Бензин

«Бензин» перенаправляется сюда. Чтобы узнать о других значениях, см. Бензин (значения) и Бензин (значения) .

Бензин в стеклянной банке

Бензин или бензин — это нефтехимический продукт, характеризующийся как прозрачная, желтоватая и легковоспламеняющаяся жидкость , обычно используемая в качестве топлива с искровым зажиганием для двигателей внутреннего сгорания . Бензин , используемый в качестве топлива для двигателей составу состоит из органических соединений, полученных в результате фракционной перегонки нефти , по химическому и позднее химически обогащенных присадками к бензину . Это высокообъемный прибыльный продукт, производимый на нефтеперерабатывающих заводах.

Топливные характеристики конкретной бензиновой смеси, которая не воспламеняется слишком рано, измеряются как октановое число топливной смеси. Бензиновые смеси со стабильным октановым числом выпускаются в нескольких марках топлива для разных типов моторов. Топливо с низким октановым числом может вызвать детонацию двигателя и снижение эффективности поршневых двигателей . Тетраэтилсвинец и другие соединения свинца когда-то широко использовались в качестве присадок для повышения октанового числа, но не используются в современном автомобильном бензине из-за крайней опасности для здоровья , за исключением авиации, автомобилей повышенной проходимости и моторов гоночных автомобилей . Добавка продолжала использоваться в странах с низкими доходами в течение десятилетий после того, как другие отказались от нее, что побудило Программу ООН по окружающей среде (ЮНЕП) начать кампанию по прекращению ее использования. Эта кампания в конечном итоге привела к тому, что Алжир стал последней страной, прекратившей его использование в 2021 году.

Бензин может попадать в окружающую среду Земли в виде несгоревшего жидкого топлива, легковоспламеняющейся жидкости или в виде паров в результате утечек, возникающих при его производстве, погрузочно-разгрузочных работах, транспортировке и доставке. Бензин содержит известные канцерогены . Бензин часто используется в качестве ингаляционного средства для отдыха , и при таком использовании он может быть вредным или смертельным. При сжигании один литр (0,26 галлона США) бензина выделяет около 2,3 килограмма (5,1 фунта) CO ₂ , парникового газа , способствующего антропогенному изменению климата . В 2021 году на нефтепродукты, включая бензин, пришлось около 32% выбросов CO2 _во всем мире.

В среднем нефтеперерабатывающие заводы США производят от 19 до 20 галлонов бензина, от 11 до 13 галлонов дистиллятного топлива, дизельного топлива и от 3 до 4 галлонов реактивного топлива из каждого 42-галлонного (152-литрового) барреля сырой нефти. Соотношение продуктов зависит от обработки на нефтеперерабатывающем заводе и анализа сырой нефти. (см. § Этимология ).

Этимология

Вместимость американского металлического газового баллона указана в трех единицах измерения: галлон США, британский галлон и литры.

Современный контейнер для бензина изготовлен из цветного пластика, который не ржавеет, а красный цвет идентифицирует исключительно контейнер для топлива .

Американское английское слово «бензин» обозначает топливо для автомобилей , которое в обычном использовании сокращается до терминов «газ» или, реже, «моторный газ» и «mogas» , что отличает его от avgas (авиационного бензина), который является топливом для самолетов. Английские словари, в том числе Оксфордский словарь английского языка , показывают, что термин «бензин» происходит от слова «газ» плюс химические суффиксы -ole и -ine . Однако в сообщении в блоге на несуществующем веб-сайте Oxford Dictionaries альтернативно предполагается, что это слово могло произойти от фамилии британского бизнесмена Джона Касселла , который предположительно первым продал это вещество на рынок.

Вместо слова «бензин» в большинстве стран Содружества (кроме Канады) используется термин «бензин», а жители Северной Америки чаще используют в обиходе «газ», отсюда и преобладание использования заправочных станций в США.

Придуманное из средневековой латыни , слово нефть (L. petra , rock + oleum , нефть) изначально обозначало виды минерального масла, получаемые из горных пород и камней. В Великобритании бензин представлял собой продукт переработки минерального масла, который с 1870-х годов продавался в качестве растворителя британским оптовым торговцем Carless Refining and Marketing Ltd. Когда бензин позже нашел применение в качестве моторного топлива, Фредерик Симмс , партнер Готлиба Даймлера , предложил Джону Леонарду, владельцу Carless, создать торговую марку слова Petrol и его написания в верхнем регистре . Заявка на регистрацию товарного знака была отклонена, поскольку бензин уже стал общепринятым общим термином для моторного топлива. Ввиду возраста фирмы Карлесс сохранил за собой законные права на этот термин и на написание слова «Бензин» в верхнем регистре как названия нефтехимического продукта.

Британские нефтеперерабатывающие заводы первоначально использовали «моторный спирт» как общее название автомобильного топлива и «авиационный спирт» для авиационного бензина . Когда в 1930-х годах компании Carless было отказано в регистрации товарного знака «бензин», ее конкуренты перешли на более популярное название «бензин». Однако термин «моторный дух» уже нашел отражение в законах и постановлениях, поэтому этот термин до сих пор используется как официальное название бензина. Наиболее широко этот термин используется в Нигерии, где крупнейшие нефтяные компании называют свою продукцию «моторным спиртом премиум-класса». Хотя слово «бензин» проникло в нигерийский английский, «премиум мотор спирит» остается официальным названием, которое используется в научных публикациях, правительственных отчетах и ​​газетах.

В некоторых других языках используются варианты бензина . Бензин используется в испанском и португальском языках, а газорин — в японском. На других языках название продукта происходит от углеводородного соединения бензола или, точнее, от класса продуктов, называемых нефтяным бензином , например бензин на немецком языке или бензин на итальянском языке; но в Аргентине, Уругвае и Парагвае разговорное название «нафта» происходит от химического названия «нафта» .

используются соответствующие слова, обозначающие бензин В некоторых языках, например французском и итальянском, вместо дизельного топлива .

История

Первые двигатели внутреннего сгорания, пригодные для использования на транспорте, так называемые двигатели Отто , были разработаны в Германии в последней четверти XIX века. Топливом для этих ранних двигателей был относительно летучий углеводород, полученный из каменноугольного газа . С температурой кипения около 85 ° C (185 ° F) ( н -октан кипит при 125,62 ° C (258,12 ° F). ), он хорошо подходил для ранних карбюраторов (испарителей). Разработка карбюратора с «распылительной форсункой» позволила использовать менее летучие виды топлива. Дальнейшее повышение эффективности двигателя было предпринято за счет более высоких степеней сжатия , но первые попытки были заблокированы преждевременным взрывом топлива, известным как детонация .

В 1891 году процесс Шуховского крекинга стал первым в мире коммерческим методом расщепления более тяжелых углеводородов в сырой нефти с целью увеличения процентного содержания более легких продуктов по сравнению с простой перегонкой.

1903-1914 гг.

Эволюция бензина последовала за эволюцией нефти как доминирующего источника энергии в индустриализирующемся мире. До Первой мировой войны Великобритания была величайшей промышленной державой мира и зависела от своего военно-морского флота в защите поставок сырья из своих колоний. Германия также переживала индустриализацию и, как и Великобритания, испытывала недостаток во многих природных ресурсах, которые нужно было доставлять на родину. К 1890-м годам Германия начала проводить политику глобального влияния и начала строить военно-морской флот, чтобы конкурировать с британским. Уголь был топливом, питавшим их флот. Хотя и Великобритания, и Германия имели природные запасы угля, новые разработки в области использования нефти в качестве топлива для кораблей изменили ситуацию. Корабли, работающие на угле, были тактической слабостью, поскольку процесс погрузки угля был чрезвычайно медленным и грязным и делал судно полностью уязвимым для атак, а ненадежные поставки угля в международных портах делали дальние рейсы непрактичными. Преимущества нефтяной нефти вскоре привели к тому, что военно-морские силы мира перешли на нефть, но у Великобритании и Германии было очень мало внутренних запасов нефти. Британия в конечном итоге решила свою военно-морскую нефтяную зависимость, получив нефть от Royal Dutch Shell и Anglo-Persian Oil Company , и это определило, откуда и какого качества будет поступать бензин.

На раннем этапе развития бензиновых двигателей самолеты были вынуждены использовать автомобильный бензин, поскольку авиационного бензина еще не существовало. Эти ранние виды топлива назывались «прямогонными» бензинами и представляли собой побочные продукты перегонки сырой нефти с получением керосина , который был основным продуктом, который искали для сжигания в керосиновых лампах . Производство бензина не превышало производство керосина до 1916 года. Самые ранние прямогонные бензины были получены в результате перегонки восточной сырой нефти, и не было смешивания дистиллятов из разных сортов нефти. Состав этих ранних видов топлива был неизвестен, а качество сильно различалось, поскольку сырая нефть из разных месторождений содержала разные смеси углеводородов в разных соотношениях. Эффекты двигателя, вызванные ненормальным сгоранием ( детонация двигателя и преждевременное зажигание ) из-за использования некачественного топлива, еще не были выявлены, и, как следствие, не существовало рейтинга бензина с точки зрения его устойчивости к ненормальному сгоранию. Общая спецификация, по которой измерялись первые бензины, заключалась в следующем: удельный вес по шкале Боме , а затем и летучесть (склонность к испарению), определяемая через точки кипения, что стало основным направлением деятельности производителей бензина. Эти первые восточные бензины для сырой нефти имели относительно высокие результаты испытаний по Боме (от 65 до 80 градусов по Боме) и назывались «бензинами с высокими испытаниями Пенсильвании» или просто «бензинами с высокими испытаниями». Они часто использовались в авиационных двигателях.

К 1910 году увеличение производства автомобилей и, как следствие, увеличение потребления бензина привело к увеличению спроса на бензин. Кроме того, растущая электрификация освещения привела к падению спроса на керосин, что создало проблему с поставками. Казалось, что растущая нефтяная промышленность окажется в ловушке перепроизводства керосина и недопроизводства бензина, поскольку простая перегонка не может изменить соотношение двух продуктов из любой конкретной нефти. Решение появилось в 1911 году, когда разработка процесса Бертона позволила провести термический крекинг сырой нефти, что увеличило выход бензина из более тяжелых углеводородов. Это сочеталось с расширением внешних рынков для экспорта излишков керосина, в котором внутренние рынки больше не нуждались. Считалось, что эти новые термически «крекинговые» бензины не оказывают вредного воздействия и будут добавляться в прямогонные бензины. Также существовала практика смешивания тяжелых и легких дистиллятов для достижения желаемого показателя Боме, и все вместе они назывались «смешанными» бензинами.

Постепенно летучесть получила преимущество перед тестом Боме, хотя оба эти показателя продолжали использоваться в сочетании для определения бензина. Еще в июне 1917 года компания Standard Oil (крупнейший в то время переработчик сырой нефти в Соединенных Штатах) заявила, что наиболее важным свойством бензина является его летучесть. Подсчитано, что номинальный эквивалент этих прямогонных бензинов варьировался от 40 до 60 октановых чисел, а октановое число «высокого качества», иногда называемое «боевым», вероятно, составляло в среднем от 50 до 65 октановых чисел.

Первая мировая война

До вступления Соединенных Штатов в Первую мировую войну европейские союзники использовали топливо, полученное из сырой нефти с Борнео , Явы и Суматры , что обеспечивало удовлетворительные характеристики их военных самолетов. Когда США вступили в войну в апреле 1917 года, США стали основным поставщиком авиационного бензина союзникам, и было отмечено снижение характеристик двигателей. Вскоре стало понятно, что автомобильное топливо непригодно для авиации, и после потери нескольких боевых самолетов внимание переключилось на качество используемых бензинов. Более поздние летные испытания, проведенные в 1937 году, показали, что снижение октанового числа на 13 пунктов (со 100 до 87) снижает мощность двигателя на 20 процентов и увеличивает взлетную дистанцию ​​на 45 процентов. Если произойдет ненормальное сгорание, двигатель может потерять достаточную мощность, и взлет станет невозможным, а разбег при взлете станет угрозой для пилота и самолета.

