Бензиновые фракции: что они такое и откуда берутся?
Бензин - топливо номер один для автомобилей. Но что мы знаем о его составе и происхождении? Давайте разберемся, из чего состоит бензин, откуда берутся его компоненты и как они влияют на качество топлива. Приоткроем завесу тайны над бензиновыми фракциями!
Что такое бензиновые фракции и как их получают
Бензиновые фракции - это углеводородные компоненты, получаемые при переработке нефти и используемые для производства автомобильного топлива. Они представляют собой смеси углеводородов с различной температурой кипения.
Существует несколько способов получения бензиновых фракций:
- Перегонка (фракционная разгонка) нефти
- Крекинг нефтепродуктов
- Риформинг бензиновых фракций
- Алкилирование олефинов
- Изомеризация углеводородов
При фракционной разгонке нефть нагревают в специальных колоннах до температуры около 400°C. При этом легкокипящие фракции испаряются и конденсируются в верхней части колонны, а тяжелые остаются внизу. Таким образом выделяют бензиновые, керосиновые, дизельные фракции и мазут.
Бензиновые фракции делятся на легкие (температура кипения до 200°C) и тяжелые (200-300°C). Они состоят из смесей парафиновых, нафтеновых, ароматических углеводородов.
Виды бензиновых фракций
Существует несколько основных видов бензиновых фракций, используемых для производства автомобильного топлива:
- Прямогонный бензин - получают перегонкой нефти. Обладает низким октановым числом.
- Каталитический бензин - продукт каталитического крекинга. Отличается высоким содержанием ароматических углеводородов.
- Алкильный бензин - производится путем алкилирования изобутана и бутиленов. Характеризуется высоким октановым числом и низким давлением насыщенных паров.
- Изомеризат - получают изомеризацией легких парафиновых углеводородов в разветвленные изомеры. Повышает октановое число бензина.
- Риформат - продукт риформинга бензиновых фракций. Содержит ароматические углеводороды, повышающие детонационную стойкость.
Каждая фракция вносит свой вклад в качество готового бензина. Подбирая оптимальное соотношение разных компонентов, производители получают топливо с требуемыми характеристиками.
Применение фракций в производстве бензина
В товарном автомобильном бензине смешиваются различные бензиновые фракции для получения определенных свойств готового топлива.
Например, для повышения октанового числа используют высокооктановые компоненты - алкильный бензин, изомеризат, риформат. А для улучшения испаряемости добавляют легкие фракции прямой перегонки нефти.
Соотношение фракций варьируется в зависимости от марки бензина. Так, в высокооктановый АИ-98 добавляют больше риформата и изомеризата, а в АИ-92 преобладают прямогонные фракции.
ГОСТ Р 51105-97 регламентирует фракционный состав бензинов в следующих пределах:
| Фракция | Температура кипения, °C |
| Начало кипения | не выше 35 |
| 10% отгоняется при температуре | не выше 65 |
| 50% отгоняется при температуре | 85-120 |
| 90% отгоняется при температуре | 160-185 |
| Конец кипения | не выше 215 |
Таким образом, тщательный подбор и смешение разных бензиновых фракций позволяет получать качественное топливо, отвечающее современным требованиям.
Влияние фракций на качество бензина
Качество бензина в значительной степени определяется фракционным составом. Разные фракции по-разному влияют на важнейшие характеристики топлива.
Детонационную стойкость бензина повышают ароматические углеводороды в составе каталитического бензина, риформата и изомеризата. А вот прямогонные фракции с высоким содержанием н-парафинов, наоборот, снижают октановое число.
На испаряемость бензина влияет соотношение легких и тяжелых фракций. Чем выше доля легких фракций, тем лучше испаряемость и тем легче запуск двигателя в холодное время года.
Вязкость и текучесть бензина также зависят от фракционного состава. Легкие фракции снижают вязкость, а тяжелые ароматические углеводороды, наоборот, увеличивают ее.
