مما يتكون البنزين وما هو رقم الأوكتان؟ غليان واحتراق ودرجة وميض البنزين نقطة غليان البنزين ai 92

يتم تحديد نطاق ونوعية البنزين المنتج والمستخدم من خلال هيكل أسطول السيارات في البلاد (على مدى العقد الماضي، زاد عدد السيارات 1.7 مرة، في حين زادت حصة السيارات الأجنبية)، والقدرات التقنية المحلية صناعة البتروكيماويات، فضلاً عن المتطلبات البيئية، التي أصبحت في الآونة الأخيرة حاسمة. ومن أجل تقليل الانبعاثات الضارة، بدأ تجهيز السيارات بأنظمة تحفيزية لتحييد غازات العادم، مما تسبب في فرض متطلبات أكثر صرامة على جودة البنزين المستخدم.

1. إنتاج بنزين المحركات ومكوناته

يعد إنتاج الوقود لمحركات الاحتراق الداخلي عملية معقدة تتضمن الحصول على مكوناته الأساسية وخلطها وتحسينها مع الإضافات إلى الجودة التجارية بما يتوافق مع متطلبات المواصفات. يسمى خلط الكسور المستقيمة مع مكونات العمليات الثانوية والمواد المضافة يضاعف.

تحتوي محركات البنزين من نفس العلامة التجارية، المنتجة في مؤسسات مختلفة، على تركيبات مختلفة قليلاً، والتي ترتبط بمجموعة مختلفة من المعدات التكنولوجية. ومع ذلك، يجب عليهم الامتثال للوثائق التنظيمية. ويرد في الجدول متوسط ​​​​تركيبة مكونات البنزين من ماركات مختلفة. 3.

عادة ما يكون المكون الأساسي لإنتاج بنزين المحركات هو بنزين الإصلاح الحفاز أو التكسير الحفاز. يتميز بنزين الإصلاح الحفزي بمحتوى منخفض من الكبريت، ولا يحتوي فعليًا على أوليفينات، لذلك فهو مستقر للغاية أثناء التخزين. ومع ذلك، فإن المحتوى المتزايد من الهيدروكربونات العطرية فيها يعد عاملاً مقيدًا من وجهة نظر بيئية. وتشمل عيوبها أيضًا التوزيع غير المتكافئ لمقاومة التفجير بين الكسور.

في مخزون البنزين الروسي، تتجاوز حصة مكون الإصلاح الحفاز 50٪.

الجدول 3.متوسط ​​تكوين مكونات البنزين من ماركات مختلفة

يتميز بنزين التكسير الحفزي بجزء كتلة منخفض من الكبريت ورقم أوكتان بحثي يبلغ 90...93. محتوى الهيدروكربونات العطرية فيها 30...40%، الهيدروكربونات الأوليفينية - 10...25%. لديهم ثبات كيميائي مرتفع نسبيًا (فترة الحث 800...900 دقيقة). بالمقارنة مع بنزين الإصلاح الحفزي، يتميز بنزين التكسير الحفزي بتوزيع أكثر اتساقًا لمقاومة التفجير بين الأجزاء. لذلك، يتم استخدام خليط من مكونات الإصلاح الحفزي والتكسير الحفزي كقاعدة لإنتاج بنزين المحركات.

2. متطلبات جودة بنزين السيارات

تعتمد قوة محرك البنزين وكفاءته وموثوقيته التشغيلية واستهلاك الوقود والزيت وسمية غاز العادم إلى حد كبير على جودة الوقود المستخدم.

بنزين المحركات عبارة عن خليط من نواتج التقطير المستقيمة للبنزين والتكسير الحراري والتكسير التحفيزي. ومع تحسن عمليات التكسير التحفيزي والإصلاح، تزداد حصة نواتج التقطير الناتجة عن هذه العمليات في بنزين المحركات بسبب انخفاض حصة نواتج التقطير المستقيمة والتكسير الحراري.

لضمان التشغيل الموثوق لمحركات السيارات في جميع الأوضاع، يجب أن يفي البنزين بمتطلبات معينة.

يجب أن يتم احتراق البنزين الممزوج بالهواء في غرفة الاحتراق بالسرعة العادية دون حدوث انفجار في جميع أوضاع تشغيل المحرك وفي أي ظروف مناخية. يحدد هذا المتطلب معايير مقاومة البنزين للطرق. من أجل تحسين خصائص مقاومة الخبط، تتم إضافة إضافات مضادة للخبط - عوامل مضادة للخبط - إلى بعض أنواع البنزين. في البنزين المخصص للمحركات ذات درجة عاليةالضغط، إضافة مكونات مختلفة عالية الأوكتان.

من الضروري أن يكون للبنزين قيمة حرارية عالية، وأقل احتمالية لتكوين رواسب في أنظمة الوقود والسحب، وكذلك رواسب الكربون في غرفة الاحتراق. يجب ألا تكون منتجات الاحتراق سامة أو قابلة للتآكل. يجب أن يضمن تطاير البنزين تحضير خليط قابل للاحتراق عند أي درجة حرارة تشغيل للمحرك. ينظم هذا المطلب خصائص ومؤشرات جودة البنزين مثل التركيب الجزئي وضغط البخار المشبع والميل إلى تكوين أقفال بخار. لتحسين خصائص بدء تشغيل المحرك، تتم إضافة البنزين الغازي إلى البنزين.

يرتبط إنتاج بنزين المحركات بمجموعة معقدة من العناصر المختلفة العمليات التكنولوجيةتكرير النفط.

تفرض متطلبات جودة البنزين المنتج، والتي تحددها القدرات التقنية لتكرير النفط المحلي، قيودًا على معايير التركيب الجزئي والهيدروكربوني ومحتوى الكبريت والعوامل المضادة للخبط المختلفة.

شروط الإنتاج بكثافة الإنتاج بكميات ضخمةتتطلب إمكانية استخدام المواد الخام البترولية ذات التنوع الأوسع في التركيب الهيدروكربوني والجزئي ومحتوى مركبات الكبريت المختلفة، مما يؤثر بطريقة معينة على وضع المعايير في مواصفات مؤشرات الجودة المقابلة للبنزين.

من أجل زيادة إنتاج البنزين من المواد الخام البترولية المعالجة، يهتم الإنتاج بزيادة درجة الغليان، و الاستخدام الفعالمن الممكن استخدام البنزين في المحرك مع وجود قيود معينة على محتوى الأجزاء ذات الغليان العالي.

يتم وضع معايير مقاومة التفجير عند مستوى يمكن تحقيقه باستخدام العمليات التكنولوجية الحالية والمكونات والمواد المضافة المعتمدة للاستخدام في البنزين.

في كثير من الأحيان تتعارض متطلبات مصنعي السيارات مع متطلبات مصافي النفط، وفي هذه الحالات من الضروري تحديد المستوى الأمثل والمجدي اقتصاديًا لهذه المتطلبات. مثال على هذا الحل الوسط هو مؤشر الأوكتان، الذي يميز مقاومة البنزين الأمريكي للطرق.

اقترحت شركات صناعة السيارات الأمريكية أن تدرج في المواصفات تقييمًا لعدد الأوكتان للبنزين باستخدام طريقة البحث، ومصافي النفط - باستخدام طريقة المحرك. ونتيجة لذلك تم إدخال مؤشر يساوي نصف مجموع أرقام الأوكتان حسب طرق البحث والمحرك.

يتم تحديد المتطلبات المرتبطة بنقل وتخزين البنزين من خلال ضرورة الحفاظ على جودته لعدة سنوات.

يتم توريد بنزين المحركات من المصنع إلى مستودعات نقل النفط الإقليمية الكبيرة. ومن قواعد التخزين هذه، يتم إمداد البنزين إلى مستودعات النفط التي تزوده محطات الوقود(محطة الوقود)، ومن ثم عن طريق صهاريج السيارات إلى محطة الوقود.

يتم نقل وتخزين واستخدام البنزين مباشرة على السيارات في ظروف مناخية مختلفة وفي درجات حرارة محيطة تتراوح من -50 إلى 45 درجة مئوية، ومن الضروري التأكد من ذلك العمل العاديمحرك. المتطلبات المتعلقة بالنقل والتخزين تنظم خصائص بنزين المحركات مثل الاستقرار الفيزيائي والكيميائي، والميل إلى الخسائر الناجمة عن التبخر وتكوين أقفال البخار، والذوبان في الماء، ومحتوى المركبات المسببة للتآكل، وما إلى ذلك. كقاعدة عامة، يتم توفير أنواع البنزين الصيفية ذات الثبات الكيميائي العالي (فترة تحريض لا تقل عن 1200 دقيقة) للتخزين على المدى الطويل.

يرتبط تأثير البنزين على البيئة عند استخدامه في تكنولوجيا السيارات بسمية المركبات التي تدخل الهواء الجوي والماء والتربة مباشرة من الوقود (التبخر والتسرب) أو مع منتجات احتراقه.

مصادر الانبعاثات السامة من المركبات هي غازات العادم وغازات علبة المرافق وأبخرة الوقود المنبعثة من نظام السحب وخزان الوقود. تحتوي غازات العادم على أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت والهيدروكربونات غير المحترقة ومنتجات أكسدتها الجزئية والكربون العنصري (السخام) ومنتجات الاحتراق من المواد المضافة المختلفة، على سبيل المثال أكاسيد الرصاص وهاليدات الرصاص عند استخدام البنزين المحتوي على الرصاص، وكذلك النيتروجين و الأكسجين الذي لا ينفق على هواء احتراق الوقود.

لتقليل انبعاثات المواد الضارة، تم تجهيز السيارات الحديثة بأنظمة تحييد غازات العادم الحفزية، والتي تسمح بحرق الهيدروكربونات غير المحترقة وأول أكسيد الكربون إلى ثاني أكسيد الكربون، وتقليل أكاسيد النيتروجين إلى نيتروجين.

يتم ضمان الخصائص البيئية للبنزين من خلال القيود المفروضة على محتوى المواد السامة الفردية، على تكوين المجموعة الهيدروكربونية، على محتوى الهيدروكربونات منخفضة الغليان، وكذلك الكبريت والبنزين. تضمن هذه القيود التشغيل الموثوق لنظام المعالجة اللاحقة لغاز العادم الحفاز وتساعد في تقليل التلوث البيئي.

في الجدول يوضح الجدول 4 متطلبات بنزين السيارات في دول المجموعة الاقتصادية الأوروبية (EEC).

فيما يتعلق بالانضمام الاتحاد الروسيوجمهورية بيلاروسيا إلى البرامج البيئية الأوروبية، هناك حاجة ملحة للتنظيم الإنتاج الصناعيمحركات البنزين التي تلبي المتطلبات الأوروبية (EN 228). يجب أن تضمن تكنولوجيا إنتاج بنزين المحركات التي تلبي متطلبات EURO-2 وEURO-3 وEURO-4 وEURO-5 المعايير المعمول بها لمحتوى الكبريت والهيدروكربونات العطرية والأوليفينية والبنزين.

الجدول 4متطلبات بنزين السيارات في الاتحاد الأوروبي

وبالتالي فإن البنزين كوقود يجب أن:

• تتمتع بتقلب جيد وتشكل خليطًا قابلاً للاحتراق ومتجانسًا في التركيب في جميع الأسطوانات ؛
• لديها مقاومة عالية للانفجار، أي. حرق دون تفجير في ظل ظروف تشغيل المحرك المختلفة؛
• ضمان التشغيل السهل والتشغيل المستقر للمحرك في أوضاع مختلفة وكفاءة عالية ؛
• لديك تكوين كسري الأمثل.
• تحتوي على نسبة منخفضة من المركبات المكونة للراتنج والسخام والمواد المسببة للتآكل؛
• تتمتع باستقرار فيزيائي وكيميائي عالي أثناء التخزين والنقل وما إلى ذلك، ولا تسبب تآكل الحاويات ووسائل التزود بالوقود والمحركات (يجب أيضًا ألا تسبب منتجات احتراق البنزين تآكل أجزاء المحرك) ؛
• حرق كامل مع الحد الأدنى من تكوين المواد السامة والمسرطنة.
• لديها ميل ضئيل لتكوين رواسب الكربون على أجزاء المحرك؛
• توفير أقصى قوة للمحرك و الحد الأدنى من الاستهلاكزيوت؛
• لها خصائص جيدة في درجات الحرارة المنخفضة.
• ليس لديك زيادة في الرطوبة والميل إلى تكوين الجليد.
• لا تحتوي على شوائب ميكانيكية وماء.

تشمل خصائص البنزين التي تلبي جميع المتطلبات التشغيلية بشكل كامل ما يلي: المادية الخواص الكيميائيةوالتقلب والتركيب الجزئي، ومقاومة التفجير، وثباتها وخصائصها المضادة للتآكل. يتم تضمين المتطلبات البيئية في مجموعة منفصلة من خصائص البنزين.

3. التركيب الكيميائي والهيدروكربوني للبنزين

يتميز التركيب الكيميائي للبنزين بتركيبته الهيدروكربونية الجماعية، أي. محتواها من الهيدروكربونات العطرية والأوليفينية والنفثينية والبارافينية.

بالإضافة إلى الهيدروكربونات، يحتوي البنزين على كميات صغيرة من مركبات الهيدروكربون غير المتجانسة، والتي تشمل الكبريت والأكسجين والنيتروجين. يدخلون البنزين من النفط المكرر، وتتشكل مركبات الأكسجين أثناء أكسدة الهيدروكربونات أثناء تخزين البنزين.

لا تحتوي مكونات البنزين على مركبات معدنية عضوية من البترول، والتي تتركز عادة في أجزاء عالية الغليان. من أجل تحسين الخصائص الفيزيائية والكيميائية والتشغيلية للبنزين، يتم إضافة المكونات التي تحتوي على الأكسجين (الإيثرات والكحول)، بالإضافة إلى إضافات خاصة مضادة للخبط، إلى تكوينها بكميات محدودة، بما في ذلك تلك التي تحتوي على المعادن.

للحد من محتوى المواد المضافة المضادة للخبط، تنص مواصفات البنزين على الحد الأقصى المسموح به من التركيزات من الرصاص والمنغنيز والحديد.

تشمل القيود الرئيسية على التركيب الكيميائي والهيدروكربوني للبنزين ما يلي: محتوى الكبريت والهيدروكربونات العطرية والبنزين في المقام الأول؛ محتوى الهيدروكربونات الأوليفينية والأكسجين (تركيز الأكسجين الكلي والكحوليات والإيثرات الفردية).

مع زيادة محتوى مركبات الكبريت في البنزين، يحدث زيادة في تكوين الكربون وتآكل أجزاء المحرك وتقادم زيت المحرك. وبالإضافة إلى ذلك، فإن له تأثير سلبي كبير على البيئة.

