Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры). В зависимости от назначения их разделяют на автомобильные и авиационные. Несмотря на различия в условиях применения автомобильные и авиационные бензины характеризуются в основном общими показателями качества, определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства. Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации: иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах;иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др. В последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план.
Основную массу автомобильных бензинов в России вырабатывают по ГОСТ 2084–77 и ГОСТ Р51105-97 и ТУ 38.001165-97. В зависимости от октанового числа ГОСТ 2084–77 предусматривает пять марок автобензинов: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Для первых двух марок цифры указывают октановые числа, определяемые по моторному методу, для последних — по исследовательскому. В связи с увеличением доли легкового транспорта в общем объеме автомобильного парка наблюдается заметная тенденция снижения потребности в низкооктановых бензинах и увеличения потребления высокооктановых. Бензин А-72 практически не вырабатывается ввиду отсутствия техники, эксплуатируемой на нем. Наибольшая потребность существует в бензине А-92, который вырабатывается по ТУ 38.001165–97, хотя доля бензина А-76 в общем объеме производства остается очень высокой. Указанные ТУ предусматривают также марки бензинов А-80 и А-96 с октановыми числами по исследовательскому методу соответственно 80 и 96. Эти бензины предназначены в основном для поставки на экспорт. Бензин АИ-98 с октановым числом 98 по исследовательскому методу производится по ТУ 38.401-58-122–95 и ТУ 38.401-58-127–95. Бензины А-76, А-80, АИ-91, А-92 и А-96 допускается вырабатывать с использованием этиловой жидкости. Малоэтилированный бензин АИ-91 с содержанием свинца 0,15 г/дм3 выпускается по отдельным техническим условиям (ТУ 38.401-58-86–94). При производстве бензинов АИ-95 и АИ-98 использование алкилсвинцовых антидетонаторов не допускается. Требования ГОСТ 2084–77 к качеству автомобильных бензинов приведены в таблице.Все бензины, вырабатываемые по ГОСТ 2084–77, в зависимости от показателей испаряемости делят на летние и зимние. Зимние бензины предназначены для применения в северных и северо-восточных районах в течение всех сезонов и в остальных районах с 1 октября до 1 апреля. Летние — для применения во всех районах кроме северных и северо-восточных в период с 1 апреля по 1 октября; в южных районах допускается применять летний бензин в течение всех сезонов. Параметры автомобильных бензинов, вырабатываемых по ГОСТ 2084–77, существенно отличаются от принятых международных норм, особенно в части экологических требований. В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их качества до уровня европейских стандартов разработан ГОСТ Р 51105–97 “Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия”, который вводится в действие с 01.01.99 г. Этот стандарт не заменяет ГОСТ 2084–77, которым предусмотрен выпуск как этилированных, так и неэтилированных бензинов. В соответствии с ГОСТ Р 51105–97 будут вырабатываться только неэтилированные бензины (максимальное содержание свинца не более 0,01 г/дм3).
Характеристики автомобильных бензинов (ГОСТ 2084–77)
Показатели
А-72
А-76 неэтил.
А-76 этил.
АИ-91
АИ-93
АИ-95
Детонационная стойкость: октановое число, не менее:
моторный метод
72
76
76
82,5
85
85
исследовательский метод
Не нормируется
91
93
95
Массовое содержание свинца, г/дм3, не более
0,013
0,013
0,17
0,013
0,013
0,013
Фракционный состав: температура начала перегонки бензина, °С, не ниже:
летнего
35
35
35
35
35
30
зимнего
Не нормируется
10 % бензина перегоняется при температуре, °С, не выше:
летнего
70
70
70
70
70
75
зимнего
55
55
55
55
55
55
50 % бензина перегоняется при температуре, °С, не выше:
летнего
115
115
115
115
115
120
зимнего
100
100
100
100
100
105
90 % бензина перегоняется при температуре, °С, не выше:
летнего
180
180
180
180
180
180
зимнего
160
160
160
160
160
160
Конец кипения бензина, °С, не выше:
летнего
195
195
195
205
205
205
зимнего
185
185
185
195
195
195
Остаток в колбе, %, не более
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
Остаток и потери, %, не более
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
4,0
Давление насыщенных паров бензина, кПа:
летнего, не более
66,7
66,7
66,7
66,7
66,7
66,7
зимнего
66,7-93,3
66,7-93,3
66,7-93,3
66,7-93,3
66,7-93,3
66,7-93,3
Кислотность, мг КОН/100 см3, не более
3,0
1,0
3,0
3,0
0,8
2,0
Содержание фактических смол, мг/100см3, не более:
на месте производства
5,0
5,0
5,0
5,0
5,0
5,0
на месте потребления
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
Индукционный период на месте производства бензина, мин, не менее
600
1200
900
900
1200
900
Массовая доля серы, %, не более
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
0,10
Цвет
-
-
Желтый
-
-
-
Примечания. 1. Для бензинов всех марок: испытание на медной пластинке — выдерживают; содержание водорастворимых кислот и щелочей, механических примесей и воды — отсутствие; плотность при 20 °С — не нормируется, определение обязательно. 2. Для городов и районов, а также предприятий, где Главным санитарным врачом запрещено применение этилированных бензинов, предназначаются только неэтилированные. 3. Допускается вырабатывать бензин, предназначенный для применения в южных районах, со следующими показателями по фракционному составу: 10 % перегоняется при температуре не выше 75 °С; 50 % перегоняется при температуре не выше 120 °С; 4. Для бензинов, изготовленных с применением компонентов каталитического риформинга, допускаемая температура конца кипения не выше 205 °С — для летнего и не выше 195 °С — для зимнего.