2 августа 1917 года Горное бюро США организовало исследование топлива для самолетов в сотрудничестве с авиационным отделом Корпуса связи армии США , и общее исследование пришло к выводу, что надежных данных о подходящем топливе для самолетов не существует. В результате начались летные испытания на месторождениях Лэнгли, МакКук и Райт, чтобы определить, как разные бензины ведут себя в разных условиях. Эти испытания показали, что на некоторых самолетах автомобильные бензины работали так же хорошо, как и «высококлассные», но на других типах двигатели приводили к перегреву. Также было обнаружено, что бензины из ароматической и нафтеновой сырой нефти из Калифорнии, Южного Техаса и Венесуэлы приводят к плавной работе двигателей. В результате этих испытаний в конце 1917 года были разработаны первые государственные спецификации на автомобильные бензины (авиационные бензины использовали те же спецификации, что и автомобильные бензины).

США, 1918–1929 гг.

Конструкторы двигателей знали, что в соответствии с циклом Отто мощность и эффективность увеличиваются с увеличением степени сжатия, но опыт использования первых бензинов во время Первой мировой войны показал, что более высокие степени сжатия увеличивают риск ненормального сгорания, приводя к снижению мощности, снижению эффективности и работе в горячем состоянии. двигателей и потенциально серьезное повреждение двигателя. Чтобы компенсировать это плохое топливо, в ранних двигателях использовалась низкая степень сжатия, что требовало относительно больших и тяжелых двигателей с ограниченной мощностью и эффективностью. Первый бензиновый двигатель братьев Райт имел степень сжатия всего 4,7:1, развивал всего 8,9 киловатт (12 л.с.) при объеме 3290 кубических сантиметров (201 куб.дюйм) и весил 82 килограмма (180 фунтов). Это было серьезной проблемой для авиаконструкторов, а потребности авиационной промышленности спровоцировали поиск топлива, которое можно было бы использовать в двигателях с более высокой степенью сжатия.

Между 1917 и 1919 годами количество используемого бензина термического крекинга увеличилось почти вдвое. использование природного бензина Кроме того, значительно возросло . В этот период многие штаты США установили спецификации для автомобильного бензина, но ни один из них не был согласован, и они были неудовлетворительными с той или иной точки зрения. Крупные нефтеперерабатывающие предприятия начали указывать процентное содержание ненасыщенных материалов (продукты термического крекинга вызывают склеивание как при использовании, так и при хранении, в то время как ненасыщенные углеводороды более реакционноспособны и имеют тенденцию соединяться с примесями, приводящими к склеиванию). В 1922 году правительство США опубликовало первые спецификации на авиационные бензины (две марки обозначались как «боевые» и «отечественные» и регулировались температурами кипения, цветностью, содержанием серы и тестом на образование смол) вместе с одним «моторным» бензином. комплектация для автомобилей. Испытание на смоле по существу исключило бензин термического крекинга из использования в авиации, и, таким образом, авиационные бензины вернулись к фракционированию прямогонной нафты или смешиванию прямогонной и высокообработанной термически крекинговой нафты. Такая ситуация сохранялась до 1929 года.

Автомобильная промышленность с тревогой отреагировала на рост производства бензина термического крекинга. При термическом крекинге образуется большое количество как моно- , так и диолефинов (ненасыщенных углеводородов), что увеличивает риск образования камеди. Кроме того, летучесть снижалась до такой степени, что топливо не испарялось, а прилипало к свечам зажигания и загрязняло их, создавая трудный запуск и неровную работу зимой, прилипая к стенкам цилиндров, минуя поршни и кольца и попадая в картерное масло. . В одном журнале говорилось: «В многоцилиндровом двигателе дорогого автомобиля мы разбавляем масло в картере на целых 40 процентов за пробег в 200 миль [320 км], как показывает анализ масла в масле. -пан шоу».

Будучи очень недовольными последовавшим за этим снижением общего качества бензина, производители автомобилей предложили ввести стандарты качества для поставщиков масла. Нефтяная промышленность, в свою очередь, обвинила автопроизводителей в том, что они не делают достаточно для улучшения экономичности транспортных средств, и этот спор стал известен в двух отраслях как «проблема с топливом». Враждебность между отраслями росла, каждая обвиняла другую в бездействии для решения проблем, и их отношения ухудшились. Ситуация разрешилась только тогда, когда Американский институт нефти (API) инициировал конференцию для решения проблемы топлива, а в 1920 году был создан комитет по совместным исследованиям топлива (CFR) для наблюдения за совместными исследовательскими программами и решениями. Помимо представителей двух отраслей, Общество инженеров автомобильной промышленности важную роль также сыграло (SAE), а Бюро стандартов США было выбрано в качестве беспристрастной исследовательской организации для проведения многих исследований. Изначально все программы касались плавности и расхода топлива, легкости запуска, разжижения картерного масла и ускорения.

Споры о этилированном бензине, 1924–1925 гг.

С увеличением использования бензинов термического крекинга возросло беспокойство по поводу его влияния на ненормальное сгорание, что привело к исследованию антидетонационных присадок. В конце 1910-х годов такие исследователи, как А. Х. Гибсон, Гарри Рикардо , Томас Мидгли-младший и Томас Бойд, начали исследовать аномальное горение. Начиная с 1916 года Чарльз Ф. Кеттеринг из General Motors начал исследовать присадки, основанные на двух путях: «высокопроцентном» растворе (когда добавлялось большое количество этанола ) и «низкопроцентном» растворе (где всего 0,53–1,1 г/л). или 0,071–0,147 унции/галлон США). «Низкопроцентное» решение в конечном итоге привело к открытию тетраэтилсвинца (TEL) в декабре 1921 года, продукта исследований Мидгли и Бойда и определяющего компонента этилированного бензина. Это нововведение положило начало циклу повышения эффективности использования топлива , который совпал с крупномасштабным развитием нефтепереработки с целью получения большего количества продуктов в диапазоне кипения бензина. Этанол нельзя было запатентовать, а TEL можно, поэтому Кеттеринг получил патент на TEL и начал продвигать его вместо других вариантов.

К тому времени опасность соединений, содержащих свинец, была хорошо известна, и Роберт Уилсон из Массачусетского технологического института, Рейд Хант из Гарварда, Янделл Хендерсон из Йельского университета и Эрик Краузе из Потсдамского университета в Германии напрямую предупредили Кеттеринга о его использовании. Краузе много лет работал над тетраэтилсвинцом и назвал его «ползучим и вредоносным ядом», который убил члена его диссертационного комитета. 27 октября 1924 года газетные статьи по всей стране рассказывали о рабочих нефтеперерабатывающего завода Standard Oil недалеко от Элизабет , штат Нью-Джерси, которые производили TEL и страдали от отравления свинцом . К 30 октября число погибших достигло пяти. В ноябре Комиссия по труду Нью-Джерси закрыла нефтеперерабатывающий завод в Бэйуэй, и было начато расследование большого жюри, в результате которого к февралю 1925 года обвинения не были предъявлены. Продажа этилированного бензина была запрещена в Нью-Йорке, Филадельфии и Нью-Джерси. General Motors , DuPont и Standard Oil, которые были партнерами Ethyl Corporation , компании, созданной для производства TEL, начали утверждать, что не существует альтернативы этилированному бензину, которая сохраняла бы топливную экономичность и при этом предотвращала бы детонацию двигателя. После того, как несколько ошибочных исследований, финансируемых промышленностью, показали, что бензин, обработанный TEL, не представляет собой проблему для общественного здравоохранения, споры утихли.

США, 1930–1941 гг.

За пять лет до 1929 года было проведено большое количество экспериментов по различным методам испытаний для определения устойчивости топлива к аномальному сгоранию. Оказалось, что детонация двигателя зависела от широкого спектра параметров, включая компрессию, угол опережения зажигания, температуру цилиндров, двигатели с воздушным или водяным охлаждением, форму камеры, температуру на впуске, обедненную или богатую смесь и другие. Это привело к появлению запутанного разнообразия тестовых двигателей, которые давали противоречивые результаты, а стандартной шкалы оценок не существовало. К 1929 году большинство производителей и потребителей авиационного бензина признали, что в государственные спецификации должен быть включен какой-то уровень антидетонации. В 1929 году была принята шкала октановых чисел , а в 1930 году установлена ​​первая октановая характеристика авиационных топлив. В том же году ВВС США в результате проведенных исследований определили для своих самолетов топливо с октановым числом 87.

В этот период исследования показали, что структура углеводородов чрезвычайно важна для антидетонационных свойств топлива. с прямой цепью Парафины в диапазоне кипения бензина имели низкие антидетонационные свойства, в то время как молекулы кольцеобразной формы, такие как ароматические углеводороды (например, бензол ), имели более высокую стойкость к детонации. Это развитие привело к поиску процессов, которые позволили бы производить больше этих соединений из сырой нефти, чем это достигается при прямой перегонке или термическом крекинге. Исследования крупнейших нефтеперерабатывающих заводов привели к разработке процессов, включающих изомеризацию дешевого и распространенного бутана в изобутан и алкилирование с целью соединения изобутана и бутиленов с образованием изомеров октана , таких как « изооктан », который стал важным компонентом при смешивании авиационного топлива. Ситуацию еще больше усложняло то, что по мере увеличения мощности двигателей увеличивалась и высота, на которую мог подняться самолет, что приводило к опасениям по поводу замерзания топлива. Среднее снижение температуры составляет 3,6 ° F (2,0 ° C) на каждые 300 метров (1000 футов) увеличения высоты, а на высоте 12 000 метров (40 000 футов) температура может приближаться к -57 ° C (-70 ° F). Присадки, такие как бензол, с температурой замерзания 6 ° C (42 ° F), замерзают в бензине и закупоривают топливопроводы. Замещенные ароматические соединения, такие как толуол , ксилол и кумол , в сочетании с ограниченным количеством бензола решили проблему.

К 1935 году существовало семь различных авиационных марок в зависимости от октанового числа, две армейские марки, четыре марки военно-морских сил и три коммерческих марки, включая введение 100-октанового авиационного бензина. К 1937 году армия установила октановое число 100 в качестве стандартного топлива для боевых самолетов, и, что еще больше усугубило путаницу, правительство теперь признало 14 различных марок топлива в дополнение к 11 другим в зарубежных странах. Поскольку некоторым компаниям требовалось иметь на складе 14 сортов авиационного топлива, ни один из которых не мог быть взаимозаменяем, эффект для нефтеперерабатывающих заводов был отрицательным. Нефтеперерабатывающая промышленность не могла сконцентрироваться на процессах переработки большого количества различных сортов нефти, и необходимо было найти решение. К 1941 году, главным образом благодаря усилиям Кооперативного комитета по исследованию топлива, количество марок авиационного топлива было сокращено до трех: с октановым числом 73, 91 и 100.