تساهم الزيادة في محتوى الهيدروكربونات العطرية في البنزين في زيادة انبعاثات البنزين في البيئة. أثبتت الدراسات التي أجريت أن هناك علاقة خطية بين محتوى البنزين في البنزين وتركيزه لجميع أنواع انبعاثات الهيدروكربونات غير المحترقة: في غازات العادم؛ في الأبخرة من نظام الوقود. عند تزويد السيارة بالوقود. بالنسبة للمركبات غير المجهزة بمحول حفاز، فإن المصدر الرئيسي لانبعاثات البنزين في الغلاف الجوي هو غازات العادم (حوالي 70%)، تليها الانبعاثات التبخرية (20%) والخسائر أثناء التزود بالوقود (10%) بدرجة أقل.

• قطع بنزين الإصلاح الحفاز بنسبة 60...85 درجة مئوية يحتوي على أكثر من 20% بنزين، يليه استخدامه لإنتاج البنزين. في الوقت نفسه، ينخفض ​​محتوى البنزين في البنزين التجاري بمقدار 3 مرات تقريبًا، وتزداد خصائص الأوكتان للبنزين المصلح بعد فصل الجزء 60...85 درجة مئوية بمقدار 1...1.5؛
• زيادة نسبة المكونات عالية الأوكتان التي لا تحتوي على البنزين في تركيبة البنزين التجاري: الألكيلات، والإيزومرات، والأكسجين (الكحول، والإثيرات، وما إلى ذلك)، وكذلك استخدام عوامل مضادة للخبط غير سامة؛
• اختيار المواد الخام وتقليل شدة عملية الإصلاح، والاستخلاص، وكذلك الهدرجة الانتقائية للبنزين في الهكسان الحلقي أو ألكلة البنزين إلى هيدروكربونات ألكيل عطرية.

من الممكن الجمع بين عدة طرق بناءً على خصائص مصفاة النفط وتوافر المواد الخام ومفهوم المعالجة والتكامل مع الإنتاج الكيميائي.

يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لمحتوى هيدروكربونات الأوليفين في البنزين التجاري 18%، لأنها المصدر الرئيسي لتكوين المواد القطرانية في البنزين. تؤدي الزيادة في محتوى الهيدروكربونات الأوليفينية إلى زيادة انبعاثات المواد الضارة في البيئة مع غازات العادم.

تتمتع الأكسجينات بمقاومة عالية للانفجار، مما يسمح لها باستبدال الهيدروكربونات العطرية، كما أنها تساعد في تقليل سمية غازات عوادم المركبات. ومع ذلك، عندما يكون محتوى المواد المؤكسجة في البنزين أكثر من 2.7% أكسجين، تتم ملاحظة زيادة في الكتلة والاستهلاك النوعي للوقود بسبب انخفاض قيمتها الحرارية، فضلاً عن فقدان قوة المحرك. لذلك ولأسباب بيئية يجب أن تكون نسبة المواد المؤكسجة في البنزين 2.0...2.7% أكسجين.

تتضمن مواصفات بنزين المحرك أيضًا معايير الحد الأقصى لمحتوى المواد المؤكسجة الفردية.

4. الخواص الفيزيائية والكيميائية للبنزين

يجب أن تكون الخصائص الفيزيائية والكيميائية لبنزين المحرك ومعلمات التحكم في المحرك مرتبطة ببعضها البعض بعناية.

يتم تقييم الخواص الفيزيائية والكيميائية للبنزين من خلال مظهره ووجود الشوائب الميكانيكية والأحماض والقلويات القابلة للذوبان في الماء وكذلك كثافته. في نفس مجموعة المتطلبات التشغيلية للوقود، يتم أيضًا أخذ خصائص درجات الحرارة المنخفضة للبنزين في الاعتبار.

من خلال ظهور البنزين يتم تقييم لونه وشفافيته. البنزين عديم اللون. يرجع اللون الأصفر المحتمل للبنزين إلى وجود مواد راتنجية فيه.

يتم تحديد شفافية البنزين وفقًا لـ GOST في أسطوانة زجاجية. يجب أن يكون البنزين الذي يتم صبه في الأسطوانة شفافاً تماماً، وألا يحتوي على شوائب غريبة بما في ذلك الماء، معلقة ومترسبة في قاع الأسطوانة. عادة ما يرتبط تعكر البنزين في درجة حرارة الغرفة بوجود الماء (على شكل مستحلب) أو الشوائب الميكانيكية. يخضع هذا الوقود للترسيب والترشيح قبل الاستخدام. يعد وجود الماء في البنزين أمرًا خطيرًا بشكل خاص في فصل الشتاء، عندما تؤدي بلورات الثلج الناتجة إلى تعطيل جرعة البنزين ويمكن أن تتسبب في توقف كامل لإمداداته. بالإضافة إلى ذلك، يزيد الماء من تآكل البنزين تجاه الأجزاء المعدنية في أنظمة الوقود.

وتنص مواصفات البنزين على أنه لا يحتوي على ماء. ومع ذلك، يمكن أن يذوب الماء الموجود في البنزين، كما يمكن أن يدخل إلى حاويات الوقود ويتراكم فيها في حالة حرة. تعتمد كمية المياه المجانية على ظروف النقل والتخزين. لذلك، من أجل التشغيل الموثوق للمعدات وصهاريج التخزين ووسائل ضخ البنزين، من المهم ألا تكون عدوانية فحسب، بل لديها أيضًا القدرة على تقليل معدل التآكل الكهروكيميائي في نظام الوقود المعدني والماء.

يمكن أن تدخل الشوائب الميكانيكية إلى البنزين عند استخدام حاويات قذرة أو معيبة (مسربة) أو معدات إعادة التزود بالوقود الملوثة. يتم تحديد وجود الشوائب الميكانيكية عن طريق الفحص الخارجي لعينة البنزين الموجودة أيضًا في وعاء زجاجي. لا يُسمح بوجود حتى أصغر الشوائب الميكانيكية في البنزين. يؤدي استخدام البنزين المحتوي على شوائب ميكانيكية إلى تآكل معدات الوقود، وانسداد أنظمة قياس الوقود، وعند دخوله إلى أسطوانات المحرك، يؤدي ذلك إلى تآكل مجموعة مكبس أسطوانات المحرك.

أثناء الاستخدام، يتلامس بنزين المحرك مع معادن وسبائك مختلفة، مما يتسبب في تدميرها وتآكلها. خزانات الوقود وخطوط الأنابيب وما إلى ذلك عرضة للتآكل.

الأحماض والقلويات القابلة للذوبان في الماء، والتي تسبب التآكل لأجزاء المحرك، قد ينتهي بها الأمر في البنزين بسبب انتهاكات تقنية التنقية الخاصة به. وبالتالي، بعد تنقية حمض الكبريتيك، من الممكن أن يحتوي البنزين على بقايا من الحمض نفسه ومشتقاته (أحماض السلفونيك واسترات الحمض) بسبب تحييدها غير الكامل. تدخل القلويات إلى البنزين عندما يتم غسلها بشكل سيء أثناء عملية التنظيف. وهكذا تبقى الأحماض العضوية في البنزين بعد تكرير الزيت، وتتشكل أيضاً أثناء عملية الأكسدة أثناء التخزين، ويزداد محتواها منذ لحظة إنتاج البنزين وحتى استهلاكه.

الأحماض العضوية مدمرة بشكل خاص للمعادن غير الحديدية - الرصاص والزنك. تشكل الأحماض، التي تتفاعل مع المعادن، صابونًا غير قابل للذوبان في البنزين، والذي يترسب على شكل جلطات، مما يؤدي إلى انسداد نظام طاقة المحرك.

تنقسم مركبات الكبريت الموجودة في البنزين بشكل تقليدي إلى نشطة وغير نشطة. تشمل المركبات النشطة الكبريت العنصري وكبريتيد الهيدروجين والمركابتانات، وتشمل المركبات غير النشطة الكبريتيدات وثنائي الكبريتيد وما إلى ذلك. تؤدي مركبات الكبريت النشطة إلى تآكل المعدن حتى في درجات الحرارة المنخفضة، لذا فإن وجودها في البنزين غير مقبول.

إن مركبات الكبريت الخاملة الموجودة في البنزين بحد ذاتها لا تسبب تآكل المعادن. منتجات احتراق مركبات الكبريت - أنهيدريدات الكبريت وثاني أكسيد الكبريت - شديدة التآكل. عند بدء تشغيل المحرك، خاصة في موسم البرد، عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا لمنتجات الاحتراق، من الممكن أن يتكثف بخار الماء الناتج عن احتراق الوقود. تذوب الأنهيدريدات في الماء مكونة أحماض الكبريتيك والكبريت. تحت تأثير هذه الأحماض، يحدث التآكل السائل للمعادن عند درجات الحرارة المنخفضة. إذا كانت درجة حرارة منتجات الاحتراق مرتفعة بما فيه الكفاية، فإن بخار الماء لا يتكثف، ولكن يحدث تآكل الغاز عند درجة حرارة عالية. تسبب أكاسيد الكبريت الموجودة في غازات العادم تآكل نظام العادم. يعتمد التآكل التآكل إلى حد كبير على حالته الفنية وجودة الزيت وظروف التشغيل وكمية الكبريت الموجودة في الوقود. عندما يزيد محتوى الكبريت في البنزين من 0.05 إلى 0.1٪، يزداد التآكل التآكل لأجزاء المحرك بمقدار 1.5-2.0 مرة، من 0.1 إلى 0.2% بمقدار 1.5-2.0 مرة أخرى، من 0.2 إلى 0.3% - 1.3-1.7 مرة.

عملية إزالة الكبريت من البنزين تتطلب عمالة كثيفة ومكلفة للغاية. ولذلك فإن بعض مركبات الكبريت، ومعظمها غير نشطة، عادة ما تترك في الوقود بكمية لا تؤثر على تآكل المحرك.

يتم تنظيم الحد الأقصى لمحتوى الكبريت في بنزين السيارات المنزلي بواسطة STB ISO 20846–2005 ويجب ألا يزيد عن 50 ملجم/كجم.

5. ثبات الوقود والميل لتكوين رواسب ورواسب كربونية

تحت استقرار الوقودفهم قدرتها على الاحتفاظ بالخصائص فيها الحدود المسموح بهالظروف تشغيل محددة. يعتمد استقرار الوقود على خصائصه الفيزيائية والكيميائية، ووجود شوائب مختلفة، وما إلى ذلك. في ظروف التشغيل، عندما يتعرض الوقود لعوامل خارجية مثل الأكسجين الجوي، ودرجة الحرارة غير المستقرة، والتلوث بالرطوبة والشوائب الميكانيكية، وتركيبه الكسري والكيميائي يتدهور. تقليديا، يتم التمييز بين الاستقرار الفيزيائي والكيميائي للوقود.

الاستقرار الجسدييحدد الوقود قدرته على الحفاظ على تركيبته الجزئية (تحدث التغييرات بسبب فقدان الأجزاء الأقل غليانًا نتيجة تبخرها) والتجانس.

يتم تقييم الاستقرار المادي للبنزين من خلال ضغط البخار المشبع ووجود الكسور الخفيفة. عدم الثبات الفيزيائي للبنزين يسبب تقلباته العالية.

يجب أن يستبعد تصميم خزانات الوقود إمكانية التواصل الحر بين حجمها الداخلي والغلاف الجوي.

ولمنع التبخر، يتم حماية خزانات الوقود من أشعة الشمس المباشرة.

تتم مراقبة الاستقرار الفيزيائي للوقود من خلال التحديد الدوري للكثافة والتركيب الجزئي وضغط البخار المشبع ونقطة السحابة ودرجة حرارة التبلور وغيرها من المؤشرات.

الاستقرار الكيميائييتميز بقدرة البنزين على الاحتفاظ بتركيبته الكيميائية الأصلية دون تغيير متى تخزين طويل المدىوالضخ والنقل. يرتبط الاستقرار الكيميائي للبنزين، في المقام الأول، بوجود الهيدروكربونات غير المشبعة في تركيبتها، والتي تتميز بزيادة الميل إلى الأكسدة. الهيدروكربونات التي لها روابط مزدوجة مترافقة، وخاصة الدورية منها، هي الأكثر عرضة للأكسدة. كما أن الهيدروكربونات العطرية ذات الرابطة المزدوجة في السلسلة الجانبية ضعيفة المقاومة للأكسدة.

البنزين الناتج عن التكسير الحراري والحفزي، وفحم الكوك، والانحلال الحراري والذي يحتوي على الكثير من هيدروكربونات الأوليفين والديوليفين هو الأكثر عرضة للأكسدة. يعتبر البنزين الذي يتم الحصول عليه عن طريق الإصلاح التحفيزي والتقطير المباشر، وكذلك بنزين الألكيل، أكثر استقرارًا كيميائيًا.

على طول الطريق من الشركة المصنعة إلى خزان السيارة، تحدث الأكسدة التلقائية للبنزين، أي. أكسدة مركباتها غير المستقرة بواسطة الأكسجين الموجود في الهواء المحيط وتكوين منتجات ذات تركيبة معقدة. كلما تم تخزين البنزين لفترة أطول، كلما زاد طول طريق النقل والمزيد من نقاط الشحن، كلما زاد احتمال تكوين منتجات الأكسدة - المواد الراتينجية والمركبات الحمضية المختلفة (الأحماض العضوية، أحماض الهيدروكسي، إلخ). تكون معظم منتجات الأكسدة الناتجة في حالة ذائبة في البنزين، ويترسب جزء أصغر منها. يتم تسريع أكسدة البنزين عن طريق الحمأة والرواسب المختلفة المتراكمة في الخزانات، وكذلك بسبب التأثير التحفيزي للمعادن (على سبيل المثال، النحاس). كلما زاد احتواء البنزين على الهيدروكربونات غير المشبعة، زادت سرعة تأكسده. الأكسدة تغير لون البنزين. على سبيل المثال، يأخذ البنزين الخالي من الرصاص لونًا يتراوح من الأصفر الفاتح إلى الأصفر الداكن. تظهر رائحة نفاذة، وتتكون طبقة زيتية في قاع الخزان، قابلة للذوبان قليلاً في البنزين، وتزداد حموضة البنزين، أي. يزداد تآكلها.

يتميز الاستقرار الكيميائي بالمؤشرات التالية:

• فترة التجنيد؛
• محتوى الراتنج الفعلي.
• المبلغ الإجمالي لمنتجات الأكسدة.
• حموضة.