В зависимости от октанового числа по исследовательскому методу установлено четыре марки бензинов: “Нормаль-80”, “Регуляр-91”, “Премиум-95”, “Супер-98”. Бензин “Нормаль-80” предназначен для использования на грузовых автомобилях наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин “Регуляр-91” предназначен для эксплуатации автомобилей взамен этилированного А-93. Автомобильные бензины “Премиум-95” и “Супер-98” полностью отвечают европейским требованиям, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных автомобилей, ввозимых в Россию. С целью ускорения перехода на производство неэтилированных бензинов взамен этиловой жидкости допускается использование марганцевого антидетонатора в концентрации не более – 5 мг Мn/дм3 для марки “Нормаль-80” и не более 18 мг Мn/дм3 для марки “Регуляр-91”. В соответствии с европейскими требованиями по ограничению содержания бензола введен показатель “объемная доля бензола” — не более 5 %. Установлена норма по показателю “плотность при 15 °С”. Ужесточена норма на массовую долю серы — до 0,05 %. Для обеспечения нормальной эксплуатации автомобилей и рационального использования бензинов введено пять классов испаряемости для применения в различных климатических районах по ГОСТ 16350 – 80. Наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объеме предусмотрено определение объема испарившегося бензина при заданной температуре 70, 100 и 180 °С. Введен показатель “индекс испаряемости”. В ГОСТ Р 51105–97 наряду с отечественными включены международные стандарты на методы испытаний (ISO, EN, ASTM). Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов и характеристики испаряемости по ГОСТ Р 51105–97 приведены в таблице.
Нормы и требования к качеству автомобильных бензинов по ГОСТ Р 51105–97
Показатели
Нормаль-80
Регуляр-91
Премиум-95
Супер-98
Октановое число, не менее: моторный метод
76,0
82,5
85,0
88,0
Октановое число, не менее: исследовательский метод
80,0
91,0
95,0
98,0
Содержание свинца, г/дм3, не более
0,010
Содержание марганца, мг/дм3, не более
50
18
-
-
Содержание фактических смол, мг /100 см3, не более
5,0
Индукционный период бензина, мин, не менее
360
Массовая доля серы, %, не более
0,05
Объемная доля бензола, %, не более
5
Испытание на медной пластине
Выдерживает, класс 1
Внешний вид
Чистый, прозрачный
Плотность при 15 °С, кг/м3
700-750
725-780
725-780
725-780
Примечания. 1. Содержание марганца определяют только для бензинов, с марганцевым антидетонатором (МЦТМ). 2. Автомобильные бензины, предназначенные для длительного хранения (5 лет) в Госрезерве и Министерстве обороны, должны иметь индукционный период не менее 1200 мин.
