Бензин — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. Плотность около 0,75 г/см³. Теплотворная способность примерно 10500 ккал/кг (46 МДж/кг, 34,5 МДж/литр). Температура замерзания ниже −60°С.
Получение
Получается путём перегонки нефти, гидрокрекингом и, при необходимости дальнейшей ароматизации — риформингом. Т.н. вторичные бензины получают как один из продуктов процессов глубокой переработки тяжёлых компонентов нефти, например каталитического крекинга, висбрекинга, коксования. Для специальных бензинов характерна дополнительная очистка от нежелательных компонентов и смешение с полезными добавками.
Известны особые случаи, когда для производства бензинов применяется и иное углеводородное сырьё. Возможен отгон бензиновых фракций из смол полукоксования и коксования с дополнительной их очисткой (например в Эстонской ССР бензин производился из горючих сланцев). Производятся бензины и из синтез-газа (продукт газификации угля, конверсии метана) при помощи синтин-процесса (синтез Фишера — Тропша), продукты такой технологии — синтин и когазины.
«Классическая» технология производства автомобильного бензина на современных НПЗ предполагает его компаудирование (смешение) из нескольких составляющих, главными из которых являются:
- бутаны или бутан-бутиленовые фракции
- изомеризат (продукт изомеризации лёгкой нафты)
- риформат (продукт риформинга тяжелой нафты)
- бензин каталитического крекинга (продукт разложения тяжелых фракций первичной перегонки)
- алкилат (продукт алкилирования предыдущего)
- бензин гидрокрекинга (продукт разложения наиболее тяжелых жидких фракций, уцелевших после атмосферной, а затем вакуумной перегонки)
- модифицирующие присадки и добавки
На совеременных НПЗ прямогонный бензин, не прошедший дальнейшего облагораживания, практически никогда на используют как компонент смешения при получении товарных топлив.
Простейшая схема получения автомобильного бензина включает отбор легких фракций при грубой перегонке нефти или газового конденсата кустарным способом (в т.н. «самоварах», «керосинках») с последующим повышением октанового числа введением большого количества присадок и/или низкокачественных высокооктановых компонентов типа пиролизного бензина («бодяжничество»).
Применение
В конце XIX века бензин не находил лучшего применения, чем антисептическое средство (бензин продавался в аптеках) и топлива для примусов. Зачастую из нефти отгоняли только керосин, а все остальное, включая бензин, либо сжигали, либо просто выбрасывали. Однако с появлением двигателя внутреннего сгорания, работающего по циклу Отто, бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки. Хотя по мере более широкого распространения дизельных двигателей на первый план выходит дизельное топливо благодаря более высокому КПД этих двигателей. Бензин применяется как топливо для карбюраторных и инжекторных двигателей, высокоимпульсное ракетное топливо (Синтин), при производстве парафина, как растворитель, как горючий материал, сырье для нефтехимии прямогонный бензин или бензин газовый стабильный (БГС).
Топливные бензины
Моторные бензины
Автомобильная заправочная станция в США
Основными качественными показателями моторных бензинов являются:
- Испаряемость и смесеобразование
- Детонационная стойкость (октановое число)
- Склонность к неуправляемому воспламенению (калильное зажигание)
- Нагарообразование и склонность к отложениям
- Химическая стабильность (индукционный период)
- Коррозионная активность
- Нейтральность по отношению к окружающей среде
- Токсичность
Основными характеристиками, влияющими на данные показатели, являются:
- Фракционный состав бензина, определяемый температурами начала и конца кипения, выкипания 10, 50 и 90 % бензина
- Углеводородный состав (учитывая и их строение)
- Содержание серы, кислородсодержащих соединений, растворённых смол, металлов
Моторные бензины подразделяются на автомобильные (А) и авиационные (Б). Авиационные бензины отличаются тем, что включают больше лёгких фракций и имеют более высокое октановое число. Различают также летние и зимние сорта автомобильных бензинов. В зимних сортах больше легкокипящих фракций, что улучшает холодный пуск двигателя. В основу классификации бензинов положено так называемое октановое число. Бензины с большим числом обладают более высокой стойкостью к детонации и позволяют проектировать двигатели с более высокой степенью сжатия.