الحموضة ومحتوى الراتنجات الفعلية هي التي تميز المحتوى الموجود في البنزين المنتجات النهائيةالأكسدة في وقت تحديدها. بناءً عليها يمكن الحكم على احتياطي جودة البنزين، أي. حول الفرق بين المحتوى المسموح به والفعلي لمنتجات الأكسدة. تميز فترة الحث وكمية منتجات الأكسدة معدل أكسدة البنزين أثناء التخزين والاستخدام.

في ظل ظروف التخزين طويلة الأمد، قد تدخل بعض المركبات (الكبريت والأكسجين والنيتروجين والفلزات العضوية) في تفاعلات الأكسدة والبلمرة والتكثيف. تحدث الظواهر السلبية مثل الأكسدة وقطران البنزين وتكوين الرواسب المضادة للخبط بسبب عدم كفاية الاستقرار الكيميائي للوقود.

يعد محتوى الراتنجات الفعلي مؤشرًا لمستوى الثبات الكيميائي للبنزين ويتم توحيده وفقًا للمعايير. لزيادة الاستقرار الكيميائي للبنزين، يتم إدخال إضافات مضادة للأكسدة (مثبطات): مضادات الأكسدة راتنج الخشب DSA (0.05...0.15٪)، خليط من الفينول FCh-16 (0.03...0.10٪)، مثبطات اصطناعية - أيونول (0.03...0.10%)، أجيدول-1، أجيدول-12 (حتى 0.3%).

يعد التركيب الهيدروكربوني للبنزين أحد العوامل الرئيسية التي تحدد ميلها إلى تكوين رواسب الكربون في المحرك. يوضح تحليل البيانات المتاحة أن ميل بنزين المحركات إلى تكوين رواسب الكربون يعتمد بشكل أساسي على محتوى الهيدروكربونات غير المشبعة والعطرية فيها.

بنية الهيدروكربونات غير المشبعة ونشاطها الكيميائي وميلها إلى التحول تحت تأثيرها درجات حرارة عاليةتحدد بشكل كبير إمكانية تكوين الكربون مع بنزين المحرك. هيكل العطرية

للهيدروكربونات تأثير كبير على تكوين الكربون. مع زيادة الوزن الجزيئي للهيدروكربون ونقطة غليانه، يزداد احتمال تكوين الكربون بشكل عام. تخضع الهيدروكربونات العطرية عالية الغليان لتحولات مؤكسدة تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة، ومن الواضح أنها تعمل كمصدر رئيسي لتكوين السخام.

تعتبر الهيدروكربونات العطرية مكونات قيمة في محركات البنزين، حيث تتمتع بمقاومة عالية للانفجار. ومع ذلك، يجب أن يكون محتواها في البنزين التجاري محدودًا بسبب زيادة تكوين الكربون في المحرك. إن المقارنة المباشرة لمقاومة التفجير للبنزين وميلها إلى تكوين رواسب الكربون اعتمادًا على محتوى الهيدروكربونات العطرية جعلت من الممكن اقتراح معيار لمحتوى الهيدروكربونات العطرية في بنزين المحركات التجارية. لقد ثبت أن الزيادة المحددة في كمية السخام في غرفة الاحتراق، أي. إن الزيادة في رواسب الكربون نتيجة إضافة الهيدروكربونات العطرية بكمية تقابل زيادة في مقاومة تفجير الوقود بمقدار 1 وحدة أوكتان تظل دون تغيير عمليًا بالنسبة للهيدروكربونات العطرية المختلفة عندما يتراوح محتواها في البنزين من 0٪ إلى 40.. .45%. مع ارتفاع نسبة الهيدروكربونات العطرية، تزداد الزيادة المحددة في كمية السخام بشكل حاد. وبالتالي فإن محتوى الهيدروكربونات العطرية في بنزين السيارات التجارية يجب ألا يتجاوز 40%.

المواصفات EURO-3 و EURO-4 موجودة أيضًا إلزاميتحديد وجود إضافات منظفة في بنزين المحرك تقلل من آثار تكوين الكربون.

6. توافق البنزين مع المواد غير المعدنية

يجب ألا يكون لبنزين المحركات تأثير سلبي على المواد التي تتلامس معها أثناء التصنيع والنقل والتخزين والاستخدام. عندما يتعرض المطاط والأختام والمواد الأخرى للبنزين، فإنها يمكن أن تنتفخ وتتشقق وتفقد خصائص قوتها وتنهار. يرتبط التأثير العدواني للوقود على المطاط والمواد المانعة للتسرب بشكل أساسي بترشيح مضادات الأكسدة منها والمزيد من التدمير الناجم عن تكوين البيروكسيدات أثناء عمليات الأكسدة التي تحدث في الوقود نفسه. وفي هذا الصدد يتم تقييم مدى توافق البنزين المحتوي على مواد مؤكسجة مع المواد المطاطية بناء على نتائج تأثيرها المباشر على المطاط. يتلخص جوهر التحكم في تحديد مدى الحفاظ على خصائص عينات المواد المطاطية ونقاء الوقود أثناء الاختبار.

يتم تحديد التغيرات في الخواص الفيزيائية والكيميائية للمطاط تحت تأثير البنزين من خلال التغير في:

• حجم العينة؛
• استطالة نسبية عند الاستراحة؛
• عينة قوة الشد وصلابة الشاطئ.

يتم إجراء اختبارات توافق البنزين مع المواد المطاطية عند دخولها حيز الإنتاج.

7. تقلب البنزين

البنزين عبارة عن خليط معقد من عدد من الهيدروكربونات الفردية التي تغلي عند درجات حرارة مختلفة، لذلك ليس له نقطة غليان ثابتة.

تقلب البنزين، أي. تكمن القدرة على التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية في نطاق درجة الحرارة من 35 إلى 195 درجة مئوية.

يتم تقييم تقلب البنزين من خلال مؤشرات التركيب الجزئي والتقلب (ضغط البخار المشبع، وفقدان التبخر، والميل إلى تكوين أقفال بخار).

يجب أن يضمن تطاير البنزين التركيب الأمثل لخليط الهواء والوقود في جميع أوضاع تشغيل المحرك، بغض النظر عن طريقة تحضيره. يجب توفير خليط متجانس قابل للاحتراق لأسطوانات المحرك، حيث يكون تركيز الوقود في حالة بخار وموزع بشكل موحد في جميع أنحاء الحجم كافيا لإشعالها من شرارة كهربائية.

تعتمد سرعة واكتمال انتقال الوقود من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية على تركيبه الكيميائي و الظروف الخارجيةعلى سبيل المثال درجة الحرارة وسرعة تدفق الغاز. وبما أن هذه الظروف ليست هي نفسها في المحركات المختلفة، فإن متطلبات تقلب الوقود ترتبط بتصميم المحرك المخصص له. يسبق الاحتراق دائمًا تبخر الوقود السائل وخلط أبخرةه مع الهواء (تكوين خليط قابل للاحتراق). مع التبخر السيئ، لا يدخل جزء من الوقود إلى الحالة الغازية ولا يحترق.

لتقييم تقلب الوقود، يتم استخدام المؤشر التقليدي - التركيب الجزئي. يعتمد بدء التشغيل ووقت الإحماء واستجابة المحرك وتآكله واستهلاك الوقود والزيت وسمية غاز العادم على التركيب الجزئي للبنزين. نظرًا لأن بنزين المحرك عبارة عن خليط معقد من الهيدروكربونات المختلفة التي تغلي في نطاق واسع من درجات الحرارة، يتم تقييم تقلبه من خلال درجات حرارة غليان الأجزاء الفردية - الكسور.

في التين. يوضح الشكل 1 منحنى تقطير البنزين ويشير إلى أحجام كسوره الرئيسية - البداية والعمل والنهاية. تميز درجة حرارة التقطير للبنزين بنسبة 10% الخصائص الأولية للوقود. إذا لم يكن هناك ما يكفي من الأجزاء منخفضة الغليان في البنزين، فعند بدء تشغيل محرك بارد، فإن بعض البنزين ليس لديه وقت للتبخر ويدخل الاسطوانات في حالة سائلة. تبين أن الخليط القابل للاحتراق الذي يدخل في الأسطوانات هزيل للغاية ولا يشتعل من شرارة كهربائية، وبالتالي يصبح تشغيل المحرك مستحيلًا تمامًا في بعض الأحيان.

أرز. 1.

يدخل البنزين غير المتبخر، الذي يبقى في حالة سائلة، إلى أسطوانات المحرك ويغسل الزيت من سطحها، وعندما يدخل علبة المرافق، فإنه يخفف الزيت. لذلك، في لحظة بدء التشغيل وبعض الوقت أثناء عملية الاحماء اللاحقة، يحدث احتكاك شبه جاف لأجزاء مجموعة مكبس الأسطوانات، حيث لا يوجد ما يكفي من الزيت على أسطحها لضمان فيلم زيتي قوي. يؤدي هذا إلى تآكل شديد لأجزاء الاحتكاك في المحرك، وهو ما يسمى بدء التشغيل.

لضمان بدء تشغيل المحرك، يجب أن يحتوي جزء البداية على كمية كافية من الهيدروكربونات منخفضة الغليان، والتي تخلق خليطًا يمكن أن يشتعل من شرارة كهربائية. بمعرفة نقطة غليان 10% بنزين t 10%، يمكنك تحديد درجة حرارة الهواء tb تقريبًا، والتي فوقها يمكن تشغيل المحرك باستخدام هذا الوقود باستخدام الصيغة

tв ≥ 0.5t 10% – 50.5. (8)

تتحسن خصائص البنزين الأولية عندما يصبح جزء البداية أخف. يتيح البنزين الشتوي إمكانية تشغيل محرك بارد عند درجة حرارة الهواء -26...-28 درجة مئوية.

يجب ألا تقل درجة حرارة البدء لتقطير بنزين المحركات من الدرجات الصيفية عن 35 درجة مئوية، كما يجب تقطير 10% من البنزين عند درجة حرارة لا تزيد عن 75 درجة مئوية.

تميز درجة حرارة التقطير للبنزين بنسبة 50% سرعة التسخين واستجابة دواسة الوقود للمحرك. تستمر عملية إحماء المحرك من لحظة تشغيله وحتى بدء التشغيل المستقر دون انقطاع. في نهاية عملية الإحماء في وضع الخمول، يتم تحقيق تبخر شبه كامل للبنزين في مشعب السحب. كلما كان التركيب الجزئي أخف وزنا وانخفضت درجة حرارة التقطير بنسبة 50٪ من البنزين، زادت سرعة تسخين المحرك. يتبخر البنزين ذو درجة حرارة التقطير المنخفضة بنسبة 50٪ بشكل أسرع في مشعب السحب، ويتحسن ملء الأسطوانة بالخليط القابل للاحتراق، وتزداد قوة المحرك.

يتم تحديد ضغط البخار المشبع من خلال وجود أجزاء خفيفة في البنزين. نعني بضغط البخار المشبع للوقود السائل ضغط الأبخرة التي تكون في حالة توازن مع السائل عند درجة حرارة معينة ونسبة معينة من أحجام مرحلتي السائل والبخار. كلما زادت الأجزاء الخفيفة في البنزين، زاد ضغط البخار المشبع.

يحدد ضغط البخار المشبع ميل البنزين إلى تكوين أقفال بخار، وفقدانه المحتمل أثناء تخزين السيارة ونقلها وإعادة تزويدها بالوقود، وسهولة تشغيل المحرك. كلما زاد عدد الهيدروكربونات ذات نقطة الغليان المنخفضة في البنزين، كلما زاد تطايره وضغط بخاره المشبع، وبالتالي الميل إلى تكوين أقفال بخار. كلما ارتفع ضغط البخار المشبع للبنزين، زاد الفقد أثناء التخزين والنقل والضخ والتزود بالوقود ومباشرة من خزان السيارة. يتناقص ضغط البخار المشبع مع انخفاض درجة الحرارة وزيادة نسبة البخار إلى الطور السائل.

يجب أن تتراوح قيمة ضغط البخار المشبع للبنزين بجميع أنواعه (STB EN 13016) من 45 إلى 100 كيلو باسكال. السبب في الحد من المستوى العلوي لضغط بخار البنزين المشبع هو إمكانية تكوين أقفال بخار، والمستوى الأدنى هو تدهور خصائصه الأولية.

يعتمد تكوين أقفال البخار على تقلب البنزين ودرجة الحرارة وتصميم المحرك. كلما زاد ضغط البخار المشبع للبنزين، انخفضت درجة حرارة التقطير بنسبة 10٪ وكلما زاد حجم الجزء الذي يغلي عند درجات حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية، زاد ميله إلى تكوين أقفال بخار. وهذه العلاقة خطية ويمكن التعبير عنها على النحو التالي:

IPP = 10DND + 7V 70 درجة مئوية، (9)

حيث IPP هو مؤشر قفل البخار؛ DNP - ضغط البخار المشبع للبنزين، كيلو باسكال؛ V 70 درجة مئوية - حجم البنزين الذي يغلي عند درجات حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية.

يتم تنظيم كثافة ولزوجة البنزين من خلال معايير جودته. يمكن أن يؤدي استخدام البنزين ذو الكثافة المنخفضة بشكل كبير إلى زيادة مستواه في حجرة تعويم المكربن ​​والتسرب التلقائي من الفوهة. يعتمد تطاير البنزين بشكل كبير على كثافته. يُميّز بين الكثافة المطلقة والكثافة النسبية للمادة.

الكثافة المطلقةالمادة (كجم/م3) هي الكتلة الموجودة في وحدة الحجم. وحدة الكثافة هي كتلة 1 م3 من الماء المقطر عند درجة حرارة 4 درجات مئوية.

الكثافة النسبيةالمادة هي نسبة كتلتها إلى كتلة الماء المقطر عند 4 درجات مئوية، مأخوذة في نفس الحجم. الكثافة النسبية هي كمية بلا أبعاد.

المنتجات البترولية والمياه لها معاملات تمدد مختلفة. وفي هذا الصدد، من الضروري الإشارة إلى درجات حرارة المنتج الزيتي والماء الذي تم تحديد كثافتهما فيه. يتم تحديد الكثافة النسبية للمنتجات البترولية عند درجة حرارة 20 درجة مئوية. يمكن قياس كثافة المنتج البترولي عند أي درجة حرارة، ولكن النتيجة تعتمد على درجة حرارة 20 أو 15 درجة مئوية. في المعايير الأجنبية وبعض المعايير المحلية، يتم تحديد حدود الكثافة عند 15 درجة مئوية.

وفقا لل المعيار الحاليتم تحديد كثافة المنتج البترولي بـ 20. وهنا يشير الرقم 20 إلى أن كثافة المنتج البترولي تشير إلى درجة الحرارة العادية البالغة 20 درجة مئوية، والرقم 4 يعني أن كثافة المنتج البترولي تشير إلى كثافة الماء عند درجة حرارة 4 درجات مئوية، مأخوذة على النحو التالي: واحد.