Развитие 100-октанового авиационного бензина в экономическом масштабе произошло отчасти благодаря Джимми Дулитлу , который стал авиационным менеджером Shell Oil Company. Он убедил Shell инвестировать в нефтеперерабатывающие мощности для производства 100-октанового топлива в масштабах, которые никому не нужны, поскольку не существовало самолетов, которым требовалось бы топливо, которое никто не производил. Некоторые коллеги по работе назвали бы его усилия «ошибкой Дулитла на миллион долларов», но время доказало, что Дулиттл был прав. До этого армия рассматривала возможность проведения тестов с октановым числом 100 с использованием чистого октана, но цена при цене 6,6 долларов за литр (25 долларов США за галлон США) не позволяла этого сделать. В 1929 году компания Standard Oil Inc. была организована компаниями Standard Oil в Калифорнии, Индиане и Нью-Джерси для улучшения авиационного топлива и масел и к 1935 году выпустила на рынок свое первое топливо с октановым числом 100 — Stanavo Ethyl Gasoline 100. используется армией, производителями двигателей и авиакомпаниями для испытаний, а также для воздушных гонок и рекордных полетов. К 1936 году испытания на Райт-Филд с использованием новых, более дешевых альтернатив чистому октановому числу доказали ценность 100-октанового топлива, и компании Shell и Standard Oil выиграли контракт на поставку испытательных партий топлива для армии. К 1938 году цена упала до 0,046 доллара за литр (0,175 доллара США за галлон США), что всего на 0,0066 доллара (0,025 доллара США) больше, чем топливо с октановым числом 87. К концу Второй мировой войны цена снизится до 0,042 доллара за литр (0,16 доллара за галлон США).

В 1937 году Юджин Удри разработал процесс каталитического крекинга Гудри , который позволил получить высокооктановое базовое сырье бензина, которое превосходило продукт термического крекинга, поскольку не содержало высокой концентрации олефинов. В 1940 году в США действовало всего 14 установок Houdry; к 1943 году их число увеличилось до 77, либо по способу Гудри, либо по типу катализаторов Thermofor или Fluid Catalyst.

Поиск топлива с октановым числом выше 100 привел к расширению шкалы за счет сравнения выходной мощности. Топливо марки 130 будет производить в двигателе на 130 процентов больше мощности, чем если бы он работал на чистом изооктане. Во время Второй мировой войны топливам с октановым числом выше 100 присваивались две оценки: богатая и бедная смесь, и их называли «показателями производительности» (PN). 100-октановый авиационный бензин будет называться маркой 130/100.

Вторая мировая война

Германия

Нефть и ее побочные продукты, особенно высокооктановый авиационный бензин, оказались серьезной проблемой для того, как Германия вела войну. В результате уроков Первой мировой войны Германия накопила запасы нефти и бензина для своего блицкрига и аннексировала Австрию, добавив 18 000 баррелей (2900 м3). ³ ; 100 000 куб. футов) добычи нефти в день, но этого было недостаточно для поддержания запланированного завоевания Европы. Поскольку захваченные припасы и нефтяные месторождения были необходимы для подпитки кампании, немецкое командование создало специальный отряд из экспертов-нефтяников, набранных из рядов отечественных нефтяных компаний. Их послали тушить пожары на нефтяных месторождениях и как можно скорее возобновить добычу. Но захват нефтяных месторождений оставался препятствием на протяжении всей войны. Во время вторжения в Польшу немецкие оценки потребления бензина оказались слишком заниженными. Хайнц Гудериан и его танковые дивизии потребляли почти 2,4 литра бензина на километр (1 галлон США на милю) по дороге в Вену . Когда они вели бои на открытой местности, расход бензина увеличился почти вдвое. На второй день боя часть XIX корпуса была вынуждена остановиться из-за того, что у нее закончился бензин. Одной из главных целей польского вторжения были нефтяные месторождения, но Советы вторглись и захватили 70 процентов польской добычи прежде, чем немцы смогли добраться до нее. В рамках германо-советского торгового соглашения (1940 г.) Сталин в расплывчатых условиях согласился поставлять Германии дополнительную нефть, равную той, которая добывается на ныне оккупированных Советским Союзом польских месторождениях в Дрогобыче и Бориславе, в обмен на каменный уголь и стальные трубы.

Даже после того, как нацисты завоевали огромные территории Европы, нехватке бензина это не помогло. До войны этот регион никогда не был самообеспечен нефтью. В 1938 году на территории, которая впоследствии стала оккупированной нацистами, было произведено 575 000 баррелей (91 400 м3). ³ ; 3 230 000 куб. футов) в день. В 1940 году общий объем добычи под немецким контролем составил всего 234 550 баррелей (37 290 м3). ³ ; 1 316 900 куб футов). К началу 1941 года, когда запасы немецкого бензина были истощены, Адольф Гитлер рассматривал вторжение в Россию с целью захвата польских нефтяных месторождений и российской нефти на Кавказе как решение проблемы нехватки немецкого бензина. Уже в июле 1941 года, после начала 22 июня операции «Барбаросса» , некоторые эскадрильи Люфтваффе были вынуждены сократить задачи наземной поддержки из-за нехватки авиационного бензина. 9 октября немецкий генерал-интендант подсчитал, что армейские машины имеют водоизмещение 24 000 баррелей (3800 м3). ³ ; 130 000 куб. футов), не считая потребности в бензине.

Практически весь авиационный бензин в Германии производился на заводах по производству синтетических масел, которые гидрогенизировали уголь и каменноугольную смолу. Эти процессы были разработаны в 1930-х годах как попытка добиться топливной независимости. В Германии массово производилось два сорта авиационного бензина: В-4, или синий сорт, и С-3, или зеленый сорт, на долю которых приходилось около двух третей всего производства. B-4 был эквивалентен октановому числу 89, а C-3 был примерно равен октановому числу 100 в США, хотя бедная смесь имела октановое число около 95 и была хуже, чем версия для США. Максимальная добыча, достигнутая в 1943 году, достигла 52 200 баррелей (8 300 м3). ³ ; 293 000 куб. футов) за день до того, как союзники решили атаковать заводы по производству синтетического топлива. Благодаря захваченным вражеским самолетам и анализу обнаруженного в них бензина как союзники, так и державы Оси знали о качестве производимого авиационного бензина, и это привело к гонке октанового числа для достижения преимущества в характеристиках самолетов. Позже во время войны класс C-3 был улучшен до уровня, эквивалентного классу США 150 (рейтинг богатой смеси).

Япония

Япония, как и Германия, почти не имела внутренних запасов нефти и к концу 1930-х годов производила только семь процентов собственной нефти, импортируя остальную часть – 80 процентов – из США. По мере роста японской агрессии в Китае ( инцидент с авианосцем «Панай» ) и до американской общественности дошли новости о японских бомбардировках гражданских центров, особенно о бомбардировке Чунцина, общественное мнение начало поддерживать эмбарго США. Опрос Gallup, проведенный в июне 1939 года, показал, что 72 процента американской общественности поддерживают эмбарго на поставку военных материалов в Японию. Это усилило напряженность между США и Японией и привело к тому, что США ввели ограничения на экспорт. В июле 1940 года США издали указ, запрещавший экспорт авиационного бензина с октановым числом 87 и выше в Японию. Этот запрет не помешал японцам, поскольку их самолеты могли работать на топливе с октановым числом ниже 87, а при необходимости они могли добавить TEL для повышения октанового числа. Как выяснилось, Япония закупила на 550 процентов больше авиационного бензина с октановым числом ниже 87 за пять месяцев после запрета в июле 1940 года на продажу бензина с более высоким октановым числом. Возможность полного запрета бензина из Америки вызвала разногласия в японском правительстве относительно того, какие действия предпринять, чтобы обеспечить увеличение поставок из Голландской Ост-Индии, и потребовала увеличения экспорта нефти от изгнанного голландского правительства после битвы за Нидерланды . Это действие побудило США переместить свой Тихоокеанский флот из Южной Калифорнии в Перл-Харбор, чтобы укрепить решимость Великобритании оставаться в Индокитае. После японского вторжения во Французский Индокитай в сентябре 1940 года возникли серьезные опасения по поводу возможного вторжения Японии в Голландскую Индию с целью обезопасить свою нефть. После того, как США запретили весь экспорт стального и железного лома, на следующий день Япония подписала Трехсторонний пакт , и это заставило Вашингтон опасаться, что полное нефтяное эмбарго США побудит японцев вторгнуться в Голландскую Ост-Индию. 16 июня 1941 года Гарольд Икес, назначенный координатором по нефти национальной обороны, остановил поставку нефти из Филадельфии в Японию из-за нехватки нефти на восточном побережье из-за увеличения экспорта союзникам. Он также телеграфировал всем поставщикам нефти на восточном побережье, чтобы они не отправляли нефть в Японию без его разрешения. Президент Рузвельт отменил приказ Икеса, заявив Икесу, что «у меня просто недостаточно военно-морского флота, чтобы действовать, и каждый небольшой эпизод в Тихом океане означает меньше кораблей в Атлантике». 25 июля 1941 года США заморозили все японские финансовые активы, и для каждого использования замороженных средств требовались лицензии, включая закупки нефти, из которой можно было производить авиационный бензин. 28 июля 1941 года Япония вторглась в Южный Индокитай.

Дебаты внутри японского правительства по поводу ситуации с нефтью и бензином привели к вторжению в Голландскую Ост-Индию, но это означало бы войну с США, чей Тихоокеанский флот представлял угрозу для их фланга. Эта ситуация привела к решению атаковать флот США в Перл-Харборе, прежде чем приступить к вторжению в Голландскую Ост-Индию. 7 декабря 1941 года Япония напала на Перл-Харбор, а на следующий день Нидерланды объявили войну Японии, что положило начало голландской Ост-Индской кампании . Но японцы упустили прекрасную возможность в Перл-Харборе. «Во времена Перл-Харбора вся нефть для флота находилась в надводных резервуарах», — сказал позже адмирал Честер Нимиц, ставший главнокомандующим Тихоокеанским флотом. «У нас было около 4 + 1 ⁄ 2 миллиона баррелей [0,72 × 10 ^ ⁶ м ³ ; 25 × 10 ^ ⁶ куб футов] нефти там, и вся она была уязвима для пуль калибра 0,50. Если бы японцы уничтожили нефть, - добавил он, - это продлило бы войну еще на два года".

ВША

В начале 1944 года Уильям Бойд, президент Американского института нефти и председатель Военного совета нефтяной промышленности, сказал: «Союзники, возможно, и плыли к победе на волне нефти в Первой мировой войне, но в этой бесконечно более великой Второй мировой войне, мы летим к победе на крыльях нефти». В декабре 1941 года в США было 385 000 нефтяных скважин, добывающих 1,6 миллиарда баррелей (0,25 × 10 ^ ⁹ м ³ ; 9.0 × 10 ^ ⁹ куб футов) баррелей нефти в год, а мощность 100-октанового авиационного бензина составляла 40 000 баррелей (6 400 м3). ³ ; 220 000 куб. футов) в день. К 1944 году США производили более 1,5 миллиарда баррелей (0,24 × 10 ^ ⁹ м ³ ; 8.4 × 10 ^ ⁹ куб футов) в год (67 процентов мирового производства), а нефтяная промышленность построила 122 новых завода по производству 100-октанового авиационного бензина, а мощность составила более 400 000 баррелей (64 000 м3). ³ ; 2 200 000 куб. футов) в сутки – рост более чем в десять раз. Было подсчитано, что США производят достаточно 100-го авиационного бензина, чтобы позволить сбрасывать на врага 16 000 метрических тонн (18 000 коротких тонн; 16 000 длинных тонн) бомб на врага каждый день в году. Учет потребления бензина в армии до июня 1943 года был нескоординированным, поскольку каждая служба снабжения армии закупала собственные нефтепродукты, а централизованной системы контроля и учета не существовало. 1 июня 1943 года в армии был создан отдел горюче-смазочных материалов квартирмейстерского корпуса, и на основе его записей было подсчитано, что армия (исключая горюче-смазочные материалы для самолетов) закупила более 9,1 миллиарда литров (2,4 × 10 ^ ⁹ галлонов США) бензина для доставки на зарубежные театры военных действий в период с 1 июня 1943 года по август 1945 года. Эта цифра не включает бензин, используемый армией внутри США. Производство моторного топлива сократилось с 701 миллиона баррелей (111,5 × 10 ^ ⁶ м ³ ; 3,940 × 10 ^ ⁶ куб футов) в 1941 году снизилась до 208 миллионов баррелей (33,1 × 10 ^ ⁶ м ³ ; 1,170 × 10 ^ ⁶ с фт) в 1943 году. Вторая мировая война стала первым случаем в истории США, когда бензин был нормирован, а правительство ввело контроль над ценами, чтобы предотвратить инфляцию. Потребление бензина на один автомобиль снизилось с 2860 литров (755 галлонов США) в год в 1941 году до 2000 литров (540 галлонов США) в 1943 году с целью сохранить резину для шин, поскольку японцы отрезали США от более чем 90 процентов бензина. поставки каучука из Голландской Ост-Индии и производства синтетического каучука в США находились в зачаточном состоянии. Средние цены на бензин выросли с рекордно низкого уровня в 0,0337 доллара за литр (0,1275 доллара США за галлон США) (0,0486 доллара США (0,1841 доллара США) с налогами) в 1940 году до 0,0383 доллара за литр (0,1448 доллара США за галлон США) (0,0542 доллара США (0,2050 доллара США) с налогами) в 1945 году.

