Фракционный состав

Фракционный состав топлив определяется температурными характеристиками выкипания определенных количеств топлива, остатком в колбе и потерями от испарения в стандартных условиях испытаний. Для бензинов устанавливают пять характерных температур фракционирования:
Начало кипения
10% объемных выкипания
50% объемных выкипания
90% объемных выкипания
Конец кипения

Фракции бензина условно подразделяют на три части:

1) Пусковую.
Содержит первые 10% отгона

2) Рабочую.
Состоит из фракций 10-90% отгона

3) Концевую.
Состоит из последних 10% отгона.

Температура начала перегонки характеризует наличие в бензине легкоиспаряющихся фракций. Из их повышенного содержания следуют большие потери при хранении и транспортировании.

Температура перегонки первых 10% объемных условно связывается с пусковыми качествами бензина и его способностями к образованию паровоздушных пробок. Если в бензине недостаточно легких фракций, то бензиновоздушная смесь может оказаться вне пределов воспламенения и двигатель не заведется. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем больше должно быть в бензине легких фракций, тем ниже должна быть температура перегонки первых 10% объемных бензина. На прогретом двигателе часть легких фракций может испариться в бензинопроводах и каналах карбюраторов и образовать паровоздушные пробки, которые вызовут перебои в подаче бензина и его остановку.

Для бензинов с повышенным содержанием низкокипящих фракций вводится понятие обледенение карбюратора: быстроиспаряющиеся низкокипящие фракции бензина отнимают тепло от воздуха, в котором происходит испарение и от металлических деталей впускной системы карбюратора. Чем больше низкокипящих фракций в бензине, тем ниже температура топливовоздушной смеси. Влага, содержащаяся в этой смеси под действием низких температур может вымерзать и откладываться на холодных деталях в виде льда, нарушая работу деталей карбюратора (примораживание дроссельной заслонки к диффузору).

Учитывая противоречивые требования к фракционному составу бензина в части содержания низкокипящих фракций, с позиций обеспечения пуска двигателя с одной стороны и образования паровых пробок, обледенение карбюратора и потерь на испарение с другой, у нас в стране вырабатывают бензины зимние и летние. Эти бензины имеют оптимальный фракционный состав для определенных температурных условий и позволяют без осложнений эксплуатировать автомобили в различное время года.

Температура перегонки 50% фракции характеризует способность топлива обеспечивать быстроту прогрева двигателя, устойчивость его работы на малых оборотах и приемистость. Если температура 50% фракции высока, то испарение происходит неполно и с небольшой скоростью. Горючая смесь получается обедненной, прогрев двигателя затягивается. Двигатель на малых оборотах работает неустойчиво, а приемистость его ухудшается.

Приемистость двигателя определяет динамические качества машины, её способность преодолевать подъем без переключения передачи и небольшую длину разгона. За 100% динамичности условно принята динамичность автомобиля при работе двигателя на бензине с . По мере повышения этой температуры, динамичность автомобиля падает и при применении бензина с , составляет всего 50%.

Температура перегонки 90% фракции, температура конца перегонки и остаток в колбе характеризуют наличие в бензине тяжелых трудноиспаряемых фракций. Эти фракции обычно не успевают испариться в трубопроводе и доиспаряются непосредственно в цилиндрах двигателя. Если тяжелых фракций много и температура кипения их высока, то ни не успевают доиспариться в цилиндрах двигателя и останутся в жидком состоянии. В результате этого мощность двигателя упадет, повысится удельный расход топлива, то есть ухудшится экономичность, повысятся рабочие износы двигателя вследствие смывания масла и разжижения его топливом. То есть, очень интенсивно протекают процессы износа двигателя.

Таким образом, с фракционным составом связаны такие характеристики двигателя, как его пуск, образование паровых пробок в системе питания двигателя. Обледенение карбюратора, потери при хранении и транспортировании прогрев и приемистость, экономичность и долговечность работы.

Рис.1. Прибор для фракционной разгонки топлива.

• tн.п.- температура начала перегонки, в градусах С;
• t 10%, t 50%, t 90%, - температура перегонки 10, 50 и 90%, в градусах С;
• tк- температура конца кипения, в градусах С;

В настоящее время в России вырабатывают следующие марки автомобильных бензинов:
АИ-80 (А-76)
АИ-92
АИ-95
АИ-98

Объемы производства автомобильных бензинов в России на по маркам представлены в таблице:

Общий объем производства, млн.т	Доля автобензина в общем объеме, %
АИ-80 (А-76)	АИ-92	АИ-95	АИ-98
30,0	49,2	42,3	8,2	0,3

