Детонационная стойкость бензина. Октановое число

Нефтепродукты

Классификация нефтей

1. По составу:

В зависимости от того, углеводороды какого класса преобладают в составе нефти, они подразделяются на:

· парафиновые,

· парафино-нафтеновые,

· нафтеновые,

· парафино-нафтено-ароматические,

· нафтено-ароматические,

· ароматические.

Наиболее распространены нефти так называемого смешанного основания, в которых нельзя выделить определенный класс углеводородов.

2. Технологическая классификация

В соответствии с технологической классификацией нефти подразделяются на группы по выходу фракций, выкипающих до 350 °С, по потенциальному содержанию масел, по содержанию парафина и др.

3. По содержанию серы нефти делятся на:

— малосернистые (с содержанием до 0,5%),

— сернистые (с содержанием от 0,5 до 2,0%) и

— высокосернистые (с содержанием выше 2,0%).

В настоящее время вся извлекаемая из недр нефть подвергается переработке с целью получения из нее разнообразных нефтепродуктов, которые используют как в качестве целевых продуктов, так и в качестве сырья для дальнейшей переработки. Все нефтепродукты можно разделить на следующие группы.

1. Моторные топлива, в том числе:

— карбюраторное для поршневых двигателей с зажиганием от электрической искры (автомобильные и тракторные бензины);

— дизельное для поршневых дизельных двигателей с воспламенением от сжатия (дизельное топливо).

2. Котельные топлива для топок паровых котлов, генераторных установок, металлургических печей (мазут, гудрон).

3. Реактивное топливо для авиационных реактивных и газотурбинных двигателей (авиокеросины).

4. Смазочные масла для смазки трущихся деталей машин с целью уменьшения трения и отвода тепла (моторное, индустриальное, турбинное, компрессионное, цилиндровое масла).

5. Консистентные смазки для уменьшения трения между деталями, защиты от коррозии, герметизации соединений, содержащие загустители (мыла, церезин, силикаты).

6. Продукты, используемые для нефтехимического синтеза (мазут, широкая фракция и др.).

При переработка нефти по объемам производства больше всего получают жидкого и газообразного топлива, смазочных масел, в меньшей степени – индивидуальных углеводородов.

Нефтепродукты, используемые в качестве топлив и смазочных материалов должны удовлетворять определенным требованиям. Так, основными эксплуатационными характеристиками нефтяных смазочных масел являются вязкость, вязкостно-температурные свойства, маслянистость, подвижность при низких температурах, химическая стабильность, защитные свойства.

К аналогичным характеристикам топлив для двигателей внутреннего сгорания относятся:

· детонационная стойкость,

· фракционный состав,

· химическая стабильность,

· антикоррозионные свойства,

· также вязкость,

· температура застывания

· коксуемость (для дизельных топлив)

Важнейшей характеристикой моторных топлив является их устойчивость к детонации.

Детонацией называется ненормальный режим сгорания топлива в двигателях, при котором часть топливной смеси, находящаяся перед фронтом пламени, воспламеняется мгновенно, в результате чего скорость распространения пламени достигает 1500-2000 м/сек. Это приводит к резкому, скачкообразному возрастанию давления в цилиндре и возникновению ударной детонационной волны. !!! Причина детонации – образование нестойких переоксидов вследствие окисления непредельных углеводородов во время сжатия.

При режиме детонации мощность двигателя падает, расход топлива увеличивается и ускоряется износ деталей.

Мерой детонационной стойкости для карбюраторных двигателей является октановое, а для дизельных двигателей цетановое числа. В основе их определения лежит принцип сравнения испытуемого топлива со смесями эталонных топлив.

Для различных по составу бензинов детонация возникает при различных степенях сжатия.

Наиболее склоны к детонации предельные углеводороды нормального строения; наоборот, предельные углеводороды с сильно разветвлённой цепью детонируют слабо.

В основе его определения лежит принцип сравнения испытуемого топлива со смесями эталонных топлив.

Октановым числом называется условная единица измерения детонационной стойкости, численно равная в объёмных процентах (v%) изооктана (2,2,4-триметилпентана) в смеси с н- гептаном, которая детонирует при той же степени сжатия в цилиндре карбюраторного двигателя, что и топливо.

При этом октановое число:

- изооктана - CH₃-C(CH₃)₂-CH₂-CH(CH₃)-CH₃ = 100,

- н-гептана - CH₃-(CH₂)₅-CH₃ = 0.

Октановое число бензина находят путём сравнения с различными смесями этих двух углеводородов, и оно равно объёмному проценту изооктана в смеси, которая детонирует как данный бензин.

Например, если бензин детонирует как смесь 40% изооктана с 60% н-гептана, то его октановое число равно 40.

Октановое число зависит от класса, молекулярной массы и строения углеводорода.

Октановое число повышается:

- с увеличением молярной массы: C₂H₆ > C₄H₁₀ > C₆H₁₄ > C₇H₁₆;

- с увеличением степени разветвлённости углеродной цепи.

– при переходе от алканов к алкенам, нафтенам и ароматическим углеводородам с одинаковым числом углеродных атомов (гексан ОЧ=26, бензол ОЧ = 106).