На мощностные характеристики двигателя влияет теплотворная способность бензина, которая определяется содержанием разветвленных углеводородов. Чем их больше, тем выше теплотворность.
Как определить фракционный состав бензина
Для контроля качества бензина важно иметь возможность определить его фракционный состав. Это можно сделать несколькими способами:
- Лабораторный анализ методом разгонки в колонке по ГОСТ 2177.
- Исследование на газовом хроматографе.
- Оценка по косвенным показателям - плотности, вязкости, давлению насыщенных паров.
К сожалению, нередко встречается фальсификация бензинов путем искажения данных о фракционном составе. Чтобы ее выявить, необходимо проводить независимые лабораторные исследования образцов топлива.
Тенденции в производстве фракций
В производстве бензиновых фракций наблюдаются следующие основные тенденции:
- Разработка новых высокоэффективных процессов каталитического крекинга и риформинга.
- Повышение глубины переработки нефти.
- Гидроочистка фракций для снижения содержания серы и других примесей.
- Увеличение доли высокооктановых компонентов в товарном бензине.
Эти тенденции обусловлены возрастающими экологическими требованиями и стремлением повысить качество топлива.
Советы по выбору бензина с оптимальным фракционным составом
При выборе бензина на заправке стоит обращать внимание на его фракционный состав. Вот несколько полезных советов:
- Отдавайте предпочтение бензинам премиум-класса (АИ-98, АИ-95) - в них больше высокооктановых фракций.
- Избегайте no-name бензинов - их состав и качество вызывают сомнения.
- В зимнее время выбирайте бензин с улучшенной испаряемостью (добавкой изопентана).
- Периодически проверяйте качество бензина из вашей заправки в независимой лаборатории.
Подбирая бензин под свой автомобиль, ориентируйтесь на рекомендации производителя. И помните - качество топлива напрямую влияет на работу и ресурс вашего двигателя!
Влияние температуры на фракционный состав
Температура является ключевым фактором, определяющим выделение фракций при переработке нефти. Чем выше температура, тем тяжелее фракции переходят в парообразное состояние.
При низких температурах до 200°C образуются легкие бензиновые фракции - пентаны, гексаны и другие низкомолекулярные углеводороды. В интервале 200-350°C выделяются средние фракции - керосин и дизель. А при температуре выше 350°C начинают испаряться тяжелые масляные фракции, образуя мазут.
Таким образом, регулируя температурный режим, можно получать фракции с нужными свойствами и в заданных пропорциях. Это важный технологический параметр процесса перегонки нефти.
Сбор, хранение и транспортировка фракций
После выделения из нефти бензиновые фракции собираются в специальных емкостях. Для хранения используются резервуары из углеродистой стали с пониженным давлением для предотвращения потерь от испарения.
Оптимальная температура хранения фракций составляет 10-30°C. При более низких температурах возрастает вязкость, затрудняющая перекачку продукта.
Для транспортировки фракций применяются железнодорожные цистерны и танкеры. Важно исключить контакт с воздухом и влагой, которые снижают качество продукта.
Примеси во фракциях и методы очистки
В процессе перегонки во фракциях могут накапливаться различные примеси:
- Сера и сероводород
- Азотистые соединения
- Кислородсодержащие соединения
- Механические частицы
Для очистки от них применяется гидроочистка - обработка водородом на специальных катализаторах. Это позволяет значительно улучшить качество фракций.
Перспективы развития производства фракций
В дальнейшем развитии производства бензиновых фракций можно выделить несколько перспективных направлений:
- Создание новых высокоэффективных процессов конверсии углеводородного сырья
- Разработка инновационных катализаторов для углубления переработки
- Оптимизация фракционного состава под новые экологические нормы
- Улучшение качества фракций за счет глубокой очистки
Реализация этих направлений позволит получать бензиновые компоненты более высокого качества и экологичности.