Требования безопасности и охраны окружающей среды

Автомобильные бензины являются малоопасными продуктами и по степени воздействия на организм относятся к 4-му классу опасности в соответствии с ГОСТ 12.1.007. Автомобильные бензины обладают наркотическим действием, раздражают верхние дыхательные пути, слизистую оболочку глаз и кожу человека. Постоянный контакт с бензином может вызвать острые воспаления и хронические экземы. Предельно допустимая концентрация паров углеводородов бензинов в воздухе производственных помещений - 100 мг/м³ в соответствии с ГОСТ 12.1.005. Содержание углеводородов в воздухе определяется прибором УГ-2 или другим прибором аналогичного назначения. Наличие автомобильных бензинов в питьевой воде недопустимо; определяется визуально (маслянистая пленка нефтепродукта на поверхности воды). Автомобильный бензин представляет собой в соответствии с ГОСТ 12.1.044 легковоспламеняющуюся жидкость с температурой самовоспламенения 255-370 °С. Температурные пределы воспламенения: нижний - минус 27 - минус 39 °С, верхний - минус 8 - минус 27 °С. Концентрационные пределы распространения пламени: нижний - 1,0 %, верхний - 6 % (по объему). При загорании бензина применяют следующие средства пожаротушения: распыленную воду, пену; при объемном тушении - углекислый газ, состав СЖБ, состав 3,5, пар. В помещениях для хранения и использования бензинов запрещается обращение с открытым огнем; электрооборудование, электрические сети и искусственное освещение должны быть взрывобезопасного исполнения. При работе с бензином не допускается использовать инструменты, дающие при ударе искру. Емкости и трубопроводы, предназначенные для хранения и транспортирования бензина, должны быть защищены от статического электричества по ГОСТ 12.1.018. Оборудование и аппараты процессов слива и налива автомобильных бензинов должны быть герметизированы с целью исключения попадания бензина в системы бытовой, промышленной и ливневой канализации, а также в открытые водоемы и почву, а его паров - в воздушную среду. При разливе автомобильного бензина необходимо собрать его в отдельную тару; место разлива протереть сухой тряпкой; при разливе на открытой площадке место разлива засыпать песком с последующим его удалением и обезвреживанием в соответствии с СанПиН № 3183-84. Помещения для работ с бензинами должны быть оборудованы общеобменной вентиляцией, места интенсивного выделения паров бензинов должны быть снабжены местными отсосами. При работе с бензином применяют индивидуальные средства защиты согласно ГОСТ 12.4.011 и типовым отраслевым нормам, утвержденным в установленном порядке. Работу в зоне с высокой концентрацией паров бензина необходимо проводить с применением средств защиты органов дыхания: кратковременно - фильтрующих противогазов марки А, долговременно - шланговых противогазов. При работе с бензином необходимо соблюдать правила личной гигиены. При попадании бензина на открытые участки тела необходимо его удалить и обильно промыть кожу теплой мыльной водой; при попадании на слизистую оболочку глаз обильно промыть глаза теплой водой. Все работающие с автомобильными бензинами должны проходить периодические медицинские осмотры в установленном порядке в соответствии с приказом Минздрава РФ. Физико-химические характеристики

Автомобильные бензины в силу своих физико-химических характеристик должны обладать следующими свойствами:

· Однородность смеси;

· Плотность топлива - при +20 "С должна составлять 690...750 кг/м;
Небольшую вязкость - с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до —40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20...30%;

· Испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе;

· Давление насыщенных паров - чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом - до 670 ГПа и зимой - от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах;

Рис.2. Лабораторная бомба для определения давления насыщенных паров бензина.

Лабораторная бомба (Рис.2) состоит из двух камер, соединенных трубкой. Верхняя камера по объему в четыре раза больше нижней, снабжена манометром для измерения давления. В нижнюю камеру заливают бензин, верхнюю – заполняют воздухом, затем бомбу помещают в нагретую воду (водяную баню). По манометру замеряют давление паров бензина в бомбе в миллиметрах ртутного столба. Получается, что с одной стороны, высокое давление паров бензина вредно, так как ведет к образованию паровых пробок и повышенным потерям при хранении, а с другой – полезно, поскольку от него зависят легкость пуска и быстрый прогрев двигателя. Примирить между собой столь противоречивые свойства невозможно. Нельзя создать бензин, который не образовывал бы паровых пробок и в то же время обеспечивал легкий пуск двигателя летом и зимой. Поэтому промышленность выпускает бензин с таким давлением насыщенных паров, чтобы склонность к образованию паровых пробок была минимальна летом, но чтобы он обладал необходимыми пусковыми свойствами зимой.

· Низкотемпературные свойства - способность бензина выдерживать низкие температуры;

· Сгорание бензина. Под "сгоранием" применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500...2400 °С.

· Окисляемость бензинов (стабильность) – характеризует склонность бензинов к осмолению при хранении и к образованию смолистых отложений и нагара в двигателе. Окисляемость – это способность бензина сохранять свойства в пределах допусков в условиях эксплуатации. Стабильность бензинов зависит от их химического состава, доступа воздуха, контакта с металлами, катализирующими процессы окисления. Наиболее подвержены окислению гетероатомные соединения, содержащие N, S, и непредельные углеводороды. С повышением молярной массы углеводородов их склонность к окислению снижается, поэтому бензины окисляются быстрее и легче, чем дизельное топливо. Окисление усиливается с повышением температуры и наличием серы в топливе и приводит к образованию органических кислот и смолистых веществ. Согласно ГОСТ 2084-77, окисляемость бензинов оценивается: кислотностью, содержанием фактических смол, индукционным периодом. Индукционный период – это промежуток времени, в течение которого испытуемый бензин, находящийся в среде кислорода при давлении 0,7 МПа и температуре 373 К, практически не подвергается окислению.