Даже несмотря на крупнейшее в мире производство авиационного бензина, американские военные все же обнаружили, что необходимо больше. На протяжении всей войны поставки авиационного бензина всегда отставали от потребностей, и это влияло на обучение и операции. Причина этого дефицита возникла еще до начала войны. Свободный рынок не поддерживал затраты на производство 100-октанового авиационного топлива в больших объемах, особенно во время Великой депрессии. Изооктан на ранней стадии разработки стоил 7,9 доллара за литр (30 долларов США за галлон США), и даже к 1934 году он все еще составлял 0,53 доллара за литр (2 доллара США за галлон США) по сравнению с 0,048 доллара США за литр (0,18 доллара США), когда армия решила, что поэкспериментировать со 100-м октаном для своих боевых самолетов. Хотя только три процента боевых самолетов США в 1935 году могли в полной мере использовать преимущества более высокого октанового числа из-за низкой степени сжатия, армия увидела, что необходимость повышения характеристик оправдывает затраты, и закупила 100 000 галлонов. К 1937 году армия установила октановое число 100 в качестве стандартного топлива для боевых самолетов, а к 1939 году производство составило всего 20 000 баррелей (3200 м3). ³ ; 110 000 куб. футов) в день. По сути, вооруженные силы США были единственным рынком для 100-го авиационного бензина, и когда в Европе разразилась война, это создало проблему поставок, которая сохранялась на протяжении всего периода.

Поскольку в 1939 году война в Европе стала реальностью, все прогнозы потребления 100-октана превысили все возможные производства. Ни армия, ни флот не могли заключить контракт на поставку топлива более чем на шесть месяцев вперед и не могли предоставить средства на расширение завода. Без долгосрочного гарантированного рынка нефтяная промышленность не стала бы рисковать своим капиталом ради расширения производства продукта, который будет покупать только правительство. Решением проблемы расширения хранения, транспортировки, финансов и производства стало создание 19 сентября 1940 года Корпорации оборонного снабжения. Корпорация оборонного снабжения будет закупать, транспортировать и хранить весь авиационный бензин для армии и флота по себестоимости плюс транспортный бензин. платеж.

Когда союзники после «Дня Д» обнаружили, что их армии растягивают свои линии снабжения до опасной точки, временным решением стал « Красный шар-экспресс» . Но даже этого вскоре оказалось недостаточно. Грузовикам в колоннах приходилось преодолевать большие расстояния по мере продвижения армий, и они потребляли больший процент того же бензина, который пытались доставить. В 1944 году Третья армия генерала Джорджа Паттона наконец остановилась недалеко от немецкой границы из-за того, что у нее закончился бензин. Генерал был так расстроен прибытием грузовика с пайками вместо бензина, что, как сообщается, крикнул: «Черт возьми, они присылают нам еду, хотя они знают, что мы можем сражаться без еды, но не без нефти». Решением пришлось ждать ремонта железнодорожных путей и мостов, чтобы более эффективные поезда могли заменить автоколонны, потребляющие бензин.

США, 1946 – настоящее время

Разработка реактивных двигателей, сжигающих керосиновое топливо для самолетов во время Второй мировой войны, позволила создать двигательную установку с более высокими характеристиками, чем могли предложить двигатели внутреннего сгорания, и вооруженные силы США постепенно заменили свои поршневые боевые самолеты самолетами с реактивными двигателями. Это развитие, по сути, устранило бы военную потребность в постоянно растущем топливе с октановым числом и устранило бы государственную поддержку нефтеперерабатывающей промышленности в проведении исследований и производства такого экзотического и дорогого топлива. Коммерческая авиация медленнее адаптировалась к реактивному двигателю, и до 1958 года, когда Боинг 707 впервые поступил в коммерческую эксплуатацию, авиалайнеры с поршневыми двигателями все еще использовали авиационный бензин. Но у коммерческой авиации были более серьезные экономические проблемы, чем максимальная производительность, которую могли себе позволить военные. По мере увеличения октанового числа росла и стоимость бензина, но постепенное увеличение эффективности становится меньше по мере увеличения степени сжатия. Эта реальность установила практический предел тому, насколько высокая степень сжатия может увеличиться по сравнению с тем, насколько дорогим станет бензин. Последний раз произведенный в 1955 году, Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major использовал авиационный бензин 115/145 и производил 0,046 киловатта на кубический сантиметр (1 л.с./куб. дюйм) при степени сжатия 6,7 (турбонаддув увеличил бы это значение) и 0,45 килограмма. (1 фунт) веса двигателя для выработки 0,82 киловатта (1,1 л.с.). Это сопоставимо с двигателем братьев Райт, которому требуется почти 7,7 кг (17 фунтов) веса двигателя для выработки 0,75 киловатта (1 л.с.).

Автомобильная промышленность США после Второй мировой войны не могла использовать преимущества доступного тогда высокооктанового топлива. Степень сжатия автомобилей увеличилась в среднем с 5,3 к 1 в 1931 году до всего лишь 6,7 к 1 в 1946 году. Среднее октановое число обычного автомобильного бензина за то же время увеличилось с 58 до 70. Военные самолеты использовали дорогие двигатели с турбонаддувом, стоимость одной лошадиной силы которых была как минимум в 10 раз выше, чем у автомобильных двигателей, и их приходилось ремонтировать каждые 700–1000 часов. Автомобильный рынок не мог поддерживать столь дорогие двигатели. Лишь в 1957 году первый производитель автомобилей в США смог начать массовое производство двигателя мощностью одну лошадиную силу на кубический дюйм — двигатель Chevrolet V-8 мощностью 283 л.с./283 кубических дюйма для Corvette. При цене 485 долларов это был дорогой вариант, который могли себе позволить лишь немногие потребители, и он привлекал только потребительский рынок, ориентированный на производительность, готовый платить за необходимое топливо премиум-класса. Заявленная степень сжатия этого двигателя составляла 10,5:1, а в спецификациях AMA 1958 года говорилось, что требуемое октановое число составляло 96–100 RON. При весе 243 кг (535 фунтов) (1959 г. с алюминиевым воздухозаборником) потребовалось 0,86 кг (1,9 фунта) веса двигателя, чтобы получить 0,75 киловатта (1 л.с.).

В 1950-х годах нефтеперерабатывающие заводы начали ориентироваться на высокооктановое топливо, а затем в бензин стали добавлять моющие средства для очистки форсунок карбюраторов. В 1970-е годы возросло внимание к экологическим последствиям сжигания бензина. Эти соображения привели к постепенному отказу от TEL и замене его другими антидетонационными составами. Впоследствии был введен бензин с низким содержанием серы, отчасти для сохранения катализаторов в современных выхлопных системах.

Химический анализ и производство

Некоторые компоненты бензина: изооктан , бутан , 3- этилтолуол и усилитель октанового числа МТБЭ.

Pumpjack США в

Нефтяная вышка в Мексиканском заливе

Товарный газ представляет собой смесь большого количества различных углеводородов. Химический бензин производится в соответствии с рядом технических характеристик двигателя, и возможны различные составы. Следовательно, точный химический состав бензина не определен. Технические характеристики также меняются в зависимости от сезона, поэтому летом требуются менее летучие смеси, чтобы минимизировать потери на испарение. На нефтеперерабатывающем заводе состав варьируется в зависимости от сырой нефти, из которой она производится, типа технологических установок, имеющихся на нефтеперерабатывающем заводе, способа эксплуатации этих установок и того, какие углеводородные потоки (смеси) нефтеперерабатывающий завод предпочитает использовать при смешивании конечного продукта. продукт.

Бензин производится на нефтеперерабатывающих заводах . Примерно 72 литра (19 галлонов США) бензина получают из 160-литрового (42 галлона США) барреля сырой нефти . Материал, отделенный от сырой нефти путем перегонки , называемый чистым или прямогонным бензином, не соответствует спецификациям для современных двигателей (особенно по октановому числу ; см. ниже), но может быть добавлен в бензиновую смесь.

Основная часть типичного бензина состоит из гомогенной смеси небольших, относительно легких углеводородов , содержащих от 4 до 12 атомов углерода на молекулу (обычно называемых C4–C12). Это смесь парафинов ( алканов ), олефинов ( алкенов ) и нафтенов ( циклоалканов ). Использование термина «парафин» вместо стандартного химического термина «алкан» характерно для нефтяной промышленности. Фактическое соотношение молекул в любом бензине зависит от:

• нефтеперерабатывающий завод, производящий бензин, поскольку не все нефтеперерабатывающие заводы имеют одинаковый набор технологических установок;
• сырая нефть, используемая нефтеперерабатывающим заводом;
• марка бензина (в частности, октановое число).

Различные потоки нефтеперерабатывающего завода, смешиваемые для производства бензина, имеют разные характеристики. Некоторые важные потоки включают в себя следующее:

• Прямогонный бензин , иногда называемый нафтой , перегоняется непосредственно из сырой нефти. Когда-то это был основной источник топлива, но его низкое октановое число требовало добавления свинцовых присадок. Он имеет низкое содержание ароматических соединений (в зависимости от сорта сырой нефти), содержит некоторое количество циклоалканов (нафтенов) и не содержит олефинов (алкенов). От 0 до 20 процентов этого потока попадает в готовый бензин, поскольку количество этой фракции в сырой нефти меньше потребности в топливе, а октановое число по исследовательскому методу (RON) этой фракции слишком низкое. Химические свойства (а именно, октановое число и давление паров по Рейду (RVP)) прямогонного бензина можно улучшить за счет риформинга и изомеризации . Однако перед подачей в эти установки нафту необходимо разделить на легкую и тяжелую нафту. Прямогонный бензин также может быть использован в качестве сырья для установок парового крекинга для производства олефинов.
• Риформат , получаемый в установке каталитического риформинга , имеет высокое октановое число с высоким содержанием ароматических соединений и относительно низким содержанием олефинов. Большая часть бензола , толуола и ксилола (так называемые углеводороды БТХ ) более ценны в качестве химического сырья и поэтому в некоторой степени удаляются.
• Бензин каталитического крекинга , или нафта каталитического крекинга , получаемый с помощью установки каталитического крекинга , имеет умеренное октановое число, высокое содержание олефинов и умеренное содержание ароматических соединений.
• Гидрокрекат (тяжелый, средний и легкий), производимый с помощью гидрокрекинга , имеет октановое число от среднего до низкого и умеренный уровень ароматических веществ.
• Алкилат производится на установке алкилирования с использованием в качестве сырья изобутана и олефинов. Готовый алкилат не содержит ароматических соединений или олефинов и имеет высокое октановое число (МОС ).
• Изомерат получают изомеризацией низкооктанового прямогонного бензина в изопарафины (несцепные алканы, например изооктан ). Изомерат имеет средние значения RON и MON, но не содержит ароматических соединений и олефинов.
• Бутан обычно примешивается к бензиновому пулу, хотя количество этого потока ограничено спецификацией РВП.