По составу автомобильные бензины представляют собой смесь компонентов, получаемых в результате различных технологических процессов: прямой перегонки нефти, каталитического риформинга, каталитического крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля, изомеризации прямогонных фракций, алкилирования, ароматизации термического крекинга, висбрекинга, замедленного коксования. Компонентный состав бензина зависит, в основном, от его марки и определяется набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе. Базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов являются обычно бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. Бензины каталитического риформинга характеризуются низким содержанием серы, в их составе практически отсутствуют олефины, поэтому они высокостабильны при хранении. Однако повышенное содержание в них ароматических углеводородов с экологической точки зрения является лимитирующим фактором. К их недостаткам также относится неравномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. В составе бензинового фонда России доля компонента каталитического риформинга превышает 50 %. Бензины каталитического крекинга характеризуются низкой массовой долей серы, октановыми числами по исследовательскому методу 90–93 единицы. Содержание в них ароматических углеводородов составляет 30–40 %, олефиновых — 25–35 %. В их составе практически отсутствуют диеновые углеводороды, поэтому они обладают относительно высокой химической стабильностью (индукционный период 800–900 мин.). По сравнению с бензинами каталитического риформинга для бензинов каталитического крекинга характерно более равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям. Поэтому в качестве базы для производства автомобильных бензинов целесообразно использовать смесь компонентов каталитического риформинга и каталитического крекинга. Бензины таких термических процессов, как крекинг, замедленное коксование имеют низкую детонационную стойкость и химическую стабильность, высокое содержание серы и используются только для получения низкооктановых бензинов в ограниченных количествах. При производстве высокооктановых бензинов используются алкилбензин, изооктан, изопентан и толуол. Бензины АИ-95 и АИ-98 обычно получают с добавлением кислородсодержащих компонентов: метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с трет-бутанолом, получившей название фэтерол. Введение МТБЭ в бензин позволяет повысить полноту его сгорания и равномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. Максимально допустимая концентрация МТБЭ в бензинах составляет 15 % из-за его относительно низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинам. Для достижения требуемого уровня детонационных свойств этилированных бензинов к ним добавляют этиловую жидкость (до 0,15 г свинца/дм3 бензина). К бензинам вторичных процессов, содержащим непредельные углеводороды, для их стабилизации и обеспечения требований по индукционному периоду разрешается добавлять антиокислители Агидол-1 или Агидол-12. В целях обеспечения безопасности в обращении и маркировки этилированные бензины должны быть окрашены. Бензин А-76 окрашивается в желтый цвет жирорастворимым желтым красителем К, бензин АИ-91 — в оранжево-красный цвет жирорастворимым темно-красным красителем Ж. Этилированные бензины, предназначенные для экспорта, не окрашиваются. Примерные компонентные составы автомобильных бензинов различных марок приведены в таблице.
В последнее время ассортимент автобензинов значительно пополнился за счет новых марок, выпускаемых по техническим условиям. Это обусловлено резким ростом производства неэтилированного бензина и сокращением производства бензина этилированного. При этом тетраэтилсвинец заменяется на различные нетрадиционные присадки и добавки, ранее выпускаемыми химической и микробиологической промышленности в иных целях. К таким веществам относятся различные эфиры, спирты, металлоорганические соединения и т.д. Необходимость производства таких бензинов по техническим условиям диктуется тем, что все присадки и добавки могут вводиться в строго определенных концентрациях. Для контроля содержания этих компонентов в технических условиях предусматриваются специальные показатели и вводятся дополнительные методики контроля. Все бензины, выпускаемые по техническим условиям, должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51313-99 "Бензины автомобильные. Общие технические требования", который вводится с 01 июля 2000г. Соответствие бензинов, выпускаемых по техническим условиям, требованием ГОСТ Р 51313-99 проверяется при их сертификации, которая является обязательной.
Бензины автомобильные. Общие технические условия.