Прямогонный бензин, полученный путём перегонки нефти, не обладает детонационной стойкостью, необходимой для работы современного двигателя. Бензин марки А-72 и ниже использовался только в моторах, разработанных до 1960-х годов. Кратковременное использование бензина с низким октановым числом в современном моторе возможно (при работе на холостых или в режиме малых нагрузок), однако это приводит к необратимому выходу мотора из строя меньше, чем через минуту при работе прогретого мотора на полной мощности.
Основные компоненты высококтановых бензинов получают гидроочисткой, каталитическим крекингом, изомеризацией, алкилированием и риформингом. Дополнительно используются различные присадки и антидетонаторы. Их использование ограничено стандартами, ограничено содержание свинца (токсичный тетраэтилсвинец), марганца и железа (нагарообразующие трикарбонилмарганец и ферроцен), смолообразующего монометиланилина (до 1,3 %). Так же возможно применение добавок повышающие октановое число смешения. Таким добавками являются кислородсодержащие соединения (спирты и эфиры). Так например: октановое число этилового спирта около 120 пунктов, а МТБЭ около 130 пунктов. Однако их содержание ограничено из-за низкой теплотворной способности и температуры кипения до 15 %. Часто для повышения октанового числа используют побочный продукт нефтехимии толуол с ОЧИ 115 пунктов.
В России применяются следующие марки автомобильных бензинов:
- Н-80 (А-76) («нормаль»)
- АИ-92 («регуляр»)
- АИ-95 («премиум»)
- АИ-98 («супер»)
На Российском рынке встречаются различные по качествам бензины, например, на МНПЗ по техническим условиям выпускаются бензины марок АИ-92ЭК, АИ-95ЭК с повышенными экологическими показателями. Отмечаются факты, когда заправщики самостоятельно изготавливают топливо более дешёвого состава с довольно низкими качествами.
В США широкое применение получили смеси бензинов с этанолом до 20 % (марка Е20) (см. биоэтанол). А в Бразилии 20 % содержание этанола является общепринятым и довольно распространены смеси до чистого спирта, применяемые на автомобилях с адаптированными двигателями.
Обозначение бензинов: «А» — автомобильный бензин; «Б» — авиационный бензин; «76» — числовой индекс — октановое число; «91/115» — числовой индекс авиационных бензинов — первое число обозначает октановое число, второе — сортность на богатой смеси; «И» — метод определения октанового числа (исследовательский). Если буква И отсутствует — моторный метод.
Бензины-растворители
Нашли применение узкие легкокипящие продукты каталитического риформинга (БР-2) или прямой перегонки малосернистых нефтей (БР-1) (ГОСТ 443-76) в качестве растворителя для приготовления резиновых клеев при производстве печатных красок, мастик; для обезжиривания электрооборудования, тканей, кожи, поверхностей металлов перед нанесением металлических покрытий; для промывки подшипников, арматуры перед консервацией, в производстве искусственных мехов; 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 (температура кипения 70-95 °C) прямой перегонки малосернистых нефтей применяются для экстракции растительных масел, извлечения жира из костей, никотина из махорочного листа, как растворитель в резиновой и лакокрасочной промышленности.
Малосернистый деароматизированный экстракционный бензин (температура кипения 70-85 °C) применяется для выработки масел в районах с жарким климатом (высокой испаряемостью).
Получаемый из рафината каталитического риформинга (температура кипения 105—125 °C) растворитель БЛХ 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 (ГОСТ 8505-80) (широкая фракция прямой перегонки малосернистых нефтей или рафината каталитического риформинга) в качестве растворителя при производстве искусственных кож, для химической чистки тканей, промывке 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.
Нефрас С 150/200 узкой фракции прямой перегонки сернистых нефтей, близок по свойствам и применяется также как и Уайт-спирит, однако содержит больше серы и имеет более резкий запах.
В народе легкокипящие бензины растворители бытового применения часто называют «Калоша», кроме того на российском рынке встречается продукт Нефрас С2 80/120 схожий по составу с БР1 и товарным наименованием «Калоша».