Вышеуказанные термины представляют собой жаргон, используемый в нефтяной промышленности, и терминология варьируется.

В настоящее время во многих странах установлены ограничения на содержание ароматических веществ в бензине в целом, бензола в частности и олефинов (алкенов). Такие правила привели к увеличению предпочтения изомеров алканов, таких как изомераты или алкилаты, поскольку их октановое число выше, чем у н-алканов. В Европейском Союзе предел содержания бензола установлен на уровне одного процента по объему для всех марок автомобильного бензина. Обычно этого достигают, избегая подачи C6, в частности циклогексана , в установку риформинга, где он будет превращаться в бензол. Поэтому в установку риформинга подается только (обессеренная) тяжелая первичная нафта (HVN).

Бензин также может содержать другие органические соединения , такие как органические эфиры (добавленные намеренно), а также небольшие количества примесей, в частности сероорганических соединений (которые обычно удаляются на нефтеперерабатывающем заводе).

Физические свойства

Станция Shell . в Хиросиме , Япония

Плотность

Удельный вес бензина колеблется от 0,71 до 0,77, с более высокими плотностями и большей объемной долей ароматических соединений. Готовый товарный бензин продается (в Европе) по стандартной цене 0,755 килограмма на литр (6,30 фунта / галлон США) (7,5668 фунтов / имп галлон). Его цена увеличивается или снижается в зависимости от его фактической плотности. Из-за своей низкой плотности бензин плавает на воде, и поэтому воду обычно нельзя использовать для тушения пожара бензина, если только она не распыляется в виде мелкого тумана.

Стабильность

Качественный бензин должен оставаться стабильным в течение шести месяцев при правильном хранении, но со временем он может ухудшаться. Бензин, хранящийся в течение года, скорее всего, можно будет без особых проблем сжечь в двигателе внутреннего сгорания. Однако последствия длительного хранения будут становиться все более заметными с каждым месяцем, пока не придет время, когда бензин придется разбавлять все большим количеством свежеприготовленного топлива, чтобы старый бензин можно было израсходовать. Если оставить его неразбавленным, произойдет неправильная работа, включая повреждение двигателя из-за пропусков зажигания или отсутствия надлежащего действия топлива в системе впрыска топлива , а также из-за попыток бортового компьютера компенсировать это (если применимо к автомобилю). В идеале бензин следует хранить в герметичном контейнере (чтобы предотвратить окисление или смешивание водяного пара с газом), который может выдерживать давление паров бензина без вентиляции (чтобы предотвратить потерю более летучих фракций) при стабильной прохладной температуре ( чтобы уменьшить избыточное давление из-за расширения жидкости и снизить скорость любых реакций разложения). При неправильном хранении бензина могут образовываться смолы и твердые частицы, которые могут разъедать компоненты системы и накапливаться на влажных поверхностях, что приводит к состоянию, называемому «несвежее топливо». Бензин, содержащий этанол, особенно подвержен поглощению атмосферной влаги с образованием смол, твердых веществ или двух фаз (углеводородная фаза плавает поверх водно-спиртовой фазы).

Присутствие этих продуктов разложения в топливном баке или топливопроводах, а также в карбюраторе или компонентах системы впрыска топлива затрудняет запуск двигателя или приводит к снижению его производительности. При возобновлении регулярной эксплуатации двигателя отложения могут быть удалены, а могут и не удалены потоком свежего бензина. Добавление стабилизатора топлива в бензин может продлить срок службы топлива, которое не хранится или не может храниться должным образом, хотя удаление всего топлива из топливной системы является единственным реальным решением проблемы длительного хранения двигателя или машина или транспортное средство. Типичные стабилизаторы топлива представляют собой запатентованные смеси, содержащие уайт-спирит , изопропиловый спирт , 1,2,4-триметилбензол или другие добавки . Стабилизаторы топлива обычно используются для небольших двигателей, таких как двигатели газонокосилок и тракторов, особенно когда их использование носит спорадический или сезонный характер (практически или вообще не используется в течение одного или нескольких сезонов года). Пользователям рекомендуется держать канистры с бензином заполненными более чем наполовину и правильно закрытыми, чтобы уменьшить воздействие воздуха, избегать хранения при высоких температурах, дать двигателю поработать в течение десяти минут, чтобы обеспечить циркуляцию стабилизатора через все компоненты перед хранением, а также запустить двигатель. Периодически удаляйте залежавшееся топливо из карбюратора.

Требования к стабильности бензина установлены стандартом ASTM D4814. В этом стандарте описаны различные характеристики и требования к автомобильным топливам для использования в широком диапазоне условий эксплуатации наземных транспортных средств, оснащенных двигателями с искровым зажиганием.

Содержание энергии сгорания

Двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине, получает энергию от сгорания различных углеводородов бензина с кислородом из окружающего воздуха, образуя углекислый газ и воду в качестве выхлопных газов. При горении октана , типичного вида, происходит химическая реакция:

2 С ₈ Н ₁₈ + 25 О ₂ → 16 СО ₂ + 18 Н ₂ О

По весу при сгорании бензина выделяется около 46,7 мегаджоулей на килограмм (13,0 кВтч /кг; 21,2 МДж/ фунт ) или по объему 33,6 мегаджоулей на литр (9,3 кВтч/л; 127 МДж/галлон США; 121 000 БТЕ/галлон США). нижняя теплотворная способность . Бензиновые смеси различаются, поэтому фактическое энергосодержание варьируется в зависимости от сезона и производителя на 1,75 процента больше или меньше среднего. В среднем из барреля сырой нефти можно получить около 74 литров (20 галлонов США) бензина (около 46 процентов по объему), что зависит от качества сырой нефти и марки бензина. Остальное — это продукты от гудрона до нафты .

Топливо с высоким октановым числом, такое как сжиженный нефтяной газ (СНГ), имеет в целом более низкую выходную мощность при типичной степени сжатия 10: 1 конструкции двигателя, оптимизированной для бензинового топлива. Двигатель, настроенный на сжиженный нефтяной газ за счет более высокой степени сжатия (обычно 12:1), повышает выходную мощность. Это связано с тем, что топливо с более высоким октановым числом обеспечивает более высокую степень сжатия без детонации, что приводит к более высокой температуре цилиндра, что повышает эффективность . Кроме того, повышенный механический КПД достигается за счет более высокой степени сжатия за счет сопутствующей более высокой степени расширения при рабочем такте, что дает гораздо больший эффект. Более высокая степень расширения извлекает больше работы из газа под высоким давлением, создаваемого в процессе сгорания. Двигатель с циклом Аткинсона использует синхронизацию событий клапана для получения преимуществ высокой степени расширения без недостатков, главным образом детонации, высокой степени сжатия. Высокая степень расширения также является одной из двух ключевых причин эффективности дизельных двигателей , а также устранение насосных потерь из-за дросселирования расхода всасываемого воздуха.

Более низкое энергосодержание сжиженного нефтяного газа по объему жидкости по сравнению с бензином обусловлено главным образом его более низкой плотностью. Эта более низкая плотность является свойством более низкой молекулярной массы пропана . (основного компонента сжиженного нефтяного газа) по сравнению со смесью бензина различных углеводородных соединений с более тяжелыми молекулярными массами, чем у пропана И наоборот, энергосодержание сжиженного нефтяного газа по весу выше, чем у бензина, из-за более высокого соотношения водорода и углерода .

Молекулярные массы частиц при типичном октановом сгорании составляют 114, 32, 44 и 18 для C ₈ H ₁₈ , O ₂ , CO ₂ и H ₂ O соответственно; следовательно, один килограмм (2,2 фунта) топлива реагирует с 3,51 кг (7,7 фунта) кислорода с образованием 3,09 кг (6,8 фунта) углекислого газа и 1,42 кг (3,1 фунта) воды.

Октановое число

Основная статья: Октановое число

Двигатели с искровым зажиганием предназначены для сжигания бензина в контролируемом процессе, называемом дефлаграцией . Однако несгоревшая смесь может самовоспламениться только под действием давления и тепла, а не воспламениться от свечи зажигания в нужный момент, что приведет к быстрому повышению давления, которое может привести к повреждению двигателя. Это часто называют детонацией двигателя или детонацией отработавших газов. Уменьшить детонацию можно за счет повышения устойчивости бензина к самовоспламенению , что выражается его октановым числом.

Октановое число измеряется относительно смеси 2,2,4-триметилпентана ) и н (изомер октана - гептана . Существуют разные правила выражения октановых чисел, поэтому одно и то же физическое топливо может иметь несколько разных октановых чисел в зависимости от используемой меры. Одним из наиболее известных является октановое число по исследовательскому методу (RON).

Октановое число типичного коммерчески доступного бензина варьируется в зависимости от страны. В Финляндии , Швеции и Норвегии стандартом для обычного неэтилированного бензина является октановое число 95, а в качестве более дорогого варианта также доступен бензин с октановым числом 98.

В Соединенном Королевстве более 95 процентов продаваемого бензина имеет октановое число 95 и продается как неэтилированный или неэтилированный премиум-класса. Баланс составляют Super Unleaded с октановым числом 97/98 и фирменные высокопроизводительные топлива (например, Shell V-Power, BP Ultimate) с октановым числом 99. Бензин с октановым числом 102 редко может быть доступен для гоночных целей.

В США октановое число неэтилированного топлива варьируется от 85. и 87 AKI (91–92 RON) для обычного, 89–90 AKI (94–95 RON) для среднего класса (эквивалент европейского обычного), до 90–94 AKI (95–99 RON) для премиум-класса (европейский премиум-класс) ).

	91	92	93	94	95	96	97	98	99	100	101	102
скандинавский					Обычный			Премиум
Великобритания					Обычный		Премиум		Супер			Высокая производительность
олень	Обычный			Средний класс		Премиум

Поскольку крупнейший город Южной Африки, Йоханнесбург , расположен на Хайвельде на высоте 1753 метра (5751 фут) над уровнем моря, Автомобильная ассоциация Южной Африки рекомендует использовать бензин с октановым числом 95 на малой высоте и бензин с октановым числом 93 для использования в Йоханнесбурге, поскольку «чем выше Чем выше высота, тем ниже давление воздуха и тем меньше потребность в высокооктановом топливе, поскольку реального прироста производительности нет».

военные стремились повысить мощность авиационных двигателей Октановое число стало важным, поскольку в конце 1920-х и 1940-х годах . Более высокое октановое число обеспечивает более высокую степень сжатия или наддув нагнетателя и, следовательно, более высокие температуры и давления, что приводит к более высокой выходной мощности. Некоторые учёные даже предсказал, что страна с хорошими запасами высокооктанового бензина будет иметь преимущество в авиации. В 1943 году авиационный двигатель Rolls-Royce Merlin производил 980 киловатт (1320 л.с.) на топливе с октановым числом 100 при скромном рабочем объеме 27 литров (1600 куб. Дюймов). Ко времени операции «Оверлорд» и ВВС Великобритании, и ВВС США проводили некоторые операции в Европе с использованием топлива с октановым числом 150 (100/150 бензина ), полученного путем добавления 2,5 процентов анилина к 100-октановому бензину. К этому времени Rolls-Royce Merlin 66 развивал на этом топливе мощность 1500 киловатт (2000 л.с.).

Добавки

См. Также: Список присадок к бензину.

