Экспертиза качества бензина

Статья рассматривает различные технологии производства бензина, как с использованием каталитического риформинга, так и с различными присадками, призванными повысить октановое число. Приводится классификация различных присадок, описывается метод определения наличия таковых в бензинах — метод инфракрасной спектроскопии и преимущества этого метода. Раскрывается понятие «октановое число», описывается способ его определения.

В России выпускаются следующие сорта бензина:

• Нормаль-80 — имеет октановое число 80;
• Регуляр-92 — имеет октановое число 92;
• Премиум-95 — имеет октановое число 95;
• Супер-98 — имеет октановое число 98.

Что такое октановое число?

Самым стабильным бензином, выходит, является «Супер-98», потому что октановое число указывает на стабильность бензина. Чем выше октановое число, тем лучше бензин сопротивляется детонации. Значит, существуют, так называемые, ОЧИ, октановые числа, которые определяют исследователи. А что такое тогда ОЧМ, определяемое по моторному методу?

Конечно, никакой связи с личным мнением исследователя или какого-либо моториста с ОЧМ нет. И ОЧИ, и ОЧМ определяется на хитрой установке с одним цилиндром, которая называется УИТ-65 или УИТ-85. Такие установки имеют переменную степень сжатия. Состоит такая установка из трёх элементарных карбюраторов, которые «обучены» менять состав смеси в динамике. В добавок ко всему имеется и три небольшие топливные ёмкости, в одну из которых заливают бензин, предназначенный для испытания, а в две других ёмкость — два эталонных топлива, октановые числа которых должны отличаться на пару единиц. Специальный датчик детонации монтируется на блок цилиндра и позволяет оценивать интенсивность как эталонных бензинов, так и испытуемого. Из полученных данных путём вычисления получается ОЧ.

Между прочим, определение ОЧИ и ОЧМ происходит по одному принципу, только в разных режимах работы этой хитрой установки. Для получения ОЧИ двигатель работает при 600 оборотах в минуту, а для получения ОЧМ разгоняется до 900. Принято считать, что ОЧИ является моделью условий детонации в городских условиях езды, а ОЧМ при езде за городом. Помните, что маркировка бензина указывает ОЧИ. Связь между ОЧИ и ОЧИ следующая: для бензинов А-80 ОЧМ должно быть 76, для 91 — 82,5, для 95 — 85, для 98 — 88.

Как получают бензин?

Самая передовая технология — каталитический риформинг, позволяет получать нужные октановые числа сразу. Такая технология требует больших затрат, поскольку в большинстве случаев доля полученного бензина среди других высокооктановых топлив не превышает 50%. Остальные топлива вырабатываются с использованием более простых технологий в числе которых можно назвать каталитический крекинг или гидрокрекинг. Самые простые способы для получения прямогонных бензинов дают топливо с октановым числом не выше 50-60 единиц. По имеющимся у нас данным доля бензина полученного с использованием каталитического риформинга составляет всего 30 %. Весь остальной бензин который мы покупаем на заправках это бензин с различными присадками повышающими октановое число.

Чем так плох бензин с присадками?

Все присадки можно разделить на три группы. Металлосодержащие присадки попадают в первую группу. В них используется такие вещества как тетраэтилсвинец, которые позволил получить этилированный бензин, который сейчас просто запрещён. Такая присадка была просто кладом нефтяника, потому что стоила очень дёшево, оставаясь при этом очень эффективной. Бензины, полученные с применением таких присадок, при сгорании выделяли канцерогены. Сейчас такие присадки сменил ферроцен, являющийся не таким опасным.

Надо сказать, что такие присадки ещё и оставляют налёт в камере сгорания, на свечах и в других важных компонентах двигателя автомобиля. За предельным уровнем ферроцена (который является 0,017%) никто не следит. Также существуют присадки, имеющие основой никель или марганец, но проблемы остаются теми же.

Вторая группа добавок повышает октановое число топлива путём смешения базового бензина с каким-нибудь очень стабильным веществом. Самым распространённым «стабилизатором» является монометиланилин, октановое число которого составляет 280. Такие бензины получается дороже, чем бензины первой группы, к тому же они совсем не всегда проходят нормы Евро-III и Евро-IV.

Самая серьёзная группа, третья, — это эфиры и спирты. Топлива этой группы не имеют проблем с экологией, но возникают другие сложности. У таких веществ небольшое октановое число (около 120), что повышает общую долю присадки в топливе вплоть до 10%. Также падает эффективность такого бензина, поскольку применение спиртов приводит к понижению теплотворных качеств. Также имеется ограничение по доле эфиров- 15%, что связано с агрессией этих веществ к резине, краске или пластику.

Подвоха от некачественного бензина можно ждать с трех сторон. Во-первых, у него низкая детонационная стойкость из-за несоответствия реального октанового числа (ОЧ) требованиям двигателя. Отсюда – детонация, падение мощности, а далее прогоревшие клапаны и поршни, разрушенные перемычки канавок под кольца, задранные подшипники.

Можно ли определить присадки используя «моторный» метод экспертизы бензина?

Как было описано выше моторный метод основан на определении октанового числа на установках УИТ-65 или УИТ-85. Этот метод описан в ГОСТ 8226-82 «Топливо для двигателей. Исследовательский метод определения октанового числа», но, во первых при применении данного метода мы не получим ответа на вопрос о наличии присадок, а во вторых это исследовательский метод. То есть результаты получают в ходе проведения некого эксперимента, да еще при сравнении с некими эталонами. Таким образом, метод, в условиях существующей реальности на топливном рынке, по сути является субъективным.

Как определить наличие присадок в бензине?

В настоящее время единственный метод, способный дать ответ о наличии присадок в бензинах является метод инфракрасной спектроскопии. Использование данного метода регламентировано ГОСТ Р 52256-2004 «БЕНЗИНЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МТБЭ, ЭТБЭ, ТАМЭ, ДИПЭ, МЕТАНОЛА, ЭТАНОЛА И ТРЕТ-БУТАНОЛА МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ»

В ИК-области спектра находятся все основные гармоники колебательных спектров основных углеводородов, входящих в состав бензинов. Таким образом, ИК-спектр бензина является его уникальной характеристикой, по которой можно проводить определение таких показателей качества, как наличие присадок, фракционный состав, октановое число и др.

При современном развитии методов ИК спектроскопии возможно определение присадок в бензинах не только на качественном уровне (есть/нет), но и расчет их количественного (процентного) содержания.

В чем еще преимущество использования методов ИК спектроскопии?

Прежде всего это отсутствие субъективных факторов анализа, не используются эталоны (зачастую не соответствующие требованиям). Анализ проводится не по «механическим» показателям, зависящим от выработанности (старости) прибора, климатических условий в лаборатории, а анализируется стабильный не зависящий от внешних факторов спектр в инфракрасной области. Экспрессность метода. Малое количество анализируемой пробы, для проведения анализа нужно всего 50-100 мг топлива.