تبلغ الكثافة النسبية لبنزين المحرك 0.70...0.78، والكثافة المطلقة في نظام SI هي 700...780 كجم/م3 عند 20 درجة مئوية.

الكثافة ليست موحدة في معايير الوقود، ولكن تحديدها إلزامي. يعد ذلك ضروريًا لحساب استهلاك وحركة المنتجات البترولية في مستودعات النفط ومحطات الوقود، حيث يتم تسجيل الوصول بوحدات الكتلة (كجم، طن)، ويؤخذ الاستهلاك عند تزويد الجرارات والسيارات بالوقود بوحدات الحجم (ل). ولذلك، لتحويل الوقود من وحدات الكتلة إلى وحدات الحجم والعكس، تحتاج إلى معرفة كثافة المنتجات البترولية المستلمة والمنطلقة.

تزداد كثافة البنزين بنسبة 1% تقريبًا مع كل انخفاض بمقدار 10 درجات مئوية في درجة الحرارة.

يتم تحديد كثافة البنزين (كجم/م3) عند 15 درجة مئوية وفقًا للمواصفة STB ISO 3675–2003 وSTB ISO 12185–2007.

لا ينبغي أن تؤثر خصائص درجات الحرارة المنخفضة للبنزين على أداء أنظمة الوقود عند درجات حرارة تحت الصفر. في درجات الحرارة المنخفضة، قد ينقطع إمداد المحرك بالبنزين بسبب تكوين بلورات ثلجية أو تكوين رواسب جليدية على أجزاء من المكربن ​​ونظام السحب (تثليج المكربن). نظرًا لأن معظم الهيدروكربونات التي يتكون منها البنزين تتجمد عند درجات حرارة منخفضة جدًا، وتكون نقطة صب بنزين المحرك أقل من -60 درجة مئوية، لذلك لا يتم تنظيم هذا المؤشر بالنسبة لهم.

ترتبط أكبر المضاعفات عند تشغيل المحرك في درجات حرارة منخفضة بتكوين بلورات الثلج في البنزين. قد يحتوي البنزين على بضعة أجزاء فقط من المائة من الماء (في حالة مذابة). في حالة الرطوبة العالية ودرجات الحرارة الإيجابية (إيقاف السيارة في مرآب دافئ ورطب وسيء التهوية)، يصل محتوى الماء حتى في البنزين المجفف على الفور إلى الحد الأقصى لقيمته. عندما يتم تبريد البنزين بسرعة، يتم إطلاق الرطوبة التي لم يكن لديها وقت لدخول الهواء في شكل قطرات صغيرة، والتي تتحول في درجات حرارة تحت الصفر إلى بلورات ثلجية. تسد هذه البلورات مرشحات الوقود والأنابيب وتتداخل مع تدفق البنزين إلى المحرك. بالإضافة إلى ذلك، فإن الماء الموجود في البنزين المحتوي على الرصاص يؤدي إلى تحلل رباعي إيثيل الرصاص، مما يزيد بشكل كبير من تآكل البنزين.

تتحسن قابلية ذوبان الماء في البنزين مع زيادة محتوى الهيدروكربونات العطرية، وخاصة البنزين. لذلك، لتقليل خطر تشكل بلورات الثلج عند تبريد البنزين، يكون محتوى الهيدروكربونات العطرية فيها، بما في ذلك البنزين، محدودًا.

إذا كنت تشك في وجود الماء في خزان وقود السيارة، وكذلك لأغراض وقائية، يمكن لمالكها (السائق) إضافة أحد الأدوية الخاصة التي "تربط" الماء بالبنزين. في الجرعة الاسمية، هذه الأدوية، كقاعدة عامة، لا تؤثر على حالة أجزاء المحرك وتشغيله.

8. خصائص مضادة للخبط

أحد المؤشرات الرئيسية لجودة بنزين المحرك هو مقاومته للانفجار، والتي تعتمد عليها إلى حد كبير الموثوقية وزيادة الطاقة والكفاءة وعمر الخدمة لمحرك السيارة.

كمؤشر على خصائص البنزين المضادة للخبط، والذي يسمى "رقم الأوكتان"، يتم أخذ محتوى الإيزوأوكتان في خليط مع الهيبتان العادي، والذي يعادل في صفاته المضادة للخبط الوقود الذي تم اختباره.

هياكل مختلفة من الهيدروكربونات مع إغلاق الخصائص الفيزيائيةيسبب اختلافًا حادًا في مقاومتها للانفجار. يعتبر رقم الأوكتان من الأيزو أوكتان (C 8 H 18) - وهو هيدروكربون بارافين ذو بنية أيزومرية، يتميز بمقاومة تفجير عالية (يبدأ في الانفجار فقط في المحركات ذات نسبة ضغط عالية جدًا) - هو 100 وحدة. يتم أخذ رقم الأوكتان من الهيبتان شديد الانفجار C 7 H 16 - وهو هيدروكربون بارافين ذو بنية طبيعية - على أنه 0 وحدة.

ومن خلال تركيب مخاليط الأيزو أوكتان مع الهيبتان العادي بنسب حجمية، من الممكن الحصول على مخاليط قياسية ذات مقاومة تفجير من 0 إلى 100 وحدة.

مختلف عدادات الأوكتان المحلية والأجنبية التي ظهرت مؤخرًا، والتي تعمل على مبدأ قياس ثابت العزل الكهربائي والتركيب الهيدروكربوني، ليس لها أي شيء مشترك مع تركيبات المحرك التي يتم تحديد أرقام الأوكتان للبنزين عليها.

يتم تحديد مقاومة تفجير بنزين المحرك باستخدام وحدات ذات اسطوانة واحدة. عند العثور على أرقام الأوكتان باستخدام الطريقة الحركية (GOST 511–82)، يتم استخدام وحدات UIT-85 أو IT9-2M، والتي تسمح بالاختبار بنسبة ضغط متغيرة (من 4 إلى 10 وحدات). وقاموا بمقارنة مقاومة الانفجار للبنزين قيد الدراسة مع الوقود المرجعي الذي يحتوي على نوعين من الهيدروكربونات: الأيزو أوكتان والهبتان العادي. يحتوي خليط الأيزو أوكتان والهبتان العادي على رقم أوكتان يساوي النسبة (من حيث الحجم) للأيزو أوكتان الموجود فيه.

يتم قياس وتسجيل شدة التفجير بجهاز خاص - مقياس التفجير.

من الناحية العملية، وجد أن رقم الأوكتان، الذي تحدده الطريقة الحركية، يرتبط بمتطلبات التفجير للمحركات كاملة الحجم عند التشغيل بأقصى قدر من الطاقة والإجهاد. الوضع الحراريولا يعكس بشكل كامل الخصائص الكاملة لمقاومة تفجير بنزين المحرك في ظل ظروف التشغيل. في هذا الصدد، تم تطوير طريقة بحث لتحديد أرقام الأوكتان التي تميز مقاومة الضرب للبنزين في ظروف تشغيل المحرك عند الحمل الجزئي والضغط الحراري المنخفض (القيادة داخل المدينة). باستخدام طريقة البحث (GOST 8226–82) يتم تحديد مقاومة التفجير للبنزين باستخدام تركيبات UIT-65 أو IT9-6 (يسمح لك تركيب IT9-6 بتحديد أرقام الأوكتان باستخدام كلتا الطريقتين) للإنتاج والمنشآت المحلية من Waukesha (الولايات المتحدة الأمريكية). علاوة على ذلك، يتم تحديد مقاومة التفجير في وضع تشغيل سيارة الركاب عند القيادة في المدينة. في هذه الحالة، يتم تضمين الحرف I في ماركة البنزين، على سبيل المثال AI-95 - بنزين المحرك برقم أوكتان بحثي لا يقل عن 95.

الفرق بين أرقام الأوكتان حسب طرق البحث والمحرك لنفس البنزين هو 7...10 وحدة (مع طريقة البحث يكون رقم الأوكتان أعلى) ويسمى حساسية. كلما انخفضت الحساسية، كانت خصائص البنزين المضادة للخبط أفضل. على سبيل المثال بنزين واحد AI-95 رقم أوكتان حسب طريقة البحث يساوي 95 وبحسب الطريقة الحركية - 86 والبنزين الثاني - 95.6 و 85 على التوالي وتكون الحساسية في الحالة الأولى هي أقل، وبالتالي فإن خصائص مضادة للخبط أفضل.

يمكن تحديد رقم الأوكتان (ON)، الذي يتوافق تقريبًا مع رقم الأوكتان وفقًا لطريقة البحث، من خلال الصيغة

(10)

حيث t cf هو متوسط ​​درجة حرارة تسارع الوقود، درجة مئوية؛ ρ 4 20 - كثافة الوقود عند درجة حرارة 20 درجة مئوية.

يتم تحديد متوسط ​​درجة حرارة تسارع الوقود بواسطة الصيغة

(11)

حيث t n.r - درجة حرارة بداية تسارع الوقود، درجة مئوية؛ t k.r - درجة حرارة نهاية تسارع الوقود، درجة مئوية.

تتم مقارنة قيمة رقم الأوكتان التي تم الحصول عليها مع معايير GOST للبنزين ويتم التوصل إلى استنتاج ما إذا كان رقم الأوكتان المحدد بواسطة طريقة اختبار معينة يتوافق مع معايير GOST لعلامة تجارية معينة من البنزين.

تتم إضافة مكونات عالية الأوكتان (الأيزو أوكتان، بنزين الألكيل، التولوين، الأيزوبنتان) أو العوامل المضادة للخبط إلى الوقود الذي لا تلبي خصائصه المضادة للخبط المتطلبات التشغيلية. وبإضافة 15...40% من المكونات عالية الأوكتان إلى الدرجات الأساسية للوقود، يتم الحصول على بنزين ذو مقاومة عالية للانفجار.

عوامل مضادة للخبطتسمى المركبات المعدنية العضوية ، والتي تؤدي إضافتها بكميات صغيرة إلى زيادة حادة في خصائص البنزين المضادة للخبط. أرخصها هو رباعي إيثيل الرصاص (TES) أو رباعي ميثيل الرصاص (TMS) في تركيبة سائل الإيثيل. التحويل الإلكتروني (EFT) وTMS (TMS) سامان.

كبديل لـ TES و TMS، يتم استخدام مركبات المنغنيز، وخماسي كاروبونيل الحديد، وثنائي سيكلوبنتاديينيل الحديد، أو الفيروسين، ومركب ثنائي إيزوبوتيلين خماسي كربونيل الحديد، بالإضافة إلى المركبات المحتوية على الأكسجين، لزيادة مقاومة تفجير البنزين. تحتوي المضافات والمضافات متعددة الوظائف على مواد منظفة ومضادات الأكسدة ومضادة للتآكل ومكونات أخرى.

في روسيا والخارج، يستخدم ميثيل ثالثي بوتيل الأثير (MTBE) على نطاق واسع في إنتاج البنزين عالي الأوكتان.

المادة المضافة المضادة للخبط المعتمدة على مادة MTBE ليست سامة، ولها حرارة احتراق أعلى، وتمتزج جيدًا مع البنزين بأي نسبة، وليست عدوانية على المواد الهيكلية. مع إضافة 10% MTBE، يزداد رقم الأوكتان للبنزين بنسبة 2.1...5.8 (حسب طريقة البحث)، مع إضافة 20% - بنسبة 4.6...12.6. بالإضافة إلى ذلك، عند إدخال مادة MTBE إلى البنزين بنسبة 11%، تنخفض درجة حرارة التشغيل الباردة الدنيا للمحرك بمقدار 10...12 درجة مئوية. الحد الأقصى المسموح به لمحتوى MTBE (TU 103704–90) أو خليطه "Feterol" (TU 301-03-130–93) في البنزين المنزلي هو 15%. ومع ذلك، من المقرر أن يتم تخفيض إنتاج مادة MTBE، على الرغم من أنها لا تشكل خطراً على الصحة. والسبب هو أن مادة MTBE تخترق المياه الجوفية بسهولة ولها رائحة كريهة. ويوجد بكميات صغيرة في العديد من مصادر المياه.

تُستخدم أيضًا التركيبات التي تحتوي على المنغنيز والحديد كمضافات مضادة للخبط. تتميز بخصائص عالية مضادة للخبط وأقل سمية مقارنة بمحطات الطاقة الحرارية. ومع ذلك، فإن البنزين الذي يحتوي على عوامل المنغنيز المضادة للخبط (MTsTM، MCTM) يشكل رواسب على أسطح شمعات الإشعال ومحفزات الحارق اللاحق، مما يقلل من كفاءتها. بالإضافة إلى ذلك، فإن مركبات المنغنيز، عند استنشاقها، لها تأثير سام عصبي، وعند استخدامها بشكل جماعي في الأماكن التي تتراكم فيها السيارات في مواقف السيارات المغلقة أو في مناطق الإصلاح، يمكن أن تتجاوز الحد الأقصى المسموح به للتركيز.

ينص معيار بنزين المحركات GOST R 51105–97 على إنتاج البنزين "Normal-80" و"Regular-91" بمحتوى منجنيز يبلغ 50 و18 جم/دم3 على التوالي.

المضافات المحتوية على الحديد (الفيروسين) غير سامة ورخيصة الثمن وفعالة نسبيًا، ولكنها تسبب زيادة في تآكل أجزاء المحرك وتكوين الكربون المكثف وترسب طبقات الورنيش. عند تركيزات الفيروسين التي تصل إلى 40 ملجم/كجم، ينخفض ​​معدل تآكل الأجزاء، لكنه يظل أعلى منه عند استخدام البنزين بدون إضافات. تتم الموافقة على استخدام العوامل المضادة للخبط القائمة على الفيروسين إذا كان محتوى الحديد في البنزين بجميع العلامات التجارية لا يزيد عن 37 ملجم/دم3.

استنادًا إلى المتطلبات المتزايدة باستمرار فيما يتعلق بالموثوقية والخصائص البيئية للمحركات، تم التعرف على البنزين المحتوي على الرصاص على أنه لا يفي بالمستوى الفني

وفقًا لمعيار EN 228، تم إيقاف إنتاجه في روسيا ودول أخرى في العالم. ويعتبر استخدام البنزين المضاف إليه المعادن بديلاً مؤقتاً للبنزين المحتوي على الرصاص.

يسرد الملحق 9 إضافات الوقود المضادة للخبط الأكثر شيوعًا.

