводит к тому, что сырая нефть всплывает на поверхность воды. Другой метод добычи включает закачку углекислого газа в полость над нефтяным месторождением, тем самым выдавливая нефть. Некоторые бурильщики используют химикаты или пар, чтобы извлечь больше нефти из породы-коллектора.

Фракционная перегонка

6 Сырая нефть, добываемая из-под земли, не может быть использована в естественном виде. Его необходимо разделить на различные части или фракции с помощью процесса, называемого дистилляцией, который выполняется в колонне фракционной дистилляции. Во время перегонки компоненты сырой нефти разделяются по молекулярной массе.

Сырая нефть сначала закачивается в печь и нагревается до более чем 600 градусов по Фаренгейту (316 градусов по Цельсию), вызывая ее испарение (превращение жидкости в пар). Пары попадают в нижнюю часть колонны фракционной перегонки (огромная башня с рядом горизонтальных тарелок) и поднимаются по колонне. Самые легкие пары, которые поднимаются к верху колонны, конденсируются (обратно превращаются в жидкость) и оседают на разных уровнях тарелок по всей длине колонны. Бензин, имеющий низкую молекулярную массу, конденсируется в верхней части колонны и является одной из первых отводимых фракций.

Сама по себе фракционная перегонка не дает бензина из сырой нефти. Это только первый шаг в разделении фракций сырой нефти. Дальнейшие процессы очистки позже используются для улучшения качества сырого бензина.

Переработка нефтяных фракций

7 Для увеличения количества производимого бензина из сырой нефти применяют термический крекинг. Термический крекинг расщепляет или разрушает более тяжелые части сырой нефти, подвергая их сильному нагреву и высокому давлению. В прошлом только 10 процентов сырой нефти производили бензин. При термическом крекинге эта доля увеличилась более чем в четыре раза.

Другие процессы очистки включают каталитический крекинг и полимеризацию. При каталитическом крекинге сочетание тепла и катализатора (вещества, которое вызывает или ускоряет химическую реакцию без изменения самого себя), такого как алюминий, платина, обработанная глина и кислоты, разрушает более крупные молекулы. сырой нефти в бензин. Полимеризация противоположна растрескиванию. В этом процессе меньшие молекулы сырой нефти объединяются, образуя бензин.

Добавки

8 После очистки бензина добавляются антидетонационные присадки для реакции с химическими веществами в бензине, чтобы предотвратить «детонацию двигателя». Стук – это звук и повреждение, вызванное преждевременным сгоранием бензина в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания. Добавленные антидетонаторы включают трет-бутиловый спирт и метил-трет-бутиловый эфир.

Другие присадки включают антиоксиданты, которые предотвращают образование смолы в двигателе. Смолы — это вещества, образующиеся в бензине, которые могут покрывать внутренние детали двигателя, вызывая повреждения.

Рейтинг бензина

9 Бензин в основном представляет собой смесь двух летучих жидкостей, гептана и изооктана. Чистый гептан, более легкое топливо, сгорает так быстро, что вызывает сильный стук в двигателе. Чистый изооктан горит медленно и почти не стучит. Чем выше процент октана в бензине, тем меньше стуков. Октановое число измеряет способность определенного бензина предотвращать детонацию. Например, октановое число 87 означает, что бензин смесь содержит 87 процентов изооктана и 13 процентов гептана. Чем выше октановое число или число, тем меньше вероятность того, что бензин вызовет детонацию.

Контроль качества

Бурение на сырую нефть — сложный процесс. Контроль качества предполагает использование новейших технологий, которые не только сохраняют окружающую среду, но и сокращают время бурения, которое считается самой дорогостоящей частью разведки нефти.

Нефтеперерабатывающие заводы должны соблюдать правила Агентства по охране окружающей среды США (EPA) в управлении различными процессами, связанными с производством бензина. К ним относятся хранение сырой нефти, промежуточных продуктов и готовой продукции. Они также включают сброс химических загрязнителей в воздух и утилизацию отходов, таких как сточные воды, зола мусоросжигательных заводов и использованные фильтры и катализаторы.