Наименование показателя
Значение показателя для типов бензинов
Метод испытания
I
II
III
IV
Детонационная стойкость:
октановое число по исследовательскому методу, не менее
80
91
95
98
по ГОСТ 8226
октановое число по моторному методу, не менее
76
-
-
-
по ГОСТ 511
Концентрация свинца, г/дм3, не более, для бензина:
неэтилированного
0,013
0,013
0,013
0,013
по ГОСТ 28828
этилированного
0,17
-
-
-
Давление насыщенных паров, кПа
35-100
35-100
35-100
35-100
по ГОСТ 1756
Фракционный состав:
90% бензина перегоняется при температуре, °С, не выше
Эксплуатационный подход Раньше, подъезжая к АЗС, водитель останавливался в недоумении: заправка есть, а бензина нет. Сегодня его одолевает недоумение другого свойства: марок бензина столько, что не знаешь, какой предпочесть. Чуть ли не каждая АЗС имеет свои марки и сорта. Если собрать их вместе, получится довольно пестрая н непонятная картинка. На одной заправке предлагают А-76 и А-92. На другой Аи-76 и Аи-92. На третьей и вовсе незнакомые А-80, А-92 и А-95. Что за этим? Откуда выискались все эти "монстры" и можно ли им доверять? Кто таков, к примеру, А-80 и чем он отличается от АИ-80? Почему на одной бензоколонке продают А-92, а на соседней, через дорогу - АИ-92? Какие стандарты ныне действуют (и действуют ли вообще) и что можно заливать в бак своей машины, чтобы не угробить двигатель? Думаем, всеми этими вопросами не раз уже озадачивался и наш читатель. Как известно еще с прежних времен, буква "А" в маркировке бензина означает, что он автомобильный, а следующие за ней цифры октановое число, показывающее детонационную стойкость топлива. Известно и то, что октановое число определяется двумя методами - моторным и исследовательским. В последнем случае к "А" добавляют "И". (Именно прописную, большую.) Самые распространенные у нас бензины - А-76 (с октановым числом по моторному методу) и АИ-93 (по исследовательскому). При этом число 93 по исследовательскому соответствует числу 85 по моторному и, стало быть, разница между "девяносто третьим" и "семьдесят шестым" бензинами составит 9, а не 17 единиц, как это может показаться человеку несведущему. При этом строгой математической зависимости или каких-либо переводных коэффициентов между двумя методами не существует, поскольку каждая марка бензина имеет свой фракционный состав, а каждая фракция при различных методах испытаний ведет себя по-разному. Дальнейшее нам разъяснили во Всероссийском научно-исследовательском институте по переработке нефти (ВНИИ НП). В России до сих пор действует ГОСТ 2084-77, регламентирующий основные показатели бензина, согласно которому марки А-72 и А-76 имеют детонационную стойкость (октановое число) по моторному методу соответственно 72 и 76, а АИ-93 и АИ-95 - 85, и что по исследовательскому методу первые два не нормируются, а вторые имеют числа "93" и "95". Из документа также следует, что все неэтилированные марки бензинов должны содержать свинца в одном кубическом дециметре не более 0,13 грамма, а все этилированные - не более 0,17. Изменение N 5, введенное в указанный ГОСТ, исключило производство и продажу этилированного "девяносто третьего" (имевшего содержание свинца 0,37 г на куб. дм) и ввело неэтилированный АИ-91 (по моторному методу - 82,5) с содержанием свинца не более 0,013 г на куб. дм. Вот, собственно, и все нормы. Законы. Правила. А теперь обратимся к недавней истории, которая помогает понять причины возникшей сегодня неразберихи. В свое время СССР производил бензины не только для внутреннего рынка, но и экспортировал их в другие страны. Октановые числа в них были указаны по исследовательскому методу. А в маркировке, чтобы привести ее в соответствие с общепринятыми, оставляли только одну букву "А". Таким образом, один и тот же "девяносто третий" бензин шел для внутреннего пользования под маркой АИ-93, а на экспорт как А93. Такой порядок маркировки определяли Технические Условия (ТУ) 38.001165-87. Они же регламентировали три экспортные марки бензинов - А-80, А-92 и А-96. Сегодня бензины под своими экспортными обозначениями пошли и на отечественный рынок. Отсюда и "девяносто второй", появившийся на наших заправках (а не оттого, что, как нам объяснили на одной АЗС, "девяносто пятый" смешали с "семьдесят шестым" или что это отбракованный "девяносто третий"). Только правильное его обозначение будет не АИ-92, а А-92. В настоящее время разрабатывается новый Федеральный стандарт, который намечено ввести в действие во втором квартале следующего года. Он предусматривает выпуск и использование неэтилированных бензинов АИ-80, АИ-91, АИ-95 и АИ-98 (как видим, октановые числа в них указаны только по исследовательскому методу). На них при разработке технологий должны ориентироваться все заводы. Стандарт также установит нижние предельные значения чисел. Скажем, АИ-91 сможет иметь октановое число и 92, и 93, но ниже 91 - нет. К слову, эта марка заменит привычный нам "девяносто третий", как АИ-80 - А-76, октановое число по моторному методу останется тем же (т. е. 76-м), но правильно именовать его уже нужно будет АИ-80, а не А-80, как в старых ТУ. О бензинах, привозимых из-за