9. بيئة بنزين السيارات

تعد منتجات احتراق وقود السيارات أحد ملوثات الهواء الرئيسية. مع زيادة استهلاك الوقود، يزداد محتوى الهواء من المكونات الأكثر سمية لغازات عادم المحرك، مثل مركبات الرصاص وأكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والهيدروكربونات العطرية غير المحترقة، وخاصة البنزين. يعتبر المنتج الصلب الناتج عن الاحتراق غير الكامل للوقود - السخام - خطيرًا أيضًا. وترتبط التأثيرات الضارة للسخام على البشر بامتصاص العديد من منتجات الاحتراق بواسطة جزيئاته، مما يحفز تكوين الأورام الخبيثة.

عند حرق البنزين، فإن المركبات الأكثر عدوانية في غازات العادم هي مركبات الرصاص والبنزو (α) بيرين وأكاسيد النيتروجين. تشكل أبخرة البنزين أيضًا خطرًا كبيرًا على صحة الإنسان، حيث يزداد محتواها في الغلاف الجوي أيضًا مع زيادة إنتاج المنتجات البترولية. وبالتالي، فإن سمية غازات العادم وأبخرة وقود السيارات تعتمد على تكوينها الهيدروكربوني ووجود مواد مضافة مختلفة. من الممكن تحسين جودة البنزين من أجل زيادة السلامة البيئية لاستخدامه من خلال تحسين التركيب الهيدروكربوني والكيميائي للوقود. المبادئ التوجيهية لتطوير وتنفيذ البنزين مع الأداء البيئي المحسن هي المعايير الأوروبية للبنزين EN 228، فضلا عن مؤشرات الجودة الفعلية للوقود الأوروبي، والتي، كقاعدة عامة، أعلى من المعايير التي تنظمها المعايير الدولية.

يمكن تحسين جودة بنزين المحرك من خلال الإجراءات التالية:

• رفض استخدام مركبات الرصاص في البنزين.
• تقليل محتوى الكبريت في البنزين إلى 0.05٪، وفي المستقبل - إلى 0.003٪؛
• تقليل محتوى الهيدروكربونات العطرية في البنزين إلى 45٪، وفي المستقبل - إلى 35٪؛
• توحيد تركيز القطران الفعلي في البنزين عند نقطة الاستخدام بمستوى لا يزيد عن 5 ملجم لكل 100 سم3؛
• تقسيم البنزين حسب التركيب الجزئي وضغط البخار المشبع إلى 8 فئات، مع مراعاة موسم تشغيل المركبات ودرجة الحرارة المحيطة المميزة لمنطقة مناخية محددة. إن وجود الطبقات يسمح لنا بإنتاج البنزين بخصائص مثالية لدرجات الحرارة المحيطة الحقيقية، مما يضمن تشغيل المحركات دون تكوين أقفال بخار عند درجات حرارة هواء تصل إلى 60 درجة مئوية، ويضمن أيضًا تقلبًا عاليًا للبنزين وسهولة المحرك بدءاً من درجات حرارة أقل من -35 درجة مئوية؛
• إدخال إضافات المنظفات التي تمنع التلوث والقطران لأجزاء معدات الوقود.

يوضح الملحق 10 متطلبات الفئات البيئية لبنزين السيارات المعمول بها في أراضي الاتحاد الجمركي (TR CU 013/2011).

يجب ألا يتجاوز تركيز القطران الفعلي في البنزين المحلي في مكان الإنتاج 5 ملغ لكل 100 مل (GOST 31077–2002, STB 1656–2011). غالبًا ما يتجاوز محتوى القطران الفعلي في البنزين، خاصة تلك التي يتم توفيرها بعد سنوات عديدة من التخزين من احتياطي الدولة، هذا المستوى، مما يساهم في التقطر السريع لأجزاء معدات الوقود.

يتم تحقيق الصداقة البيئية لاستخدام وقود السيارات من خلال:

• تحسين جودة البنزين إلى مستوى المعيار الأوروبي لمحتوى الكبريت والبنزين. في غياب الرصاص، يتم تقليل العدوانية البيئية لغازات العادم بنسبة 4٪؛
• استخدام MTBE، الذي يقلل من عدوانية غازات العادم بنسبة 3٪ ويرجع ذلك أساسًا إلى استبدال المكونات العطرية للبنزين بمادة مضافة تحتوي على الأكسجين واحتراق الوقود بشكل كامل (تقليل ثاني أكسيد الكربون بنسبة 12٪)؛
• استخدام مادة مضافة للمنظفات تقلل من قوة الانبعاثات بنسبة 5٪.

إجمالي التخفيض في العدوانية بسبب جميع التدابير لتحسين جودة البنزين هو 12%، في حين أن الزيادة في تكلفة إنتاج البنزين مع الأداء البيئي المحسن صغيرة نسبيا ولا تتجاوز 5...8% من تكلفة الإنتاج الغازولين.

وفقًا للمواصفة STB 1656-2011 "وقود محركات الاحتراق الداخلي. "البنزين الخالي من الرصاص" في بيلاروسيا يوفر إنتاج البنزين الذي يلبي المتطلبات البيئية للمعايير الأوروبية EN 228:2008.

اعتمد التشريع الأمريكي تعديلات على قانون الهواء النظيف، والتي، بسبب التغيرات في المتطلبات البيئية للوقود بعد الحظر المفروض على العوامل المضادة للخبط الرصاص، تنص على الانتقال إلى استخدام البنزين المعاد صياغته. وفقا للتعديلات المعتمدة، تم طرح متطلبات أكثر صرامة للبنزين من حيث المؤشرات التالية: ضغط البخار المشبع؛ تكوين كسري محتوى الهيدروكربونات العطرية والبنزين والأوليفينات والكبريت. من الضروري إضافة المركبات المحتوية على الأكسجين (على الأقل 0.8٪ أكسجين) والمواد المضافة للمنظفات إلى البنزين المعاد صياغته.

10. تشكيلة البنزين

حاليًا، يسري ما يلي على أراضي جمهورية بيلاروسيا: أنظمةالتي تحدد خواص بنزين المحركات:

• STB 1656-2011 "الوقود لمحركات الاحتراق الداخلي. البنزين الخالي من الرصاص"؛
• GOST 31077-2002 "الوقود لمحركات الاحتراق الداخلي. البنزين الخالي من الرصاص"؛
• اللوائح الفنية لجمهورية بيلاروسيا TR 2008/011/BY "بنزين المحركات ووقود الديزل. أمان"؛
• اللوائح الفنية للاتحاد الجمركي TR CU 013/2011

"بشأن متطلبات بنزين السيارات والطيران والديزل والوقود البحري ووقود المحركات النفاثةوزيت الوقود."

على أراضي الاتحاد الروسي، معيار بنزين السيارات هو GOST R 51313–99 "بنزين السيارات". شائعة متطلبات تقنية».

لنفكر في المتطلبات الأساسية لبنزين المحرك وفقًا لـ GOST 31077-2002 (الجدول 5).

الجدول 5.مؤشرات جودة بنزين المحركات (GOST 31077–2002)

يجب أن تكون جميع محركات البنزين المنتجة وفقًا للمواصفات الفنية معتمدة للامتثال للمتطلبات الفنية العامة لـ GOST 31077-2002.

من أجل تحسين جودة البنزين إلى مستوى المعايير الأوروبية EN 228:2008، تم تطوير STB 1656–2011. ويجب أن يستوفي بنزين المحرك متطلبات هذه المواصفة القياسية والتي بموجبها يُسمح باستخدام الأصباغ والمواد اللاصقة بشرط ألا يكون لها أي آثار جانبية. تأثيرات مؤذيةإلى المحرك ونظام تزويد الوقود. يحدد المعيار العلامات التجارية للبنزين الخالي من الرصاص وأنواعه

أنواع. وفي الوقت نفسه، فإن متطلبات فئة البنزين AI-95-Euro من النوع الأول والصف AI-98-Euro من النوع الأول تتوافق مع متطلبات المعيار الأوروبي. تم أيضًا تحديد متطلبات البنزين AI-92-Euro، وكذلك AI-95-Euro وAI-98-Euro type II، مع مراعاة أحكام اللوائح الفنية لجمهورية بيلاروسيا TR 2008/011/BY (الجدول 6).

الجدول 6مؤشرات جودة بنزين السيارات (TR 2008/011/BY)

في وسم البنزين AI-92 وAI-95 وAI-98، الحرف A يعني أن البنزين مخصص للسيارات، والحرف I متبوعًا برقم هو رقم الأوكتان الذي تحدده طريقة البحث.

يتم تحديد سمية منتجات احتراق البنزين إلى حد كبير من خلال محتواها من الكبريت والبنزين والهيدروكربونات العطرية. يؤدي ارتفاع نسبة الكبريت في بنزين السيارات إلى زيادة انبعاثات أكاسيد الكبريت التي لها تأثير ضار على صحة الإنسان والنباتات والحيوانات ومواد البناء. ولذلك، اعتمادا على محتوى الكبريت والهيدروكربونات العطرية، ينقسم البنزين إلى نوعين: الأول والثاني (انظر الجدول 6).

عندما يتم حرق البنزين، تتشكل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (البنزو (α) بيرين)، والتي لها خصائص مسرطنة، أي. يسبب السرطان. كما أن غازات العادم التي تحتوي على أكثر من 300 مركب ضار، تلوث البيئة أيضًا.

لضمان التشغيل الموثوق للمركبات في مختلف الظروف الموسمية والمناخية، تتميز 10 فئات من البنزين بالتقلب: A، B، C، C 1، D، D 1، E، E 1، F، F 1. مع زيادة الطبقة، والحد الأدنى و أقصى ضغطالأبخرة المشبعة، وكذلك الجزء الحجمي من البنزين المتبخر عند 70 درجة مئوية. يوصى باستخدام فئات البنزين التالية في أراضي جمهورية بيلاروسيا:

• الفئة ب - في الصيف (من 1 أبريل إلى 30 سبتمبر)؛
• الفئة د 1 - خلال الفترة الانتقالية (من 1 أكتوبر إلى 30 أكتوبر)؛
• الفئة د - في فترة الشتاء(من 1 نوفمبر إلى 31 مارس). الاستخدام المتزامن لأصناف الصيف والشتاء من البنزين

يُسمح بتشغيل أو مخاليطها عند تبديل المحركات من التشغيل الصيفي إلى التشغيل الشتوي والعكس لمدة شهر. وبقية الوقت يجب أن يتوافق البنزين مع الظروف المناخية. فاستخدام الأصناف الصيفية من البنزين في الشتاء مثلاً يؤدي إلى الإفراط في استهلاك الوقود بنسبة 3...5%.

يستخدم البنزين العادي 80 بشكل أساسي في الشاحنات ونماذج المحركات القديمة مع نسبة ضغط تبلغ 6.5...7.

البنزين ذو رقم الأوكتان 91، 92، المحدد بطريقة البحث، مخصص للمحركات ذات التعزيز المتوسط سيارات الركابمع نسبة ضغط 8...11 وبعض الشاحنات. يتم استخدام البنزين AI-95، وPremium-95، وAI-98، وSuper-98 في محركات سيارات الركاب بنسبة ضغط تبلغ 8...12. يجب أن تتوافق العلامات التجارية لبنزين المحرك مع تعليمات المصنع الخاصة بالسيارة.

لنفكر في المتطلبات الأساسية لبنزين المحرك وفقًا لـ GOST R 51313–99 (الجدول 7). يجب تضمين المتطلبات التي تحددها هذه المواصفة القياسية في جميع الوثائق التنظيمية للاتحاد الروسي بشأن بنزين السيارات. يسمح المعيار بإنتاج بنزين المحركات المحتوي على الرصاص فقط من الدرجة A-76 (AI-80)، المخصص لتشغيل الشاحنات القديمة من نوعي ZIL وGAZ، والتي تتناقص حصتها في أسطول المركبات، وبالتالي الحاجة لهذا البنزين آخذة في التناقص.

الجدول 7.مؤشرات جودة بنزين المحركات (GOST R 51313–99)

ومع ذلك، فإن متطلبات GOST R 51313–99 لا تتوافق مع المعايير الدولية المقبولة، وخاصة المتطلبات البيئية. من أجل تحسين جودة البنزين إلى مستوى المعايير الأوروبية، تم تطوير GOST R 51105–97، والذي ينص على إنتاج البنزين الخالي من الرصاص من العلامات التجارية Normal-80 و Regular-91 و Premium-95 و Super-98 ( الجدول 8) .

الجدول 8مؤشرات جودة بنزين المحركات (GOST R 51105–97)

ملحوظة. جميع أنواع البنزين تجتاز اختبار اللوحة النحاسية.

يلبي البنزين Premium-95 وSuper-98 المتطلبات الأوروبية بالكامل وهو مخصص بشكل أساسي للسيارات المستوردة.

لتزويد المدن الكبيرة ومناطق أخرى من روسيا بكثافة عالية النقل على الطرقوقود صديق للبيئة، من المخطط في المرحلة الحالية إنتاج البنزين الخالي من الرصاص مع تحسين الأداء البيئي ("Urban" AI-80EK، AI-92EK، AI-95EK، AI-98EK؛ "Yar-Marka 92E" و"Yar-Marka" 95هـ"). بالمقارنة مع البنزين وفقًا لـ GOST R 51105–97، تتمتع هذه الأنواع من البنزين بمعايير أكثر صرامة فيما يتعلق بمحتوى البنزين وتوحيد الهيدروكربونات العطرية وإضافة إضافات المنظفات.

كما يتم إنتاج عدد من أنواع البنزين في روسيا وفقًا للمواصفات الفنية. وفقًا لـ TU 401-58-220–98، فإنهم ينتجون بنزينًا خاليًا من الرصاص يحتوي على مادة APK المضافة المضادة للخبط من الدرجات التالية: A-76، Normal-80، Regular-91، AI-92، AI-93، Premium- 95"، "سوبر 98". وفقًا لـ TU 401-58-235–99

إنهم ينتجون البنزين المركب للسيارات، والذي يتم الحصول عليه عن طريق مزج بنزين السيارات التجارية AI-93 وA-80 مع جزء من الأيزوبنتان والبنتان والمواد المضافة المضادة للخبط "أوكتان الحد الأقصى"، "سوبر أوكتان"، إلخ.

واعتماداً على نسبة المكونات يتم إنتاج درجتين من البنزين: AKZ-1 شتاء (رقم الأوكتان 93 حسب طريقة البحث) وAKZ-2 صيفي (رقم أوكتان 92 حسب طريقة البحث).