Антидетонационные присадки

Тетраэтилсвинец

Основная статья: Тетраэтилсвинец

Бензин при использовании в двигателях внутреннего сгорания с высокой степенью сжатия имеет тенденцию к самовоспламенению или «детонации», вызывая повреждающую детонацию двигателя (также называемую «звоном» или «розовением»). Для решения этой проблемы тетраэтилсвинец в 1920-х годах в качестве добавки к бензину широко использовался (ТЭС). Однако с растущим осознанием серьезности масштабов ущерба окружающей среде и здоровью, наносимого соединениями свинца, а также несовместимости свинца с каталитическими нейтрализаторами правительства начали требовать сокращения содержания свинца в бензине.

В США Агентство по охране окружающей среды издало постановления по снижению содержания свинца в этилированном бензине в течение ряда ежегодных этапов, которые планировалось начать в 1973 году, но отложили из-за судебных апелляций до 1976 года. К 1995 году этилированный бензин составлял лишь 0,6 процента от общего объема топлива. продажи бензина и менее 1800 метрических тонн (2000 коротких тонн; 1800 длинных тонн) свинца в год. С 1 января 1996 года Закон США о чистом воздухе запретил продажу этилированного топлива для использования в дорожных транспортных средствах в США. Использование TEL также потребовало других добавок, таких как дибромэтан .

Европейские страны начали заменять свинцовосодержащие присадки к концу 1980-х годов, а к концу 1990-х годов этилированный бензин был запрещен на территории всего Евросоюза, за исключением Avgas 100LL для авиации общего назначения . ОАЭ начали переходить на неэтилированный бензин в начале 2000-х годов.

Снижение среднего содержания свинца в крови человека может стать основной причиной снижения уровня насильственных преступлений во всем мире. включая Южную Африку. Исследование выявило корреляцию между использованием этилированного бензина и насильственными преступлениями (см. Гипотезу о свинцовой преступности ). Другие исследования не обнаружили корреляции.

В августе 2021 года Программа ООН по окружающей среде объявила, что этилированный бензин ликвидирован во всем мире, при этом Алжир стал последней страной, которая истощила свои запасы. Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш назвал искоренение этилированного бензина «историей международного успеха». Он также добавил: «Отказ от использования этилированного бензина предотвратит более миллиона преждевременных смертей каждый год от болезней сердца, инсультов и рака, а также защитит детей, чей IQ поврежден из-за воздействия свинца». Гринпис назвал это заявление «концом одной токсичной эпохи». Однако этилированный бензин продолжает использоваться в авиации, автогонках и внедорожной технике. Использование этилированных присадок по-прежнему разрешено во всем мире для рецептуры некоторых марок авиационного бензина , таких как 100LL , поскольку требуемое октановое число трудно достичь без использования этилированных присадок.

На смену соединениям свинца пришли различные добавки. Наиболее популярные добавки включают ароматические углеводороды , эфиры ( МТБЭ и ЭТБЭ ) и спирты , чаще всего этанол .

Замена свинца бензином

Бензин, заменяющий свинец (LRP), был разработан для транспортных средств, предназначенных для работы на этилированном топливе и несовместимых с неэтилированным топливом. Вместо тетраэтилсвинца он содержит другие металлы, такие как калия соединения или метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца (ММТ); они предназначены для буферизации мягких выпускных клапанов и седел, чтобы они не подвергались рецессии из-за использования неэтилированного топлива.

LRP продавался во время и после прекращения использования этилированного моторного топлива в Великобритании, Австралии , Южной Африке и некоторых других странах. Замешательство потребителей привело к широко распространенному ошибочному предпочтению LRP, а не неэтилированного спирта. а LRP был прекращен через 8–10 лет после появления неэтилированного бензина.

Этилированный бензин был изъят из продажи в Великобритании после 31 декабря 1999 года, через семь лет после того, как правила ЕЭС просигнализировали о прекращении производства автомобилей, использующих этилированный бензин, в государствах-членах. На этом этапе большой процент автомобилей 1980-х и начала 1990-х годов, работавших на этилированном бензине, все еще использовался, а также автомобилей, которые могли работать на неэтилированном топливе. Однако из-за сокращения количества таких автомобилей на британских дорогах к 2003 году многие заправочные станции сняли LRP с продажи.

ММТ

Метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца (ММТ) используется в Канаде и США для повышения октанового числа. Его использование в США ограничено правилами, хотя в настоящее время разрешено. Его использование в Европейском Союзе ограничено статьей 8a Директивы о качестве топлива. после его испытаний в соответствии с Протоколом по оценке воздействия металлических присадок к топливу на показатели выбросов транспортных средств.

Стабилизаторы топлива (антиоксиданты и дезактиваторы металлов)

Замещенные фенолы и производные фенилендиамина являются распространенными антиоксидантами, используемыми для ингибирования образования смол в бензине.

Липкие, липкие отложения смолы возникают в результате окислительной деградации бензина при длительном хранении. Эти вредные отложения возникают в результате окисления алкенов и других второстепенных компонентов бензина. (см . олифы ). Совершенствование технологий нефтепереработки в целом снизило подверженность бензинов этим проблемам. Раньше бензины каталитического или термического крекинга были наиболее подвержены окислению. Образование смол ускоряют соли меди, которые можно нейтрализовать добавками, называемыми дезактиваторами металлов .

Эту деградацию можно предотвратить путем добавления 5–100 ppm антиоксидантов , таких как фенилендиамины и другие амины . Углеводороды с бромным числом 10 или выше можно защитить с помощью комбинации беспрепятственных или частично затрудненных фенолов и маслорастворимых сильных аминных оснований, таких как затрудненные фенолы. «Несвежий» бензин можно обнаружить с помощью колориметрического ферментативного теста на органические пероксиды , образующиеся в результате окисления бензина.

Бензины также обрабатывают дезактиваторами металлов , которые представляют собой соединения, которые изолируют (дезактивируют) соли металлов, которые в противном случае ускоряют образование смолистых остатков. Металлические примеси могут возникать в самом двигателе или в виде загрязняющих веществ в топливе.

Моющие средства

Бензин, подаваемый на заправку, также содержит присадки, которые уменьшают накопление углерода внутри двигателя, улучшают сгорание и облегчают запуск в холодном климате. Высокий уровень моющих средств можно найти в бензинах для моющих средств высшего уровня . Спецификация для бензинов с моющими свойствами высшего уровня была разработана четырьмя автопроизводителями: GM , Honda , Toyota и BMW . Согласно бюллетеню, минимальных требований Агентства по охране окружающей среды США недостаточно для поддержания чистоты двигателей. Типичные моющие средства включают алкиламины и алкилфосфаты в концентрации 50–100 частей на миллион.

Этанол

Производство кукурузы и этанола в США

  Общий объем производства кукурузы ( бушели ) (слева)

  Кукуруза, используемая для производства этанола (бушели) (слева)

  Процент кукурузы, использованной для производства этанола (справа)

См. Также: Топливо на этаноле и обычные топливные смеси на этаноле.

Евросоюз

В ЕС допускается добавление 5 процентов этанола в рамках общей спецификации бензина (EN 228). Продолжаются дискуссии о разрешении 10-процентного смешивания этанола (доступно на автозаправочных станциях Финляндии, Франции и Германии). В Финляндии большинство автозаправочных станций продают 95E10, который содержит 10 процентов этанола, и 98E5, который содержит 5 процентов этанола. В большую часть бензина, продаваемого в Швеции, добавлено 5–15 процентов этанола. В Нидерландах продаются три разные смеси этанола — E5, E10 и hE15. Последний из них отличается от стандартных смесей этанола и бензина тем, что он состоит из 15 процентов водного этанола этанола и воды (т.е. азеотропа ) вместо безводного этанола, традиционно используемого для смешивания с бензином.

Бразилия

Бразильское национальное агентство нефти, природного газа и биотоплива (ANP) требует, чтобы в состав автомобильного бензина добавлялось 27,5 процентов этанола. Чистый гидратированный этанол также доступен в качестве топлива.

Австралия

Законодательство требует, чтобы розничные торговцы маркировали топливо, содержащее этанол, на колонках, а также ограничивает использование этанола в бензине до 10 процентов в Австралии. Крупные бренды обычно называют такой бензин E10 , и он дешевле обычного неэтилированного бензина.

ВША

Федеральный стандарт на возобновляемое топливо (RFS) фактически требует от нефтеперерабатывающих предприятий и производителей смеси смешивать возобновляемое биотопливо (в основном этанол) с бензином, достаточное для достижения растущей ежегодной цели по общему количеству смешиваемых галлонов. Хотя мандат не требует определенного процента этанола, ежегодное увеличение целевого показателя в сочетании со снижением потребления бензина привело к тому, что типичное содержание этанола в бензине приблизилось к 10 процентам. На большинстве топливных насосов имеется наклейка, на которой указано, что топливо может содержать до 10 процентов этанола. Это преднамеренное несоответствие, отражающее различное фактическое процентное содержание. До конца 2010 года розничным торговцам топливом было разрешено продавать только топливо, содержащее до 10 процентов этанола (E10), а большинство гарантий на транспортные средства (за исключением транспортных средств с гибким топливом) разрешали использование топлива, содержащего не более 10 процентов этанола. В некоторых частях США этанол иногда добавляют в бензин без указания того, что это компонент.

Индия

В октябре 2007 года правительство Индии решило сделать обязательным смешивание пятипроцентного этанола (с бензином). В настоящее время продукт, содержащий 10-процентную смесь этанола (Е10), продается в различных частях страны. По крайней мере в одном исследовании было обнаружено, что этанол повреждает каталитические нейтрализаторы.

Красители

Основная статья: Красители топлива

Хотя бензин по своей природе является бесцветной жидкостью, многие бензины окрашивают в различные цвета, чтобы указать на их состав и допустимое использование. В Австралии самый низкий сорт бензина (ИО 91) был окрашен в светлый оттенок красного/оранжевого цвета, но теперь он имеет тот же цвет, что и средний сорт (ИО 95) и высокооктановый бензин (ИО 98), которые окрашены в желтый цвет. В США авиационный бензин ( avgas ) окрашивают, чтобы определить его октановое число и отличить его от реактивного топлива на основе керосина, которое остается бесцветным. В Канаде бензин для морского и сельскохозяйственного использования окрашен в красный цвет и в большинстве провинций не облагается акцизным налогом на топливо.

Смешивание оксигената

При смешивании оксигената добавляются кислородсодержащие соединения, такие как МТБЭ , ЭТБЭ , ТАМЕ , ТАЭЭ , этанол и биобутанол . Присутствие этих оксигенатов снижает количество угарного газа и несгоревшего топлива в выхлопных газах. Во многих регионах США смешивание кислородсодержащих веществ требуется правилами EPA для уменьшения смога и других загрязнителей воздуха. Например, в Южной Калифорнии топливо должно содержать два процента кислорода по весу, в результате чего в бензине получается смесь 5,6 процента этанола. Полученное топливо часто называют реформулированным бензином (RFG) или кислородсодержащим бензином, или, в случае Калифорнии, калифорнийским реформулированным бензином (CARBOB). Федеральное требование о том, чтобы RFG содержал кислород, было отменено 6 мая 2006 года, поскольку промышленность разработала RFG с контролем ЛОС , который не требует дополнительного кислорода.

МТБЭ был прекращен в США из-за загрязнения грунтовых вод и связанных с этим правил и судебных исков. Распространенными заменителями являются этанол и, в меньшей степени, ЭТБЭ, полученный из этанола. Обычная смесь этанола и бензина, состоящая из 10 процентов этанола, смешанного с бензином, называется бензохолом или E10, а смесь этанола и бензина, состоящая из 85 процентов этанола, смешанного с бензином, называется E85 . Наиболее широкое использование этанола происходит в Бразилии , где этанол получают из сахарного тростника . В 2004 году свыше 13 миллиардов литров (3,4 × 10 ^ ⁹ галлонов США) этанола производилось в США для использования в качестве топлива, в основном из кукурузы , и продавалось как E10. E85 постепенно становится доступным на большей части территории США, хотя многие из относительно немногих станций, продающих E85, закрыты для широкой публики.