Нафта (Бензины для нефтехимии)
Нафта представляют собой фракцию нефти с пределами выкипания нк-180 градусов Цельсия, состоят преимущественно из нормальных парафинов С5-С9. Получают прямой перегонкой нефти с добавлением небольшого количества вторичных фракций. Применяется как сырьё пиролиза углеводородного сырья для получения этилена на нефтехимических предприятиях, для блендинга и для экспорта. В РФ известны следующие товарные названия нафты:
- Бензин газовый стабильный (БГС)
- Бензин для химической промышленности (БХП)
- Бензин прямогонный (БП)
- Дистиллят газового конденсата легкий (ДГКл)
- Прочие продукты-аналоги
Производство, потребление и экспорт из России
В структуре производства на 2000-е (35 млн т.) основную долю занимает АИ-92 — около 18 млн т. (51 %), АИ-80 — около 10 млн т. (29 %), на АИ-95 приходится до 4 млн т. (11 %), прямогонный бензин около 3 млн т. (8 %), на АИ-98 приходится меньше процента всего производства. В том числе производство МТБЭ составляет около 700 тыс. т.
На 2007 год внутреннее потребление бензина в стране составляет около 29 млн т. в год, рост потребления несмотря на существенный рост автомобильного парка (8 %) составляет около 1,5 % в год. Структура потребления повторяет структуру производства с меньшими долями экспортных прямогонного и 80 бензинов: АИ-92 — 62 %, АИ-80 — 24 %, АИ-95 — 14 %. Причём прирост потребления отмечается прежде всего за счёт высокооктановых (АИ-95) бензинов, происходит постепенное замещение ими низкооктановых. Основным потребителем АИ-80 является грузовой, малотоннажный и внутригородской пассажирский транспорт.
Значительную часть экспорта составляет полуфабрикатный прямогонный, а также бензин марки АИ-80 экспортный.
- В 2005 году 5,9 млн тонн бензина на $2,5 млрд .
- В 2006 6,3 млн тонн — на $3,4 млрд .
- В 2007 5,9 млн тонн — на $3,4 млрд .
Влияние на здоровье человека
Пары бензина очень токсичны для человека, и их вдыхание может вызвать как острое, так и хроническое отравление.
В случае отравления, вызванном вдыханием небольших концентраций паров бензина, наблюдаются симптомы, похожие на алкогольную интоксикацию: психическое возбуждение, эйфория, головокружение, тошнота, слабость, рвота, покраснение кожных покровов, учащение пульса. В тяжелых случаях могут наблюдаться галлюцинации, обморочные состояния, судороги, повышенная температура.
Хроническое отравление бензином выражается в повышенной раздражительности, головокружении, поражении печени и ослаблении сердечной деятельности.
Попадание бензина в лёгкие, при засасывании его в шланг, используемый как сифон с целью слива из бака, может привести к развитию «бензиновой пневмонии»: появляются боли в боку, одышка, кашель с ржавой мокротой, повышение температуры.
При попадании бензина внутрь появляются обильная и повторная рвота, головная боль, боли в животе, жидкий стул. Иногда отмечаются увеличение печени и ее болезненность, желтушность склер.
Бензиновая токсикомания
Бензиновая токсикомания обычно встречается среди подростков. При вдыхании бензина с целью вызвать эйфорию и галлюцинации, быстро развивается привыкание. Бензиновая токсикомания достаточно быстро ведёт к тяжёлым поражениям центральной нервной системы, психоорганическому синдрому, необратимому падению интеллекта, влекущему за собой инвалидизацию.
Цены на бензин
|
Российские цены на бензин, на конец периода, руб./л. |
|||||||||
|
|
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
2009 |
|
АИ-80 |
6.52 |
7.58 |
9.06 |
12.46 |
14.32 |
15.75 |
17.01 |
17.41 |
|
|
АИ-92 |
7.88 |
9.80 |
11.29 |
14.41 |
16.79 |
18.68 |
20.31 |
20.11 |
|
|
АИ-95 |
9.16 |
10.97 |
12.49 |
15.54 |
18.02 |
20.15 |
21.90 |
22.84 |
|
Значительную составляющую цены автомобильного бензина составляют налоги. Только акцизная составляющая в 2008—2009 годах c учетом обложения акциза НДС для АИ>80 около 3,1 руб/л, АИ<=80 около 2,2 руб. Актуальная цена — 21,00 (АИ-92, янв.2010)
Для сравнения в Германии акциз (на 2007 год) составляет €0.6545 за литр (около 23 руб./л.), ставка НДС 19% — акцизная нагрузка около 27 руб/л. Цена 57,86 р/л (АИ-92, 11.янв.2010)
В США средняя полная налоговая нагрузка (на 2007 год) на бензин включая акциз и разновидности налога с продаж (НДС в США нет) составляет около 47 центов за галлон (3,5 руб/л). Цена 21,36 р/л (АИ-92, 11.янв.2010).