وفقًا للمواصفة TU 401-58-240–99، يتم إنتاج بنزين المحركات الخالي من الرصاص، ويتم إنتاجه من أجزاء البنزين ومكثفات الغاز مع إضافة إضافات مضادة للخبط

"سوبر أوكتان"، MTBE، إلخ. وهي تنتج العلامات التجارية التالية للبنزين: A-76، "Normal-80"، "Regular-91"، AI-92، AI-93، "Premium-95" (AI-95) )، "سوبر 98" (AI-98).

وفقًا للمواصفة TU 401-58-244–99، يتم إنتاج بنزين المحركات الخالي من الرصاص المحتوي على الإيثانول. يتم استخدام هذا البنزين في كل من محركات المكربن ​​ومحركات الحقن المباشر. يتم إنتاج البنزين عن طريق مزج البنزين الخالي من الرصاص مع الكحول الإيثيلي. يستخدم الإيثانول كعنصر مزج عالي الأوكتان. يمكن استخدامه كبديل للبنزين. المثبتة

العلامات التجارية التالية للبنزين المحتوي على الإيثانول: AI-92E، AI-93E، AI-95E، AI-98E.

وفقًا لـ TU 401-58-264–00، يتم إنتاج بنزين المحركات الخالي من الرصاص (المدينة)، المخصص للاستخدام في المناطق المكتظة بالسكان في البلاد. يحتوي البنزين على إضافات وإضافات مختلفة تزيد من خصائص أدائه.

وفقًا للمواصفة TU 401-58-95–94، يتم إنتاج البنزين الخالي من الرصاص ذو الخصائص البيئية والأداء المحسنة: AI-80F، AI-91F، AI-92F، AI-93F. يضيفون المادة المضافة المضادة للخبط "Ferro 3" ومادة المنظفات "Afen" أو "Avtomag".

وفقًا للشروط الفنية، يتم إنتاج محركات بنزين لجميع المواسم "Euro-Super-95" وAI-95 "Super Plus"، والتي تحتوي على مكون MTBE المحتوي على الأكسجين.

وفقًا لـ TU 401-58-288–01، يتم إنتاج أربع درجات من البنزين الخالي من الرصاص المحتوي على الميثانول: AI-80M، AI-92M، AI-95M، AI-98M. في هذه المواصفات الفنيةيتم تضمين معايير نقطة السحابة والميثانول ومحتوى الحديد.

يتم استخدام أصناف البنزين الصيفية في جميع مناطق روسيا، باستثناء المناطق الشمالية والشمالية الشرقية، في الفترة من 1 أبريل إلى 1 أكتوبر، وفي المناطق الجنوبية - على مدار السنة. يتم استخدام أنواع البنزين الشتوية في المناطق الشمالية والشمالية الشرقية كوقود لجميع المواسم، وفي مناطق أخرى - من 1 أكتوبر إلى 1 أبريل.

المهام ذات الأولوية التي يتعين حلها في إنتاج بنزين السيارات المحلي هي كما يلي:

• تنفيذ التحول الكامل إلى إنتاج واستخدام البنزين الخالي من الرصاص فقط؛
• زيادة إنتاج البنزين الخالي من الرصاص الذي يزيد رقم الأوكتان فيه عن 91 (حسب طريقة البحث)؛
• زيادة إنتاج بنزين السيارات الذي يحتوي على كحولات مختلفة؛
• تنظيم توريد البنزين ذو الخصائص البيئية المحسنة للمدن والمناطق ذات الكثافة العالية للمركبات.

بنزين السيارات

البنزين مخصص للاستخدام في محركات الاحتراق الداخلي المكبسية ذات الإشعال القسري (الشرارة).
اعتمادا على الغرض منها، يتم تقسيمها إلى السيارات والطيران.
على الرغم من الاختلافات في شروط الاستخدام، يتميز بنزين السيارات والطيران بشكل أساسي بمؤشرات الجودة العامة التي تحدد خصائصه الفيزيائية والكيميائية والتشغيلية.
يجب أن يفي بنزين السيارات والطيران الحديث بعدد من المتطلبات لضمان التشغيل الاقتصادي والموثوق للمحرك ومتطلبات التشغيل: أن يكون لديه تقلب جيد، مما يسمح بالحصول على خليط متجانس من الهواء والوقود بتركيبة مثالية في أي درجة حرارة؛ أن يكون له تركيبة هيدروكربونية جماعية، مما يضمن عملية احتراق مستقرة وخالية من التفجير في جميع أوضاع تشغيل المحرك؛ لا تغير تكوينها وخصائصها أثناء التخزين طويل الأمد وليس لها تأثير ضار على أجزاء نظام الوقود والخزانات والمنتجات المطاطية وما إلى ذلك. السنوات الاخيرةيتم إبراز الخصائص البيئية للوقود.

نطاق ونوعية وتكوين محركات البنزين

يتم إنتاج الجزء الأكبر من بنزين المحركات في روسيا وفقًا لـ GOST 2084-77 وGOST R51105-97 وTU 38.001165-97. اعتمادا على رقم الأوكتان، ينص GOST 2084-77 على خمس ماركات من بنزين المحركات: طائرات A-72 وA-76 وAI-91 وAI-93 وAI-95.بالنسبة للعلامتين التجاريتين الأولين، تشير الأرقام إلى أرقام الأوكتان التي تحددها الطريقة الحركية، وبالنسبة للأخيرة - بطريقة البحث. ونظراً لتزايد حصة سيارات الركاب في إجمالي أسطول المركبات، هناك اتجاه ملحوظ نحو انخفاض الحاجة إلى البنزين منخفض الأوكتان وزيادة في استهلاك البنزين عالي الأوكتان. لا يتم إنتاج البنزين A-72 عمليا بسبب نقص المعدات التي تعمل عليه.
يوجد الطلب الأكبر على البنزين أ-92،والذي يتم إنتاجه وفقًا للمواصفة TU 38.001165-97، على الرغم من أن حصة البنزين A-76 في إجمالي حجم الإنتاج تظل مرتفعة جدًا. كما تنص المواصفات المحددة على درجات البنزين أ-80و أ-96مع أرقام الأوكتان البحثية 80 و96 على التوالي، وهذا البنزين مخصص للتصدير بشكل أساسي. بنزين AI-98برقم أوكتان 98 حسب طريقة البحث يتم إنتاجه طبقا للمواصفة TU 38.401-58-122-95 و TU 38.401-58-127-95. يمكن إنتاج البنزين A-76 وA-80 وAI-91 وA-92 وA-96 باستخدام سائل الإيثيل. يتم إنتاج البنزين منخفض الرصاص AI-91 بمحتوى رصاص يبلغ 0.15 جم/دم3 وفقًا لشروط فنية منفصلة (TU 38.401-58-86-94). في إنتاج البنزين AI-95 وAI-98، لا يُسمح باستخدام عوامل مضادة للخبط من الرصاص الألكيل.
ترد في الجدول متطلبات GOST 2084-77 لجودة بنزين المحرك. جميع أنواع البنزين المنتجة وفقًا لـ GOST 2084-77، اعتمادًا على مؤشرات التقلب، مقسمة إلى صيف وشتاء. البنزين الشتوي مخصص للاستخدام في المناطق الشمالية والشمالية الشرقية خلال جميع الفصول وفي مناطق أخرى من 1 أكتوبر إلى 1 أبريل. الصيف - للاستخدام في جميع المناطق باستثناء المناطق الشمالية والشمالية الشرقية في الفترة من 1 أبريل إلى 1 أكتوبر؛ وفي المناطق الجنوبية يُسمح باستخدام البنزين الصيفي في جميع الفصول.
تختلف معلمات بنزين المحركات المنتج وفقًا لـ GOST 2084-77 بشكل كبير عن المعايير الدولية المقبولة، خاصة من حيث المتطلبات البيئية. من أجل زيادة القدرة التنافسية للبنزين الروسي ورفع جودته إلى مستوى المعايير الأوروبية، تم تطوير GOST R 51105-97 "وقود محركات الاحتراق الداخلي. البنزين الخالي من الرصاص. الشروط الفنية"، والذي يدخل حيز التنفيذ في 1 يناير 1999 لا تحل هذه المواصفة القياسية محل GOST 2084 -77، الذي ينص على إنتاج البنزين المحتوي على الرصاص والخالي من الرصاص. وفقًا لـ GOST R 51105-97، سيتم إنتاج البنزين الخالي من الرصاص فقط (الحد الأقصى لمحتوى الرصاص لا يزيد عن 0.01 جم/دسم3).

خصائص بنزين السيارات (GOST 2084-77)

اعتماداً على رقم الأوكتان تم تحديد أربع ماركات للبنزين باستخدام طريقة البحث: "عادي-80"، "عادي-91"، "بريميوم-95"، "سوبر-98".البنزين العادي 80 مخصص للاستخدام في الشاحنات مع البنزين A-76. البنزين الخالي من الرصاص "Regular-91" مخصص للاستخدام في السيارات بدلاً من A-93 المحتوي على الرصاص. تلبي محركات البنزين "Premium-95" و "Super-98" المتطلبات الأوروبية بالكامل، وهي قادرة على المنافسة في سوق النفط وهي مخصصة بشكل أساسي للسيارات الأجنبية المستوردة إلى روسيا.
من أجل تسريع التحول إلى إنتاج البنزين الخالي من الرصاص، بدلاً من سائل الإيثيل، يُسمح باستخدام عامل مانع الخبط المنغنيز بتركيز لا يزيد عن 5 ملغ من المنغنيز / ديسيمتر مكعب للعلامة التجارية Normal-80 ولا يزيد عن 18 mg Mn/dm3 للعلامة التجارية Regular-91. وفقا للمتطلبات الأوروبية للحد من محتوى البنزين، تم تقديم مؤشر "الجزء الحجمي من البنزين" - لا يزيد عن 5٪. تم وضع معيار لمؤشر "الكثافة عند 15 درجة مئوية". تم تشديد معيار الجزء الكتلي من الكبريت إلى 0.05%. لضمان التشغيل الطبيعي للمركبات و الاستخدام العقلانيتم تقديم خمس فئات من التطاير للبنزين للاستخدام في مختلف المناطق المناخية وفقًا لـ GOST 16350 - 80. بالإضافة إلى تحديد درجة حرارة تقطير البنزين عند حجم معين، يتم توفير تحديد حجم البنزين المتبخر عند درجة حرارة معينة 70 و100 و180 درجة مئوية. تم تقديم مؤشر "مؤشر التقلب". يتضمن GOST R 51105-97، إلى جانب المعايير المحلية، المعايير الدولية لطرق الاختبار (ISO، EN، ASTM).
ترد في الجدول معايير ومتطلبات جودة بنزين المحرك وخصائص التقلب وفقًا لـ GOST R 51105-97.

معايير ومتطلبات جودة بنزين السيارات وفقًا لـ GOST R 51105-97

من حيث التركيب، يعتبر بنزين المحرك عبارة عن خليط من المكونات التي تم الحصول عليها نتيجة للعمليات التكنولوجية المختلفة: التقطير المباشر للزيت، والإصلاح الحفزي، والتكسير الحفزي والتكسير الهيدروجيني لزيت الغاز الفراغي، وأزومرة الكسور المستقيمة، والألكلة، والنكهة، والحرارة تكسير، visbreaking، تأخير فحم الكوك. يعتمد التركيب المكون للبنزين بشكل أساسي على علامته التجارية ويتم تحديده من خلال مجموعة من المنشآت التكنولوجيةفي مصفاة النفط.
عادة ما يكون المكون الأساسي لإنتاج بنزين المحركات هو بنزين الإصلاح الحفاز أو التكسير الحفاز. يتميز بنزين الإصلاح الحفزي بمحتوى منخفض من الكبريت، ولا يحتوي فعليًا على أوليفينات، لذلك فهو مستقر للغاية أثناء التخزين. ومع ذلك، فإن المحتوى المتزايد من الهيدروكربونات العطرية فيها يعد عاملاً مقيدًا من وجهة نظر بيئية. وتشمل عيوبها أيضًا التوزيع غير المتكافئ لمقاومة التفجير بين الكسور. في مخزون البنزين الروسي، تتجاوز حصة مكون الإصلاح الحفاز 50٪.
يتميز بنزين التكسير الحفزي بجزء كتلة منخفض من الكبريت وأرقام أوكتان بحثية تتراوح بين 90-93 وحدة. محتوى الهيدروكربونات العطرية فيها هو 30-40٪، الهيدروكربونات الأوليفينية - 25-35٪. لا يوجد عمليا أي هيدروكربونات ديين في تركيبتها، لذلك فهي تتمتع بثبات كيميائي مرتفع نسبيا (فترة الحث 800-900 دقيقة). بالمقارنة مع بنزين الإصلاح الحفزي، يتميز بنزين التكسير الحفزي بتوزيع أكثر اتساقًا لمقاومة التفجير بين الأجزاء. ولذلك، فمن المستحسن استخدام خليط من مكونات الإصلاح الحفزي والتكسير الحفزي كقاعدة لإنتاج بنزين المحركات.
يتمتع البنزين الناتج عن العمليات الحرارية مثل التكسير وفحم الكوك بمقاومة منخفضة للتفجير وثبات كيميائي ومحتوى عالي من الكبريت ويستخدم فقط لإنتاج بنزين منخفض الأوكتان بكميات محدودة.
في إنتاج البنزين عالي الأوكتان، يتم استخدام بنزين الألكيل والإيزوأوكتان والإيزوبنتان والتولوين. عادة ما يتم إنتاج البنزين AI-95 وAI-98 مع إضافة مكونات تحتوي على الأكسجين: ميثيل ثالثي بوتيل إيثر (MTBE) أو خليطه مع ثالثي بيوتانول، المسمى فاتيرول. إن إدخال MTBE في البنزين يجعل من الممكن زيادة اكتمال احتراقه والتوزيع الموحد لمقاومة التفجير بين الأجزاء. الحد الأقصى المسموح به لتركيز MTBE في البنزين هو 15% بسبب قيمته الحرارية المنخفضة نسبياً ومقاومته العالية للمطاط.
لتحقيق المستوى المطلوب من خصائص التفجير للبنزين المحتوي على الرصاص، يتم إضافة سائل الإيثيل إليه (ما يصل إلى 0.15 جم من الرصاص/dm3 من البنزين). إلى بنزين العمليات الثانوية التي تحتوي على هيدروكربونات غير مشبعة، من أجل تثبيتها وتلبية متطلبات فترة الحث، يُسمح بإضافة مضادات الأكسدة Agidol-1 أو Agidol-12. لضمان التعامل الآمن ووضع العلامات، يجب تلوين البنزين المحتوي على الرصاص. البنزين A-76 ملون باللون الأصفر مع صبغة صفراء قابلة للذوبان في الدهون K، والبنزين AI-91 ملون باللون البرتقالي والأحمر مع صبغة حمراء داكنة قابلة للذوبان في الدهون J. البنزين الذي يحتوي على الرصاص والمخصص للتصدير غير ملون.
يتم عرض التركيبات التقريبية للمكونات لمختلف ماركات بنزين المحركات في الجدول.