рубежа. Их маркируют в основном по тому же исследовательскому методу, тогда никакой разницы в обозначении марок нет. Но иногда используют и другой показатель - "октановый индекс", вычисляемый по формуле "моторный" плюс "исследовательский", разделенный на два. По этому параметру американский бензин А-90, например, соответствует нашему АИ-95 (85+95 и разделить на два. Во многих городах и на трассах европейской части появился и так называемый финский бензин, за которым особенно гоняются московские водители-"гурманы". В действительности это топливо никаких сверхособенных свойств не имеет (просто хороший качественный бензин) и представляет собой продукцию известной фирмы "Несте" ("Neste"). Его октановое число 95 по исследовательскому методу (т. е. по-нашему АИ-95), он не содержит свинцовосодержащих присадок и полностью отвечает международной спецификации ЕН. Спрос, как известно, рождает предложение. И наши заводы тоже стремятся не отстать от рынка, несмотря на то, что самым почитаемым остается А-76, а на заправках можно встретить и прежнего лидера - А-72. Еще совсем недавно у нас не было своих высокооктановых бензинов, а сегодня нефтеперегонные заводы предлагают и АИ-98, и выпускаемые по специальным ТУ неэтилированные "Евросупер" с октановым числом 95 и "Суперплюс" с числом 98, известный еще как "пермский". Производство их пока не превышает 0,5 процента от общего количества всего производимого в стране бензина, но высокое их качество отмечают многие. И по мнению работников ВНИИ НП, все российские бензины ничем не уступают импортным, беда лишь в том, что сплошь и рядом нарушается технология их транспортировки и хранения, используются негодные для этих целей емкости. Именно тут чаще всего и происходит ухудшение качества бензинов, которые затем с равной вероятностью попадают и на АЗС, и в придорожный бензозаправщик. В последнее время много говорят о том, что Россия отстала от цивилизованного мира и потребляет большое количество этилированного, очень вредного для человека и природы бензина, хотя парк машин в одной только Москве за последние 15 лет увеличился в три раза. Московское правительство приняло решение о применении в городе моторных топлив с улучшенными экологическими свойствами и обязательном оснащении в ближайшее время всех автомобилей нетрализаторами отработанных газов. За столицей, видимо, последуют и другие. Для нефтеперегонных заводов это будет означать полный отказ от применения этиловых жидкостей и антидетонаторов, содержащих свинец, что потребует времени на перевооружение производства и значительных капиталовложений в отрасль. . Тем не менее в России, по данным министерского отчета, в 199б году доля неэтилированного бензина в общем объеме производства составила 52,8 процента, а с начала 1997 года - 60 процентов. Однако, как объясняют специалисты, дело не столько в том, чтобы избавиться от вредных добавок. Этилированным бензином пользуются и в Европе. Причем во Франции, например, этилированный 95-й стоит 6,8 франка за литр, а неэтилированный 98-й - 6,6 (франк примерно равен тысяче российских рублей). Казалось бы, дорогой этилированный бензин должен не выдержать конкуренцию с более дешевым и лучшим. Однако многие водители Франции буквально вынуждены покупать именно 95-й, поскольку их машины созданы специально под этилированный бензин. Клапанная система таких автомобилей конструкционно использует отложения свинца как своеобразную твердую смазку и при переходе на неэтилированный бензин буквально в считанные дни выйдет из строя. Норма на концентрацию свинца в этилированном бензине в Европе составляет 0,15 г на куб. дм, у нас чуть больше 0,17, а в Италии - 0,4! Если вспомнить, что этилированный "девяносто третий" мы уже не производим, то можно сказать, что Италию мы опередили. И все-таки сегодня не просто декларируют об отказе от свинцовосодержащего антидетонатора, а ищут ему достойную замену. В качестве таковых применяют кислородсодержащие соединения - спирты и эфиры, используют азотосодержащие ароматические соединения - амины, ксилидины, а также антидетонационные присадки на основе марганца. Переход на более экологически чистые неэтилированные бензины сдерживает еще и отсутствие экономических стимулов и законодательной базы. Сегодня акцизы на оба вида бензина у нас одинаковы. Для торговцев это означает, что этилированный бензин ввозить коммерчески выгоднее, чем неэтилированный. Нет экономических средств стимулирования применения нетоксичных присадок и добавок для повышения октановых чисел и эксплуатационных свойств бензинов. А при выдаче лицензий АЗС неплохо было бы обязывать всегда иметь неэтилированный бензин... За год до смены тысячелетий все крупные города страны обязаны будут перейти на использование только неэтилированного бензина, что повлечет немалые траты и со стороны автомобилистов (сегодня только нейтрализатор стоит не менее 8 млн. рублей). Успокаивает, однако, то, что в США аналогичную программу начали осуществлять с 1970 года, но повсеместный запрет на использование свинцовых присадок удалось ввести лишь с января 1996-го, т. е. через двадцать шесть лет!