Использование биоэтанола и биометанола, прямо или косвенно, путем преобразования этанола в био-ЭТБЭ или метанола в био-МТБЭ, поощряется Директивой Европейского Союза о содействии использованию биотоплива и других возобновляемых видов топлива на транспорте . Однако, поскольку производство биоэтанола из сброженных сахаров и крахмалов предполагает дистилляцию , обычные люди в большей части Европы в настоящее время не могут по закону ферментировать и перегонять собственный биоэтанол (в отличие от США, где получить разрешение BATF на перегонку стало легко после нефтяного кризиса 1973 года ). .

Безопасность

Бензин 3 класса HAZMAT

Токсичность

В паспорте безопасности неэтилированного бензина 2003 года техасского указано наличие как минимум 15 опасных химических веществ в различных количествах, включая бензол (до пяти процентов по объему), толуол (до 35 процентов по объему), нафталин (до одного процента по объему). ), триметилбензол (до семи процентов по объему), метил- трет -бутиловый эфир (МТБЭ) (до 18 процентов по объему, в некоторых штатах) и около 10 других. Углеводороды в бензине обычно обладают низкой острой токсичностью: LD50 составляет 700–2700 мг/кг для простых ароматических соединений. Бензол и многие антидетонационные присадки канцерогенны .

Люди могут подвергнуться воздействию бензина на рабочем месте при его проглатывании, вдыхании паров, при попадании на кожу и в глаза. Бензин токсичен. Национальный институт охраны труда (NIOSH) также признал бензин канцерогеном. Физический контакт, проглатывание или вдыхание могут вызвать проблемы со здоровьем. Поскольку проглатывание большого количества бензина может привести к необратимому повреждению основных органов, рекомендуется позвонить в местный токсикологический центр или обратиться в отделение неотложной помощи.

Вопреки распространенному заблуждению , проглатывание бензина обычно не требует специальной неотложной помощи, а вызывание рвоты не помогает и может усугубить ситуацию. По словам специалиста по ядам Брэда Даля, «даже два глотка не будут так опасны, если они попадут в желудок и останутся там или будут продолжать действовать». и профилактике заболеваний США Центра по контролю ( CDC Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний ) рекомендует не вызывать рвоту, не делать промывания и не применять активированный уголь .

Ингаляции при отравлении

Вдыхаемые пары бензина являются распространенным отравляющим веществом. Пользователи концентрируют и вдыхают пары бензина таким образом, чтобы производитель не вызывал эйфорию и опьянение . Вдыхание бензина стало эпидемией в некоторых беднейших общинах и группах коренных народов Австралии, Канады, Новой Зеландии и некоторых островов Тихого океана. Считается, что эта практика вызывает серьезное повреждение органов, а также другие последствия, такие как умственная отсталость и различные виды рака .

В Канаде дети коренных жителей изолированной общины северных лабрадоров в заливе Дэвис оказались в центре внимания всей страны в 1993 году, когда было обнаружено, что многие из них нюхали бензин. Правительство Канады и провинций Ньюфаундленд и Лабрадор несколько раз вмешивалось, отправляя многих детей на лечение. Несмотря на то, что в 2002 году их перевезли в новое поселение Натуашиш , серьезные проблемы со злоупотреблением ингаляционными веществами сохраняются. Подобные проблемы были зарегистрированы в Шешатшиу в 2000 году, а также в «Первой нации» Пикангикума . В 2012 году этот вопрос вновь подняли СМИ Канады.

См. Также: Коренные австралийцы § Злоупотребление психоактивными веществами

Австралия уже давно сталкивается с проблемой запаха бензина в изолированных и обедневших общинах аборигенов . Хотя некоторые источники утверждают, что нюхание было введено американскими военнослужащими, страны дислоцированными в верхней части во время Второй мировой войны. или посредством экспериментов рабочих лесопилки на полуострове Кобург 1940-х годов , другие источники утверждают, что злоупотребление ингалянтами (например, вдыхание клея) возникло в Австралии в конце 1960-х годов. Хроническое нюхание тяжелого бензина, судя по всему, происходит среди отдаленных, бедных коренных общин, где легкая доступность бензина помогла сделать его распространенным веществом, которым злоупотребляют.

В Австралии нюхание бензина теперь широко распространено в отдаленных общинах аборигенов Северной территории , Западной Австралии , северных частей Южной Австралии и Квинсленда . Число людей, нюхающих бензин, со временем увеличивается и уменьшается, поскольку молодые люди экспериментируют или время от времени нюхают бензин. «Босс», или хронические, снифферы могут входить в сообщества и покидать их; они часто несут ответственность за поощрение молодых людей заняться этим. В 2005 году правительство Австралии и компания BP Australia начали использовать топливо Opal в отдаленных районах, где часто нюхают бензин. Опал — это топливо, которое нельзя нюхать (которое с гораздо меньшей вероятностью вызовет кайф), и оно имело значение в некоторых общинах коренных народов.

Воспламеняемость

Неконтролируемое сжигание бензина приводит к образованию большого количества сажи и угарного газа .

Бензин чрезвычайно легко воспламеняется из-за его низкой температуры вспышки -23 ° C (-9 ° F). Как и другие углеводороды, бензин горит в ограниченном диапазоне паровой фазы, и в сочетании с его летучестью это делает утечки очень опасными при наличии источников возгорания. Бензин имеет нижний предел взрываемости 1,4 процента по объему и верхний предел взрываемости 7,6 процента. Если концентрация ниже 1,4 процента, топливовоздушная смесь слишком бедная и не воспламеняется. Если концентрация выше 7,6 процентов, смесь слишком богатая и к тому же не воспламеняется. Однако пары бензина быстро смешиваются и распространяются с воздухом, делая несвязанный бензин быстро воспламеняющимся.

Выхлоп бензина

Выхлопные газы, образующиеся при сжигании бензина, вредны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. После вдыхания CO в организм человека он легко соединяется с гемоглобином в крови, и его сродство в 300 раз превышает сродство к кислороду. Поэтому гемоглобин в легких соединяется с CO вместо кислорода, вызывая гипоксию организма человека , вызывая головные боли, головокружение, рвоту и другие симптомы отравления. В тяжелых случаях это может привести к смерти. Углеводороды воздействуют на организм человека только тогда, когда их концентрация достаточно высока, а уровень их токсичности зависит от химического состава. Углеводороды, образующиеся при неполном сгорании, включают алканы, ароматические соединения и альдегиды. Среди них концентрация метана и этана более 35 г/м. ³ (0,035 унции/куб футов) вызовет потерю сознания или удушье, концентрация пентана и гексана более 45 г/м. ³ (0,045 унции/куб футов) будет иметь анестезирующий эффект, а ароматические углеводороды будут иметь более серьезные последствия для здоровья, токсичность для крови, нейротоксичность и рак. Если концентрация бензола превышает 40 частей на миллион, это может вызвать лейкемию, а ксилол может вызвать головную боль, головокружение, тошноту и рвоту. Воздействие на человека большого количества альдегидов может вызвать раздражение глаз, тошноту и головокружение. Помимо канцерогенного воздействия, длительное воздействие может вызвать повреждение кожи, печени, почек и катаракту. После попадания NO _x в альвеолы ​​он оказывает выраженное стимулирующее действие на легочную ткань. Он может раздражать конъюнктиву глаз, вызывать слезотечение и покраснение глаз. Он также оказывает стимулирующее воздействие на нос, глотку, горло и другие органы. Это может вызвать одышку, затруднение дыхания, покраснение глаз, боль в горле и головокружение, вызывающее отравление.

Воздействие на окружающую среду

В последние годы, в связи с быстрым развитием автомобильного хозяйства, производство и использование автомобилей резко возросло, а загрязнение окружающей среды выхлопными газами автомобилей становится все более серьезным. Загрязнение воздуха во многих крупных городах изменилось с загрязнения от сжигания угля на «загрязнение от автомобилей». В США транспорт является крупнейшим источником выбросов углекислого газа, на его долю приходится 30 процентов общего углеродного следа США. При сгорании бензина образуется 2,35 кг на литр (19,6 фунта/галлон США) углекислого газа, парникового газа .

Несгоревший бензин и испарения из бака при попадании в атмосферу вступают в реакцию с солнечным светом , образуя фотохимический смог . Давление паров первоначально повышается при некотором добавлении этанола в бензин, но наибольшее увеличение составляет 10 процентов по объему. При более высоких концентрациях этанола выше 10 процентов давление пара смеси начинает снижаться. При 10-процентной объемной концентрации этанола повышение давления паров потенциально может усугубить проблему фотохимического смога. Это повышение давления пара можно смягчить, увеличив или уменьшив процентное содержание этанола в бензиновой смеси. Основной риск таких утечек связан не с транспортными средствами, а с авариями на грузовиках, доставляющих бензин, и с утечками из резервуаров для хранения. Из-за этого риска в большинстве (подземных) резервуаров для хранения теперь предусмотрены комплексные меры для обнаружения и предотвращения любых таких утечек, такие как системы мониторинга (Veeder-Root, Franklin Fueling).

Производство бензина потребляет 1,5 литра на километр (0,63 галлона США / милю) воды в зависимости от пройденного расстояния.

Использование бензина приводит к различным пагубным последствиям для населения и климата в целом. Нанесенный ущерб включает более высокий уровень преждевременной смертности и заболеваний, таких как астма , вызванных загрязнением воздуха , более высокие расходы на здравоохранение для населения в целом, снижение урожайности , пропуски рабочих и школьных дней из-за болезни, усиление наводнений и других экстремальных погодных явлений. связано с глобальным изменением климата и другими социальными издержками. Затраты, налагаемые на общество и планету, оцениваются в 3,80 доллара за галлон бензина в дополнение к цене, которую платит пользователь на заправке. Вред здоровью и климату, наносимый бензиновым транспортным средством, значительно превышает ущерб, наносимый электромобилями.

Углекислый газ

Около 2,353 килограмма на литр (19,64 фунта/галлон США) углекислого газа (CO ₂ ) образуется при сжигании бензина, не содержащего этанола. Большая часть розничного бензина, продаваемого сейчас в США, содержит около 10 процентов топливного этанола (или E10) по объему. При сжигании E10 образуется около 2,119 килограммов на литр (17,68 фунтов/галлон США) CO ₂ , который выделяется из ископаемого топлива. Если принять во внимание выбросы CO ₂ около 2,271 килограмма на литр (18,95 фунта/галлон США) CO _{2 .} при сжигании этанола, то при сжигании E10 образуется

и микроавтобусов сжигается 7 литров бензина Во всем мире на каждые 100 км пробега автомобилей .

Также в 2021 году Международное энергетическое агентство заявило: «Чтобы обеспечить эффективность стандартов экономии топлива и выбросов CO2, правительства должны продолжать нормативные усилия по мониторингу и сокращению разрыва между реальной экономией топлива и номинальными характеристиками».

Загрязнение почвы и воды

Бензин попадает в окружающую среду через почву, грунтовые, поверхностные воды и воздух. Таким образом, люди могут подвергаться воздействию бензина через дыхание, еду и контакт с кожей. Например, использование бензинового оборудования, такого как газонокосилки, питье загрязненной бензином воды вблизи мест разлива или утечки бензина в почву, работа на автозаправочной станции, вдыхание летучих газов бензина при заправке на автозаправочной станции – это самый простой способ подвергается воздействию бензина.

Использование и цены

Основные статьи: Использование и цены на бензин и дизельное топливо и пик нефти.