Будущее

Нефть или сырая нефть, источник бензина, является невозобновляемым ресурсом. После того, как он используется, он не может быть заменен. Сегодня сырая нефть обеспечивает около 97 процентов транспортного топлива в Соединенных Штатах. Поскольку бензин получают из ограниченных запасов нефти, ученые исследуют другие источники энергии, которые могли бы приводить в движение автомобили.

Одна из областей исследований связана с различными типами топливных элементов, которые заменят автомобильный двигатель. Топливный элемент — это, по сути, устройство, которое преобразует водородное топливо в электричество. По сути, топливный элемент — это батарея с внешним источником топлива — водородом, который постоянно ее подзаряжает. Ученые отмечают, что топливные элементы не загрязняют окружающую среду, поскольку их побочным продуктом является вода. Транспортные средства, работающие на топливных элементах, в настоящее время проходят испытания в разных странах.

Ученые также искали другие источники энергии, в том числе силу пара, использовавшуюся в пароходах прошлого. Были разработаны электромобили, и энергия ветра также приводит автомобили в движение.

ТРАНСПОРТИРОВКА НЕФТИ

Сырая нефть может транспортироваться от буровой скважины до нефтеперерабатывающего завода по длинной системе стальных труб, называемой трубопроводом. Трубопроводы могут проходить по земле, под землей и даже под водой. Другие способы транспортировки включают танкеры (большие суда), грузовики и железнодорожные цистерны.

Тем временем нефтяная промышленность продолжает разрабатывать передовые технологии бурения нефтяных скважин. В Мексиканском заливе компьютеры используются для управления буровыми работами почти на две мили ниже уровня земли. поверхность воды. Буровые установки оснащены компьютерами, передающими информацию о скважинах. Усовершенствованные технологии диагностики и визуализации позволяют «видеть» особенности нефтяных и газовых залежей до определенной точки с поверхности земли. Ученые также изучают возможность использования высокоинтенсивных лазеров для бурения.

долото:: Металлический инструмент, прикрепленный к роторной буровой установке и используемый для разрушения горных пород под поверхностью земли.
Новогодняя елка:: Пирамидальная конструкция, состоящая из регулирующих клапанов, форсунок и манометров и устанавливаемая в верхней части скважины для контроля потока нефти по завершении бурения.
Образец керна:: Образец подземного бурового раствора, пробуренный и проанализированный на наличие нефти.
фонтан:: Нефтяная скважина, которая свободно и обильно течет из-за давления природного газа.
керосин:: Топливо, получаемое при разложении сырой нефти на части. Он используется для приготовления пищи, отопления и освещения.
стук:: Звук и повреждения, вызванные преждевременным сгоранием бензина в цилиндре двигателя.
природный газ:: Газ, встречающийся в природе, обычно вместе с нефтью, который, как считается, образовался миллионы лет назад в результате воздействия экстремального давления и тепла на погребенный планктон.
Октановое число:: Мера способности бензина предотвращать детонацию двигателя. Бензины с более высоким октановым числом реже вызывают детонацию.
планктон:: Крошечные растения и животные, обитающие в водоемах.
переработка:: Процесс очистки нефти и превращения ее в полезный продукт, такой как бензин.
порода-коллектор:: Пористая горная порода, содержащая значительное количество нефти и/или природного газа и обычно окруженная непористыми породами, препятствующими утечке нефти.

Для получения дополнительной информации

Книги

Аасенг, Натан. Строители бизнеса в нефти. Миннеаполис, Миннесота: The Oliver Press, 2000.

Бредесон, Кармен. Фонтан Шпиндлтоп: История нефтяного бума в Техасе. Брукфилд, Коннектикут: The Mill Press, 1996.

Периодические издания

Харт, Дэвид. «Заправляя будущее». Новый ученый.