متوسط ​​التركيبات المكونة للبنزين المحركات

في الآونة الأخيرة، تم توسيع نطاق بنزين المحركات بشكل كبير بسبب العلامات التجارية الجديدة المنتجة وفقًا للمواصفات الفنية. ويرجع ذلك إلى الزيادة الحادة في إنتاج البنزين الخالي من الرصاص وانخفاض إنتاج البنزين المحتوي على الرصاص.
في هذه الحالة، يتم استبدال رباعي إيثيل الرصاص بمضافات ومضافات غير تقليدية مختلفة تم إنتاجها سابقًا بواسطة المواد الكيميائية والكيميائية. الصناعة الميكروبيولوجيةلأغراض أخرى.
وتشمل هذه المواد مختلف الإيثرات والكحولات والمركبات المعدنية العضوية، وما إلى ذلك. إن الحاجة إلى إنتاج مثل هذا البنزين وفقًا للمواصفات الفنية تمليها حقيقة أنه يمكن إدخال جميع المواد المضافة والمواد المضافة بتركيزات محددة بدقة. للتحكم في محتوى هذه المكونات، توفر المواصفات الفنية مؤشرات خاصة وتقدم طرق تحكم إضافية.
يجب أن تتوافق جميع أنواع البنزين المنتجة وفقًا للمواصفات الفنية مع متطلبات GOST R 51313-99 "بنزين السيارات. المتطلبات الفنية العامة"، والتي سيتم تقديمها في 1 يوليو 2000.
يتم التحقق من امتثال البنزين المنتج وفقًا للمواصفات الفنية لمتطلبات GOST R 51313-99 أثناء إصدار الشهادات، وهو أمر إلزامي.

بنزين السيارات. الشروط الفنية العامة

أي شخص يقرر البحث عن معلومات حول نقطة الغليان أو الاحتراق أو وميض البنزين سوف يكتشف شيئًا مثيرًا للاهتمام: حتى في المصادر الموثوقة إلى حد ما، هناك فرق كبير بين القيم المشار إليها لنفس المعلمة. لماذا يحدث هذا وما هي القيم الحقيقية؟

ما هو البنزين؟

تأتي هذه النقطة أولاً لأنها مهمة للغاية لفهم المشكلة. بالنظر إلى المستقبل، دعنا نقول هذا: لن تجد أبدًا الصيغة الكيميائية للبنزين. على سبيل المثال، يمكنك بسهولة العثور على صيغة الميثان أو أي منتج بترولي آخر مكون من مكون واحد. من الواضح أن أي مصدر سيُظهر لك صيغة بنزين المحرك (بغض النظر عما إذا كان AI-76، الذي خرج من التداول، أو AI-95، وهو الأكثر شيوعًا الآن) مخطئ بشكل واضح.

الحقيقة هي أن البنزين سائل متعدد المكونات يحتوي على ما لا يقل عن اثنتي عشرة مادة مختلفة وأكثر من مشتقاتها. وهذه مجرد القاعدة. قائمة المواد المضافة المستخدمة في أنواع مختلفة من البنزين، في فترات زمنية مختلفة وفي ظروف تشغيل مختلفة، تحتل قائمة رائعة تضم عشرات العناصر. لذلك، من المستحيل التعبير عن تركيبة البنزين بصيغة كيميائية واحدة.

يمكن إعطاء تعريف مختصر للبنزين على النحو التالي: خليط قابل للاشتعال يتكون من أجزاء خفيفة من الهيدروكربونات المختلفة.

درجة حرارة تبخر البنزين

درجة حرارة التبخر هي العتبة الحرارية التي يبدأ عندها الخلط التلقائي للبنزين مع الهواء. لا يمكن تحديد هذه القيمة بشكل لا لبس فيه برقم واحد، لأنها تعتمد على عدد كبير من العوامل:

• يعد التركيب الأساسي والحزمة المضافة هو العامل الأكثر أهمية، والذي يتم تنظيمه أثناء الإنتاج اعتمادًا على ظروف تشغيل محرك الاحتراق الداخلي (المناخ، نظام الطاقة، نسبة الضغط في الأسطوانات، وما إلى ذلك)؛
• الضغط الجوي - مع زيادة الضغط، تنخفض درجة حرارة التبخر قليلاً؛
• طريقة لدراسة هذه الكمية.

بالنسبة للبنزين، تلعب درجة حرارة التبخر دورًا خاصًا. بعد كل شيء، على مبدأ التبخر يتم بناء تشغيل أنظمة الطاقة المكربن. إذا توقف البنزين عن التبخر، فلن يتمكن من الاختلاط بالهواء ودخول غرفة الاحتراق. في السيارات الحديثة ذات الحقن المباشر، أصبحت هذه الخاصية أقل أهمية. ومع ذلك، بعد أن يقوم حاقن الوقود بحقن الوقود في الأسطوانة، فإن التطاير هو الذي يحدد مدى سرعة وتساوي اختلاط رذاذ القطرات الصغيرة مع الهواء. وكفاءة المحرك تعتمد على ذلك (قوته و استهلاك محددوقود).

في المتوسط، تتراوح درجة حرارة تبخر البنزين من 40 إلى 50 درجة مئوية. في المناطق الجنوبيةهذه القيمة غالبا ما تكون أعلى. ولا يتم التحكم فيه بشكل مصطنع، حيث لا توجد حاجة إليه. أما بالنسبة للمناطق الشمالية، على العكس من ذلك، فإنه يتم التقليل من شأنه. وعادة ما يتم ذلك ليس من خلال المواد المضافة، ولكن من خلال تكوين البنزين الأساسي من الأجزاء الأخف والأكثر تقلبًا.

نقطة غليان البنزين

تعتبر نقطة غليان البنزين أيضًا ذات قيمة مثيرة للاهتمام. اليوم، يعرف عدد قليل من السائقين الشباب أنه في وقت ما، في المناخات الحارة، يمكن أن يؤدي غليان البنزين في خط الوقود أو المكربن ​​إلى شل حركة السيارة. هذه الظاهرة خلقت ببساطة اختناقات مرورية في النظام. أصبحت الأجزاء الخفيفة ساخنة بشكل مفرط وبدأت في الانفصال عن الأجزاء الأثقل على شكل فقاعات من الغاز القابل للاشتعال. بردت السيارة، وأصبحت الغازات سائلة مرة أخرى - ويمكننا مواصلة طريقنا.

اليوم، سوف يغلي البنزين المباع في محطات الوقود (مع ظهور فقاعات واضحة مع إطلاق الغاز) عند درجة حرارة +80 درجة مئوية تقريبًا مع اختلاف +-30% اعتمادًا على التركيبة المحددة لوقود معين.

نقطة وميض البنزين

نقطة وميض البنزين هي العتبة الحرارية التي تشتعل عندها أجزاء أخف من البنزين منفصلة بحرية من مصدر لهب مفتوح عندما يقع هذا المصدر مباشرة فوق عينة الاختبار.

ومن الناحية العملية، يتم تحديد نقطة الوميض عن طريق التسخين في بوتقة مفتوحة.

يُسكب الوقود المراد اختباره في حاوية صغيرة مفتوحة. بعد ذلك، يتم تسخينه ببطء دون استخدام لهب مفتوح (على سبيل المثال، على موقد كهربائي). وفي الوقت نفسه، يتم مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي. في كل مرة ترتفع درجة حرارة البنزين بمقدار درجة واحدة مئوية، يتم استخدام مصدر لهب على ارتفاع صغير فوق سطحه (حتى لا يتلامس اللهب المكشوف مع البنزين). في اللحظة التي تظهر فيها النار، يتم تسجيل نقطة الوميض.

ببساطة، تشير نقطة الوميض إلى العتبة التي يصل عندها تركيز البنزين المتبخر بحرية في الهواء إلى قيمة كافية للاشتعال تحت تأثير مصدر نار مفتوح.

درجة حرارة احتراق البنزين

تحدد هذه المعلمة درجة الحرارة القصوى الناتجة عن حرق البنزين. وهنا أيضًا لن تجد معلومات لا لبس فيها تجيب على هذا السؤال برقم واحد.

ومن الغريب أن الدور الرئيسي يلعبه ظروف العملية في درجة حرارة الاحتراق، وليس تكوين الوقود. إذا نظرت إلى القيمة الحرارية لمختلف أنواع البنزين، فلن ترى الفرق بين AI-92 وAI-100. وفي الواقع فإن رقم الأوكتان هو الذي يحدد فقط مقاومة الوقود لحدوث عمليات التفجير. ولا يؤثر ذلك على جودة الوقود نفسه، ناهيك عن درجة حرارة احتراقه. بالمناسبة، غالبًا ما تكون أنواع البنزين البسيطة، مثل AI-76 وAI-80 المتقاعدين، أكثر نظافة وأمانًا للبشر من نفس AI-98، المعدلة بمجموعة رائعة من الإضافات.

تتراوح درجة حرارة احتراق البنزين في المحرك من 900 إلى 1100 درجة مئوية. وهذا في المتوسط، مع وجود نسبة من الهواء والوقود قريبة من النسبة المتكافئة. يمكن أن تنخفض درجة حرارة الاحتراق الفعلية إلى أقل (على سبيل المثال، يؤدي تنشيط صمام USR إلى تقليل الحمل الحراري على الأسطوانات بشكل طفيف) أو يزيد في ظل ظروف معينة.

تتأثر درجة حرارة الاحتراق أيضًا بشكل كبير بدرجة الضغط. كلما كان أعلى، كلما كان أكثر سخونة في الاسطوانات.

يحترق البنزين بلهب مكشوف عند درجات حرارة منخفضة. حوالي 800-900 درجة مئوية.

وخصائصها. خليط من الهيدروكربونات الخفيفة القابلة للاشتعال، درجة غليانها من 33 إلى 205 درجة مئوية. الكثافة حوالي 0.71 جم/سم3. القيمة الحرارية حوالي 10200 كيلو كالوري/كجم (46 ميجا جول/كجم، 32.7 ميجا جول/لتر). نقطة التجمد -72 درجة مئوية عند استخدام إضافات خاصة. البنزين هو منتج لتكرير النفط. إنه وقود ذو خصائص تفجير منخفضة. هناك: البنزين الطبيعي، البنزين المتصدع، منتجات البلمرة. وكذلك الغازات البترولية المسالة وجميع المنتجات المستخدمة كوقود للمحركات الصناعية. البنزين هو الوقود الأكثر شيوعا لمعظم أنواع النقل.

محركات الاحتراق الداخلي المكبسية

البنزين مخصص للاستخدام في محركات الاحتراق الداخلي المكبسية ذات الإشعال القسري (الشرارة). اعتمادا على الغرض منها، يتم تقسيمها إلى السيارات والطيران. على الرغم من الاختلافات في شروط الاستخدام، يتميز بنزين السيارات والطيران بشكل أساسي بمؤشرات الجودة العامة. خصائصها الفيزيائية والكيميائية والتشغيلية مختلفة. يجب أن يستوفي بنزين السيارات والطيران الحديث عددًا من المتطلبات.

يجب عليهم ضمان التشغيل الاقتصادي والموثوق للمحرك (البنزين وخصائصه). متطلبات التشغيل: تتمتع بتقلب جيد، مما يسمح لك بالحصول على خليط متجانس من الهواء والوقود بتركيبة مثالية. في أي درجة حرارة تحتوي على تركيبة هيدروكربونية جماعية تضمن عملية احتراق مستقرة وخالية من التفجير. لا تغير تركيبته وخصائصه في جميع أوضاع تشغيل المحرك. أثناء التخزين على المدى الطويل، لا يكون لها تأثير ضار على أجزاء من نظام الوقود والخزانات والمنتجات المطاطية، وما إلى ذلك. في السنوات الأخيرة، برزت الخصائص البيئية للوقود إلى الواجهة.

تكوين البنزين

البنزين عبارة عن خليط من الهيدروكربونات يتكون بشكل رئيسي من مشبع 25-61%، غير مشبع 13-45%، نافثينيك 9-71%، هيدروكربونات عطرية 4-16% طول جزيء الهيدروكربون من C5 إلى C10 وعدد من ذرات الكربون من 4 -5 إلى 9-10 بمتوسط ​​وزن جزيئي حوالي 100 د. قد يحتوي البنزين أيضًا على شوائب - مركبات تحتوي على الكبريت والنيتروجين والأكسجين. البنزين هو أخف جزء من الأجزاء السائلة من الزيت (البنزين وخصائصه). يتم الحصول على هذا الكسر من حيث العدد عمليات مختلفةتسامي النفط. لذلك، فإن سهولة وموثوقية تشغيل المحرك، واكتمال الاحتراق، ومدة الإحماء، واستجابة السيارة ومعدل تآكل أجزاء المحرك تعتمد على التركيب الجزئي للبنزين. يتم تحديد التركيب الجزئي للبنزين وفقًا لـ GOST 2177-99.

تميز الأجزاء الخفيفة من البنزين الخصائص الأولية للوقود - فكلما انخفضت نقطة غليان الوقود، كانت خصائص البداية أفضل. لبدء تشغيل محرك بارد، من الضروري أن يغلي 10% من البنزين عند درجة حرارة لا تزيد عن 55 درجة (درجة الشتاء) و70 درجة (درجة الصيف) مئوية. تتميز درجات البنزين الشتوية بتركيبة كسرية أخف (من الصيف). هناك حاجة إلى كسور خفيفة فقط لفترة بدء تشغيل المحرك وتسخينه. الجزء الرئيسي من الوقود يسمى الجزء العامل. ويعتمد على تبخره ما يلي: تكوين خليط قابل للاشتعال أثناء أوضاع مختلفةتشغيل المحرك، ومدة الإحماء (الانتقال من الخمول إلى التحميل)، واستجابة الخانق (القدرة على الانتقال بسرعة من وضع إلى آخر). يجب أن يتطابق محتوى جزء العمل مع 50٪ من نواتج التقطير. إن الحد الأدنى لدرجة الحرارة من 90% إلى نهاية الغليان يحسن جودة الوقود ويقلل قابليته للتكاثف مما يزيد من الكفاءة ويقلل من تآكل أجزاء المحرك. تُسمى أحيانًا نقطة غليان الوقود بنسبة 90% بنقطة الندى.