Температура начала перегонки характеризует наличие в горючем наиболее легких фракций углеводородов, обуславливающих его летучесть, огнеопасность и склонность к образованию паро-воздушных пробок в топливной системе машины. Температура начала перегонки должна быть не ниже 35оС.

Температура перегонки 10% горючего характеризует пусковые качества бензина и его склонность к образованию паро-воздушных пробок в системе питания двигателя и льда в карбюраторе. Чем ниже температура перегонки 10% бензина, тем лучше его пусковые свойства, но тем больше опасность появления паровых пробок в системе питания и обледенения карбюратора.

Температура перегонки 50% бензина характеризует его среднюю испаряемость, прогрев, устойчивость работы двигателя и на обледенение карбюратора. Чем ниже температура перегонки 50% бензина, тем выше его испаряемость, лучше приемистость и устойчивость работы двигателя на этом бензине, но тем больше опасность обледенения карбюратора.

Температура перегонки 90% бензина характеризует наличие в бензине тяжелых, трудно испаряющихся фракций. С повышением данной температуры увеличивается расход бензина, так как тяжелые фракции не успевают испариться и сгореть, больше бензина проникает в картер, смывая масло со стенок цилиндра и разжижая масло в картере, что ведет к износу деталей и повышенному расходу масла.

Разгонка бензинов как метод оценки их испаряемости имеет один серьезный недостаток: на стандартном аппарате невозможно сконденсировать и поэтому точно оценить особо легкие фракции, наиболее опасные с точки зрения образования паровых пробок в топливо проводах. По этой причине в стандарты на бензины введен дополнительный показатель испаряемости – давление насыщенных паров, определяемых при температуре 380С в стандартных герметически закрывающихся приборах (лабораторная бомба).

Методы оценки качества бензинов При необходимости могут быть использованы следующие методы испытаний:

	АСТМ Д 86-2003	Метод определения фракционного состава нефтепродуктов
	АСТМ Д 130-94(2000)e1	Метод определения коррозии меди под воздействием нефтепродуктов по потускнению медной пластинки
	АСТМ Д 323-99а	Метод определения давления насыщенных паров нефтепродуктов (метод Рейда)
	АСТМ Д 1298-99е2	Метод определения плотности, относительной плотности или плотности в градусах АПИ сырой нефти и жидких нефтепродуктов ареометром
	АСТМ Д 4052-96(2002)е1	Метод определения плотности и относительной плотности жидкостей с помощью цифрового плотномера
	АСТМ Д 4053-98(2003)	Метод определения бензола в автомобильном и авиационном бензинах с помощью инфракрасной спектроскопии
	АСТМ Д 4057-95(2000)	Руководство по ручному отбору проб нефти и нефтепродуктов
	АСТМ Д 4420-94(1999)е	Метод определения ароматических углеводородов в товарном бензине методом газовой хроматографии
	АСТМ Д 4953-99а	Метод определения давления паров бензина и смесей паров бензина с оксигенатами (сухой метод)
	ЕН 12	Жидкие нефтепродукты. Метод определения давления насыщенных паров (мокрый способ)
	ЕН 228	Автомобильные топлива. Неэтилированный бензин. Технические требования и методы испытаний
	ЕН 238	Жидкие нефтепродукты. Определение содержания бензола методом инфракрасной спектроскопии
	ЕН ИСО 2160-98	Нефтепродукты. Метод определения коррозионного воздействия на медную пластинку
	ЕН ИСО 3405-2000	Нефтепродукты. Метод определения фракционного состава при атмосферном давлении
	ИСО 3170-88	Нефтепродукты жидкие. Ручной отбор проб
	ИСО 3171-88(Е)	Нефтепродукты жидкие. Автоматический отбор проб из трубопровода
	ЕН ИСО 3675-98(Е)	Сырая нефть и жидкие нефтепродукты. Определение плотности ареометром в лабораторных условиях
	ИСО 3838-2004	Нефть сырая и жидкие или твердые нефтепродукты. Определение плотности и относительной плотности. Методы с использованием пикномера с капиллярной пробкой и градуированного двухкапиллярного пикнометра
	ИСО 4259-92	Нефтепродукты. Определение и применение показателей точности методов испытаний
	ЕН ИСО 20847-2004	Нефтепродукты. Определение содержания серы в автомобильных топливах методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии
	АСТМ Д 6277-98	Определение бензола в топливах для двигателей с искровым зажиганием с использованием инфракрасной спектроскопии в среднем диапазоне
	АСТМ Д 6730-01	Метод определения индивидуальных компонентов в топливах для двигателей с принудительным зажиганием с помощью капиллярной (100м) газовой хроматографии высокого разрешения (с предколонкой).
	АСТМ Д 5191-04а	Метод определения давления паров нефтепродуктов (миниметод).

Дата добавления: 2015-08-18