В 2021 году Международное энергетическое агентство заявило, что «автомобильное топливо должно облагаться налогом по ставке, отражающей его влияние на здоровье людей и климат».

Европа

Страны Европы взимают значительно более высокие налоги на топливо, такое как бензин, по сравнению с США. Из-за этой разницы цена на бензин в Европе обычно выше, чем в США.

ВША

Обычные цены на бензин в США до 2018 года

Цены на бензин RBOB

RBOB плюс акцизы на бензин отражают цены, уплачиваемые на заправке.

С 1998 по 2004 год цена на бензин колебалась от 0,26 до 0,53 доллара за литр (1–2 доллара за галлон США). После 2004 года цена росла до тех пор, пока средняя цена на бензин не достигла максимума в 1,09 доллара за литр (4,11 доллара США за галлон США) в середине 2008 года, но к сентябрю 2009 года снизилась примерно до 0,69 доллара за литр (2,60 доллара США за галлон США). В 2011 году в США наблюдался рост цен на бензин. а к 1 марта 2012 года средний показатель по стране составлял 0,99 доллара за литр (3,74 доллара за галлон США). Цены в Калифорнии выше, потому что правительство Калифорнии вводит уникальные формулы бензина и налоги в Калифорнии.

В США цены на большинство потребительских товаров указаны до уплаты налогов, но цены на бензин указаны с учетом налогов. Налоги добавляются федеральным правительством, правительством штата и местными властями. По состоянию на 2009 год Федеральный налог составлял 0,049 доллара США за литр (0,184 доллара США/галлон США) для бензина и 0,064 доллара США за литр (0,244 доллара США/галлон США) для дизельного топлива (исключая красное дизельное топливо ).

По данным Управления энергетической информации, около девяти процентов всего бензина, проданного в США в мае 2009 года, приходилось на бензин премиум-класса. Журнал Consumer Reports говорит: «Если [в руководстве пользователя] указано использовать обычное топливо, так и поступайте — более высокий сорт не дает никаких преимуществ». Агентство Associated Press заявило, что бензин премиум-класса, который имеет более высокое октановое число и стоит дороже за галлон, чем обычный неэтилированный бензин, следует использовать только в том случае, если производитель заявляет, что это «необходимо». Автомобили с двигателями с турбонаддувом и высокой степенью сжатия часто используют бензин премиум-класса, поскольку топливо с более высоким октановым числом снижает вероятность «детонации» или предварительной детонации топлива. Цена на бензин значительно варьируется в летние и зимние месяцы.

Существует значительная разница между летним и зимним маслом по давлению паров бензина (давление пара по Рейду, RVP), которое является мерой того, насколько легко испаряется топливо при данной температуре. Чем выше летучесть бензина (чем выше РВП), тем легче он испаряется. Конверсия между двумя видами топлива происходит два раза в год: один раз осенью (зимняя смесь), а другой весной (летняя смесь). Зимнее смешанное топливо имеет более высокую RVP, поскольку для нормальной работы двигателя топливо должно иметь возможность испаряться при низкой температуре. Если в холодный день значение RVP слишком низкое, автомобиль будет трудно завести; однако летний смешанный бензин имеет более низкое RVP. Он предотвращает чрезмерное испарение при повышении температуры наружного воздуха, снижает выбросы озона и уровень смога. В то же время в жаркую погоду вероятность возникновения паровой пробки снижается.

Производство бензина по странам

Производство бензина (в сутки; 2014 г.)

Страна	Производство бензина
	Бочки (тысячи)	м 3 (тысячи)	футы 3 (тысячи)	кл
ВША	8,921	1,418.3	50,090	1,418.3
Китай	2,578	409.9	14,470	409.9
Япония	920	146	5,200	146
Россия	910	145	5,100	145
Индия	755	120.0	4,240	120.0
Канада	671	106.7	3,770	106.7
Бразилия	533	84.7	2,990	84.7
Германия	465	73.9	2,610	73.9
Саудовская Аравия	441	70.1	2,480	70.1
Мексика	407	64.7	2,290	64.7
Южная Корея	397	63.1	2,230	63.1
Иран	382	60.7	2,140	60.7
Великобритания	364	57.9	2,040	57.9
Италия	343	54.5	1,930	54.5
Венесуэла	277	44.0	1,560	44.0
Франция	265	42.1	1,490	42.1
Сингапур	249	39.6	1,400	39.6
Австралия	241	38.3	1,350	38.3
Индонезия	230	37	1,300	37
Тайвань	174	27.7	980	27.7
Таиланд	170	27	950	27
Испания	169	26.9	950	26.9
Нидерланды	148	23.5	830	23.5
ЮАР	135	21.5	760	21.5
Аргентина	122	19.4	680	19.4
Швеция	112	17.8	630	17.8
Греция	108	17.2	610	17.2
Бельгия	105	16.7	590	16.7
Малайзия	103	16.4	580	16.4
Финляндия	100	16	560	16
Беларусь	92	14.6	520	14.6
Турция	92	14.6	520	14.6
Колумбия	85	13.5	480	13.5
Польша	83	13.2	470	13.2
Норвегия	77	12.2	430	12.2
Казахстан	71	11.3	400	11.3
Алжир	70	11	390	11
Румыния	70	11	390	11
Мой собственный	69	11.0	390	11.0
Египет	66	10.5	370	10.5
ОАЭ	66	10.5	370	10.5
Чили	65	10.3	360	10.3
Туркменистан	61	9.7	340	9.7
Кувейт	57	9.1	320	9.1
Ирак	56	8.9	310	8.9
Вьетнам	52	8.3	290	8.3
Литва	49	7.8	280	7.8
Дания	48	7.6	270	7.6
Катар	46	7.3	260	7.3

Сравнение с другими видами топлива

См. Также: Энергетическая ценность биотоплива.

Ниже приведена таблица плотности энергии (по объему) и удельной энергии (по массе) различных видов транспортного топлива по сравнению с бензином. В строках с брутто и нетто они взяты из Окриджской национальной лаборатории . книги данных по транспортной энергии

Тип топлива	Плотность энергии				Удельная энергия				РОН
	Валовой		Сеть		Валовой		Сеть
	МДж/л	БТЕ / галлон США	МДж/л	БТЕ / галлон США	МДж/кг	БТЕ/фунт	МДж/кг	БТЕ/фунт
Бензин	34.8	125,000	32.2	115,400	44.4	19,100	41.1	17,700	91–98
Автогаз ( СУГ )	26.8	96,000			46	20,000			108
Этанол	21.2	76,000	21.1	75,700	26.8	11,500	26.7	11,500	108.7
Метанол	17.9	64,000	15.8	56,600	22.6	9,700	19.9	8,600	123
Бутанол	29.2	105,000			36.6	15,700			91–99
Зарплата	31.2	112,000	31.3	112,400					93–94
Дизель	38.6	138,000	35.9	128,700	45.4	19,500	42.2	18,100	25
Биодизель	33.3–35.7	119,000–128,000	32.6	117,100
Выхлоп	33.5	120,000	31	112,000	46.8	20,100	43.3	18,600
Джет А	35.1	126,000			43.8	18,800
Джет Б	35.5	127,500	33.1	118,700
СПГ	25.3	91,000			55	24,000
сжиженный нефтяной газ	25.4	91,300	23.3	83,500	46.1	19,800	42.3	18,200
КГХ 2	10.1	36,000	0.036	130	142	61,000	0.506	218

См. также

• Авиационное топливо - топливо, используемое для питания самолетов.
• Бутаноловое топливо . Топливо для двигателей внутреннего сгорания. Заменительное топливо для использования в немодифицированных бензиновых двигателях.
• Биобензин - бензин, произведенный из биомассы - бензин, полученный из биомассы, такой как водоросли.
• Дизельное топливо - Жидкое топливо, используемое в дизельных двигателях.
• АЗС - Объект по продаже бензина и дизельного топлива.
• Топливораздаточная колонка — машина на заправочной станции, которая используется для заправки топлива. Страницы с краткими описаниями целей перенаправления.
• Устройство экономии топлива
• Газ в жидкости – Преобразование природного газа в жидкие нефтепродукты.
• Использование и цены на бензин и дизельное топливо
• Бензин-галлонный эквивалент - количество альтернативного топлива, необходимое для того, чтобы равняться энергетическому содержанию одного жидкого галлона бензина.
• Водородное топливо – использование водорода для декарбонизации большего числа секторов. Страницы с краткими описаниями целей перенаправления.
• Двигатель внутреннего сгорания ( ДВС ) — Двигатель, в котором сгорание топлива происходит с окислителем в камере сгорания.
• Канистра – прочный контейнер для жидкостей из штампованной стали.
• Список розничных продавцов автомобильного топлива
• Список присадок к бензину
• Конденсат природного газа # Капельный газ - смесь углеводородных жидкостей низкой плотности.
• Синтетический бензин – топливо из угарного газа и водорода. Страницы с краткими описаниями целей перенаправления.
• Октановое число - стандартная мера производительности двигателя или авиационного топлива.
• Хронология мирового рынка нефти с 2003 г. - Хронология событий, повлиявших на рынок нефти.

Ссылки

Библиография

• Золото, Рассел. Бум: как гидроразрыв пласта спровоцировал американскую энергетическую революцию и изменил мир (Simon & Schuster, 2014).
• Ергин, Дэниел. В поисках: энергетика, безопасность и преобразование современного мира (Пингвин, 2011).
• Ергин, Дэниел. Приз: «Эпические поиски нефти, денег и власти» (Buccaneer Books, 1994; последнее издание: Reissue Press, 2008).
• График исторических цен с поправкой на инфляцию, 1970–2005 гг. Самый высокий показатель в 2005 году. Архивировано 23 сентября 2005 года в Wayback Machine.
• Информация о высокооктановом бензине
• MMT-US EPA. Архивировано 20 сентября 2005 г. в Wayback Machine.
• Введение в современную нефтяную науку. Архивировано 4 апреля 2005 г. в Wayback Machine , а также в российско-украинскую теорию глубинного абиотического происхождения нефти.
• В чем разница между премиальным и обычным бензином? Архивировано 19 октября 2004 года в Wayback Machine (из The Straight Dope ).
• Международные цены на топливо в 2005 г. с ценами на дизельное топливо и бензин в 172 странах.
• EIA – Обновление по бензину и дизельному топливу
• Новости мирового Интернета: «Большая нефть ищет еще одну правительственную подачку», апрель 2006 г.
• Долговечность различных пластмасс: спирты против бензина. Архивировано 28 октября 2004 г. в Wayback Machine.
• Отклонение утверждений о биологической связи природной нефти.
• Анализ влияния RFG на экономию топлива. Архивировано 22 октября 2012 г. в Wayback Machine, т. е. бензин с измененным составом. Имеет более низкую теплотворную способность, фактическое энергосодержание выше, см. более высокую теплотворную способность.
• Точка зрения нефтепереработчика на качество моторного топлива. Архивировано 4 февраля 2021 года на сайте Wayback Machine , «Точка зрения нефтепереработчика на качество моторного топлива». О характеристиках топлива, которые нефтепереработчики могут контролировать. Холадей В. и Хаппель Дж. (документ SAE 430113, 1943 г.).

Внешние ссылки

• CNN/Money: Мировые цены на газ
• EEP: Европейские цены на газ
• Справочник по энергетике транспорта
• Справочник терминалов в США по логистике энергоснабжения с возможностью поиска
• Высокооктановое топливо, этилированный бензин и бензин LRP — статья с сайта robotpig.net.
• CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям
• Карта авиационного топлива
• Сравнение обычного, среднего и премиум-топлива

Изображения

• Организация Handy Jam «Вниз по бензиновой тропе» , 1935 (мультфильм)