خصائص البنزين

البنزين هو سائل قابل للاشتعال، عديم اللون أو أصفر قليلاً (في حالة عدم وجود إضافات خاصة) بكثافة 700-780 كجم/م؟ يتميز البنزين بقابلية تقلب عالية، ونقطة وميض تتراوح بين 20-40 درجة مئوية. تتراوح درجة غليان البنزين من 30 إلى 200 درجة مئوية. وتكون نقطة الانسكاب أقل من 60 درجة تحت الصفر. عند احتراق البنزين يتكون الماء و ثاني أكسيد الكربون. عند تركيز بخار في الهواء يتراوح بين 70-120 جم/م3، تتشكل مخاليط متفجرة.
نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية، يجب أن يتمتع محرك البنزين بالخصائص التالية:

• تجانس الخليط.
• يجب أن تكون كثافة الوقود - عند +20 درجة مئوية 690...750 كجم/م2؛
• اللزوجة المنخفضة - مع زيادتها، يصبح من الصعب على الوقود أن يتدفق عبر الفوهات، مما يؤدي إلى خليط قليل الدهن. اللزوجة تعتمد بشكل كبير على درجة الحرارة. عندما تتغير درجة الحرارة من +40 إلى -40 درجة مئوية، يتغير استهلاك البنزين عبر الفوهة بنسبة 20...30%؛
• التطاير - القدرة على التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. يجب أن يتمتع بنزين المحرك بمثل هذه التقلبات التي تضمن سهولة بدء تشغيل المحرك (خاصة في فصل الشتاء)، والاحماء السريع، والاحتراق الكامل للوقود، كما يلغي تكوين أقفال البخار في نظام الوقود؛
• ضغط البخار المشبع - كلما ارتفع ضغط البخار أثناء تبخر الوقود في مكان ضيق، زادت كثافة عملية تكثيفها. ويحدد المعيار الحد الأعلى لضغط البخار في الصيف بـ 670 جيجا باسكال وفي الشتاء من 670 إلى 930 جيجا باسكال. البنزين مع المزيد ضغط مرتفععرضة لتكوين أقفال بخار، عند استخدامها ينخفض ​​​​ملء الأسطوانات وتفقد قوة المحرك، وتزداد خسائر التبخر عند تخزينها في صهاريج السيارات والمستودعات.
• خصائص درجات الحرارة المنخفضة - قدرة البنزين على تحمل درجات الحرارة المنخفضة؛
• احتراق البنزين. يُفهم "الاحتراق" فيما يتعلق بمحركات السيارات على أنه رد فعل سريع لتفاعل وقود الهيدروكربونات مع الأكسجين الموجود في الهواء، مما يؤدي إلى إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. تصل درجة حرارة الأبخرة أثناء الاحتراق إلى 1500...2400 درجة مئوية.

بنزين السيارات

في روسيا، يتم إنتاج بنزين المحركات وفقًا لـ GOST 2084-77 وGOST R 51105-97 وGOST R 51866-2002، وكذلك وفقًا لـ TU 0251-001-12150839-2015 البنزين AI 92.95 (بديل).
ينقسم بنزين المحركات إلى صيف وشتاء (يحتوي بنزين الشتاء على المزيد من الهيدروكربونات منخفضة الغليان).
العلامات التجارية الرئيسية لبنزين المحركات GOST R 51105-97:
عادي -80 - برقم أوكتان بحثي لا يقل عن 80؛
عادي -92 - برقم أوكتان بحثي لا يقل عن 92؛
Premium-95 - برقم أوكتان بحثي لا يقل عن 95؛
سوبر 98 - برقم أوكتان بحثي لا يقل عن 98

وضع علامات على بنزين السيارات

وفقًا لـ GOST R 54283-2010، يتم تمييز محركات البنزين بثلاث مجموعات من العلامات مفصولة بواصلة (على سبيل المثال، "AI-92-4"):

• الحروف "AI" (بنزين المحرك برقم الأوكتان المقاس بطريقة البحث GOST 8226-82) ؛
• رقم الأوكتان للبحث (على سبيل المثال، 80، 92، 95 أو 98)؛
• رقم 2، 3، 4 أو 5 - فئة البنزين؛ يتطابق الرقم مع رقم المعيار البيئي لسلسلة Euro الذي يجب أن يتوافق معه البنزين (2 لـ Euro-2، 3 لـ Euro-3، وما إلى ذلك).

مثال. العلامة التجارية "AI-92-4" تعني بنزين المحرك برقم أوكتان 92، مقاس بطريقة بحثية، يتوافق مع الرابع الطبقة البيئية(معيار يورو 4). نظرًا لأن إنتاج البنزين المحتوي على الرصاص الضار قد توقف رسميًا في روسيا منذ عام 2003، فإن جميع أنواع البنزين تعتبر خالية من الرصاص، ولا تنعكس هذه الحقيقة في الملصقات.

المواد الخام لإنتاج البنزين

المادة الخام للحصول على البنزين هي الزيت. الزيت عبارة عن خليط سائل طبيعي من الهيدروكربونات المختلفة مع كمية قليلةمركبات عضوية أخرى؛ مورد معدني قيم، وغالبًا ما يتواجد مع الهيدروكربونات الغازية (الغازات المصاحبة، والغاز الطبيعي). مركبات النفط الخام هي مواد معقدة تتكون من خمسة عناصر - C وH وS وO وN، ويتراوح محتوى هذه العناصر من 82-87% كربون، 11-15% هيدروجين، 0.01-6% كبريت، 0-2 % أكسجين و0.01-3% نيتروجين. الهيدروكربونات هي المكونات الرئيسية للنفط و غاز طبيعي. (البنزين وخصائصه) وأبسطها غاز الميثان CH4، وهو المكون الأساسي للغاز الطبيعي.

يمكن تقسيم جميع الهيدروكربونات إلى أليفاتية (مع سلسلة جزيئية مفتوحة) ودورية، ووفقًا لدرجة عدم تشبع روابط الكربون - إلى البارافينات والبارافينات الحلقية والأوليفينات والأسيتيلين والهيدروكربونات العطرية. النفط الخام التقليدي للآبار هو سائل زيتي ذو لون بني مخضر وقابل للاشتعال للغاية وله رائحة نفاذة. كيميائياً، الزيوت مختلفة جداً وتختلف عن زيوت البارافين التي تتكون بالنسبة للجزء الاكبرمن الهيدروكربونات البارافينية، إلى الهيدروكربونات النفثينية أو الأسفلتينية، والتي تحتوي بشكل رئيسي على هيدروكربونات السيكلوبارافين؛ هناك العديد من الأنواع المتوسطة أو المختلطة. بالمقارنة مع الزيوت النفثينيكية أو الإسفلتية، تحتوي الزيوت البارافينية عادة على كمية أكبر من البنزين وكمية أقل من الكبريت وهي المادة الخام الرئيسية لإنتاج زيوت التشحيم والبارافينات. تحتوي الزيوت الخام النفثينية عمومًا على كمية أقل من البنزين، ولكنها تحتوي على نسبة أكبر من الكبريت وزيت الوقود والأسفلت.

يستخدم البنزين كوقود لمعظم سيارات الركاب. وهو عبارة عن خليط من الهيدروكربونات له درجة غليان من 30 إلى 205 درجة مئوية. بالإضافة إلى الهيدروكربونات، يحتوي البنزين على شوائب تحتوي على النيتروجين والكبريت والأكسجين.

اعتمادًا على كمية مركبات معينة، يتم تقسيم بنزين المحرك إلى ماركات مختلفة، لها خصائص تشغيلية مختلفة قليلاً:

• AI-92؛
• AI-95؛
• AI-98.

مع تشديد المتطلبات البيئية، لا يتم حاليًا إنتاج البنزين الذي يحتوي على رقم أوكتان أقل، مثل A-76 أو AI-80، وبالتالي تركيبة كيميائية "أقذر".

الخصائص الأساسية

الخصائص الرئيسية للبنزين هي تركيبه الكيميائي، وقدرته على التبخر، والحرق، والاشتعال، وتكوين الرواسب، بالإضافة إلى نشاط التآكل ومقاومته للانفجار.

تختلف الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبنزين اعتمادًا على الهيدروكربونات التي يحتوي عليها وبأي نسب. تصل درجة تجمد البنزين إلى -60 درجة مئوية، وإذا تم استخدام إضافات خاصة، يمكن تخفيض هذه القيمة إلى -71 درجة. يتبخر البنزين بنشاط عند درجات حرارة أعلى من 30 درجة، ومع زيادة درجة الحرارة، يحدث التبخر بشكل أكثر كثافة. وعندما يصل تركيز أبخرته في الهواء إلى 74-123 جرامًا لكل متر مكعب، يتكون خليط متفجر.

يؤثر التركيب الجزئي للبنزين بشكل مباشر على خصائص أدائه. أثناء الإنتاج، من المهم تحقيق النسبة الصحيحة للأجزاء الخفيفة والثقيلة من أجل ضمان تقلب عالٍ بدرجة كافية في درجات حرارة منخفضة، من ناحية، ومن ناحية أخرى، لمنع الانقطاعات في تشغيل المحرك بسبب تكوين يحبس البخار في خط الوقود، والذي يمكن أن ينشأ بسبب التبخر الشديد لعدد كبير من الكسور الخفيفة. وفي هذا الصدد، فإن البنزين المستخدم في المناخات الحارة وفي الدائرة القطبية الشمالية له تركيبات كيميائية مختلفة من أجل توفير خصائص الأداء اللازمة.

يمكن الحصول على البنزين بعدة طرق: عن طريق التقطير المباشر للزيت واختيار أجزاء معينة (تم استخدام هذه الطريقة في بداية عصر المحركات)، وفي منتصف القرن الماضي بدأ استخدام التكسير والإصلاح. المكونات الرئيسية للبنزين التي يتم الحصول عليها عن طريق التقطير المباشر هي سلاسل الألكانات. أثناء التكسير والإصلاح، يتم تحويلها إلى ألكانات متفرعة ومركبات عطرية.

تتيح الطريقتان الأخيرتان الحصول على وقود عالي الأوكتان من الدرجات AI-92 و 95 وما فوق.

رقم الأوكتان

يتكون اسم ماركة البنزين من حرف أبجدي رقمي. يشير الحرفان A أو AI إلى طريقة تحديد رقم الأوكتان:

1. المحرك (أ)
2. البحث (الذكاء الاصطناعي)

والرقم يحدد رقم الأوكتان (92، 95، الخ).

يشير رقم الأوكتان إلى خاصية مثل مقاومة البنزين للانفجار. هذا الرقم نسبي. يتم أخذ الأيزو أوكتان كمعيار، وتكون مقاومة التفجير عالية جدًا وتعتبر تساوي 100. وقد تم اقتراح مقياس رقم الأوكتان في بداية القرن الماضي. تم تحديده من خلال محتوى الإيزوأوكتان في خليط مع الهيبتان العادي (مقاومته للانفجار منخفضة جدًا ومقبولة) يساوي الصفر). وعليه، فإن البنزين AI-92 يعادل في مقاومته للتفجير خليط 92٪ من الإيزوأوكتان والهبتان، AI-95 - 95٪، وهكذا. يمكن أن يكون رقم الأوكتان أكثر من 100 إذا كانت خصائص الوقود المضادة للخبط أعلى من خصائص الأيزو أوكتان النقي.


هذه القيمة مهمة جدًا لأن التفجير يؤدي إلى التدمير السريع لمجموعة المكبس الأسطواني. ويفسر ذلك سرعة انتشار اللهب الأمامي - ما يصل إلى 2.5 كم/ث، بينما في الظروف العادية ينتشر اللهب بسرعة لا تزيد عن 60 م/ث.

لزيادة خصائص مقاومة الخبط، يمكنك إما إضافة إضافات تحتوي على مركبات الرصاص (رباعي إيثيل الرصاص) أو تغيير التركيبة الجزئية عند الاستلام. يمكن الحصول على الطريقة الأولى بسهولة من البنزين AI-92 أو AI-95 أو 98، ولكن تم التخلي عنها الآن. لأنه على الرغم من أن هذه الإضافات تزيد بشكل كبير من خصائص أداء الوقود ولها تكلفة منخفضة، إلا أنها أيضًا شديدة السمية ولها تأثير ضار على البيئة أكثر بكثير من البنزين النقي، كما أنها تدمر المحول الحفاز للسيارة (درجة حرارة احتراق الرصاص البنزين أعلى من البنزين الخالي من الرصاص، ونتيجة لذلك، فإن العناصر الخزفية في جهاز التحييد تلبد ببساطة، ويفشل الجهاز).

يمكن أيضًا استخدام مركبات أخرى أقل سمية، مثل الكحول الإيثيلي أو الأسيتون، كإضافات. على سبيل المثال، إذا قمت بإضافة 100 مل من الكحول إلى لتر من البنزين AI-92، فإن رقم الأوكتان سيزيد إلى 95. ومع ذلك، فإن استخدام هذه الإضافات ليس مربحا اقتصاديا.

الاستقرار الكيميائي

عند النظر في الخواص الكيميائية للبنزين، يجب أن ينصب التركيز الرئيسي على المدة التي سيبقى فيها تكوين الهيدروكربونات دون تغيير، لأنه أثناء التخزين طويل المدى تتبخر المركبات الأخف وزنًا وتتدهور خصائص الأداء بشكل كبير. تكون هذه المشكلة حادة بشكل خاص إذا تم تحويل الوقود الذي يحتوي على رقم أوكتان أقل (على سبيل المثال، AI-92) إلى بنزين بدرجة أعلى (AI-95) عن طريق إضافة البروبان أو الميثان إلى تركيبته. خصائصها المضادة للخبط أعلى من خصائص الإيزوأوكتان، ولكنها تتبخر أيضًا بسرعة كبيرة.

يتطلب معيار الدولة أن يظل التركيب الكيميائي للبنزين من أي علامة تجارية، سواء كانت AI-92 أو 95 أو 98، دون تغيير لمدة خمس سنوات على الأقل، مع مراعاة قواعد التخزين. ومع ذلك، في الواقع، في كثير من الأحيان، حتى الوقود الذي تم شراؤه حديثًا يحتوي بالفعل على رقم أوكتان أقل من المعلن (على سبيل المثال، ليس 95، ولكن 92). ويرجع ذلك إلى خيانة الأمانة من البائعين الذين يضيفون الغاز المسالفي خزانات الوقود التي انتهت مدة صلاحيتها ولا يتوافق تكوينها مع GOST. وكقاعدة عامة، يتم إضافة كميات مختلفة من الغاز إلى نفس البنزين للحصول على رقم الأوكتان 92 أو 95. والتأكيد الواضح على مثل هذه الحيل هو رائحة البنزين القوية في محطة الوقود. من المحتمل أن تتدهور خصائص أداء هذا البنزين بشكل ملحوظ أمام أعيننا حتى يصبح خزان الوقود فارغًا.