Плотность бензина
Отношение массы вещества к его объему или массы его единичного объема называют плотностью. Она у всех веществ разная и зависит от их природы и состава. Например, для пресной воды она равняется, примерно, 1,003 г/см3, а для морской — 1,025 г/см3. Также эта физическая величина подчиняется правилу аддитивности. То есть плотность многокомпонентной смеси (какой является, например, бензин) будет равняться сумме произведений этой характеристики каждого компонента на его массовую долю: ρсмеси = ∑ρi • ci. Расчетный метод может быть использован при известном составе, а также в тех случаях, когда не требуется определить плотность бензина с высокой точностью. Другой недостаток расчетного способа — сложность и высокая затратность определения массовой доли каждого компонента. Оно требует дорогостоящего хроматографического оборудования и высококвалифицированного персонала, так как каждая марка нефтепродукта характеризуется широкой вариабельностью наборов из большого числа индивидуальных, преимущественно, органических веществ (углеводородов).
Качественный и количественный состав, обуславливающий плотность бензина, меняется и зависит от исходного сырья и технологического способа его переработки. Получают различные марки путем прямой перегонки нефти, риформингом, изомеризацией, алкилированием, каталитическим крекингом. Бензин преимущественно состоит из смеси парафинов, нафтенов и олефинов. В настоящее время многие страны ввели ограничения на содержание ароматических углеводородов и олефинов. Такое положение вызвано экологическими требованиями и необходимостью сокращения нагарообразования, которое происходит из-за присутствия в топливе соединений бензольного и этиленового ряда, они часто содержат бензин. Плотность продуктов, октановое число которых увеличено за счет ароматических веществ, как правило, выше, чем у топлива с более низким содержанием бензола и его гомологов.
Кроме того, готовый продукт может содержать специальные добавки. Они также влияют на плотность бензина. Например, кислородсодержащие соединения такие, как этанол, позволяют увеличивать полноту сгорания топлива и снижать концентрацию окиси углерода в выхлопных газах. Нормативный документ и технологический регламент предприятия определяет те компоненты, которые могут быть добавлены в топливо. В настоящее время на территории нашей страны действуют несколько документов, нормирующих качество моторных топлив для транспортных средств с бензиновыми двигателями.
Межгосударственный стандарт ГОСТ 2184-77 переиздан в феврале 2003 года с изменениями 1—6 от 1981, 1983, 1984, 1990, 1997 и 2002 гг., а также с двумя поправками от 2000 и 2001 гг., он признан 10 государствами — бывшими республиками СССР. В Российской Федерации его требования распространяются только на неэтилированный продукт марки А-76. Плотность бензина при 20 оС по данному ГОСТу не регламентируется, но ее определение обязательно до отгрузки потребителю. Для этого применяются ареометрический и пикнометрические методы испытания, которые описаны ГОСТ 3900-85.
Государственный стандарт нашей страны ГОСТ Р 51105-97 (к нему опубликованы в 1999 и 2000 гг. изменения № 1 и № 2) применяется с 01.01.1999 и распространяется на неэтилированные автомобильные бензины, которые в зависимости от величины октанового числа делятся на марки: Супер 98, Премиум 95, Регуляр 92, Регуляр 91, Нормаль 80. Плотность бензина 92 и остальных продуктов с октановым числом от 91 до 98 нормируется при 15 оС и лежит в пределах от 725 до 780 кг/м3. Для продукта марки Нормаль 80 она может меняться от 700 до 750 кг/м3. Определяют эту характеристику с помощью ареометра по методу испытания согласно ГОСТ Р 51069-97.
Другой государственный стандарт — ГОСТ Р 51886-2002 — введен в действие в Российской Федерации с 01.07.2002, а с 01.07.2008 к нему вышло изменение № 1. Документ соответствует европейкой нормали ЕН 228-2004, он распространяется на неэтилированные бензины марок Супер Евро-98 и Премиум Евро-95. Они характеризуются октановым числом 98 и 95 соответственно. Плотность бензина обеих марок при 15 оС лежит в пределах 720—750 кг/м3 и определяется по ГОСТ Р 51069-97 ареометрическим методом.
Чем вызвана необходимость определения плотности моторного топлива? Во-первых, эта величина косвенно характеризует состав продукта и помогает его идентифицировать. Например, если измеренная плотность будет 0,980 кг/ м3 или 0,650 кг/м3, то можно с уверенностью сказать, что это не бензин, а какой-то другой продукт. Также плотность бензина широко применяется на практике: зная объем продукта в большом резервуаре, который невозможно взвесить, рассчитывают его массу, умножая плотность на объем. Такой способ называется косвенным, требования к нему содержит ГОСТ Р 8.595-2004. Измеряют температуру и уровень продукта в резервуаре и рассчитывают его объем. Отбирают точечные пробы в соответствии с требованиями ГОСТ 2517-85, объединяют их и определяют плотность по ГОСТ 51069-97 или по ГОСТ 3900-85. Результаты измерений приводят к стандартным условиям (температура 15 или 20 оС), только после этого эти величины используют для расчета массы продукта в резервуаре.