Источник материала: Кузнецов А.И., Тимофеев Ф.В., Кузнецов А.А., Кормилицына В.Е. Учебно-справочное пособие. Нефтепродукты. в 2 ч. Часть 1. Классификация, номенклатура, нормативные требования к качеству. Изд. Ульяновский государственный университет, Ульяновск, 2018 г. 249 с.
Бензины — нефтяные топлива, используемые для поршневых двигателей с искровым зажиганием. Бензины представляют собой смесь углеводородов различного строения, преимущественно С4-С12. Бензины получают путем переработки нефти (газового конденсата) путем дистилляции (прямогонные бензины) и из продуктов вторичной переработки фракций прямой перегонки путем каталитического крекинга, каталитического риформинга.
Бензины автомобильные
Автомобильные бензины предназначены для использования, как в автомобилях, так и в другой технике, оснащенной бензиновыми двигателями.
Основной характеристикой автомобильных бензинов является детонационная стойкость, выражаемая в единицах октанового числа (ОЧ). В зависимости от уровня ОЧ устанавливаются марки автомобильных бензинов. Оценка уровня детонационной стойкости осуществляется двумя методами моторным и исследовательским. Для определения детонационной стойкости моторным методом используются методики испытаний по ГОСТ 511-82 «Топливо для двигателей. Моторный метод определения октанового числа», ГОСТ Р 52946-2008 «Нефтепродукты. Определение детонационных характеристик моторных и авиационных топлив. Моторный метод» или ЕН 25163-93 (ИСО 5163-90) «Моторные и авиационные топлива. Определение антидетонационных характеристик. Моторный метод». Для оценки детонационной характеристики автомобильных бензинов исследовательским методом применяют методики испытаний по ГОСТ 8226-82 «Топливо для двигателей. Исследовательский метод определения октанового числа», ГОСТ Р 52947-2008 «Нефтепродукты. Определение детонационных характеристик моторных топлив. Исследовательский метод» и ЕН 25164-93 (ИСО 5164-90) «Моторные топлива. Определение антидетонационных характеристик. Исследовательский метод».
Классификация автомобильных бензинов за рубежом, также предусматривает разделение бензинов по маркам, исходя из величины ОЧ. При этом наиболее распространенными обозначениями марок автомобильных бензинов иностранного производства являются: “Normal”; “Regular”; “Premium”; “Super”, уровень ОЧ которых соответственно – 80; 91; 95; 98 по ASTM D 2699 «Метод определения детонационных характеристик исследовательским методом».
Вплоть до 2003 года, основным нормативным документом, определявшим номенклатуру и уровень качества автомобильных бензинов, применяемых в качестве топлив для автомобильных и мотоциклетных двигателей и двигателей другого назначения, являлся ГОСТ 2084-77 «Бензины автомобильные. Технические требования». Требованиями данного стандарта были установлены следующие обозначения марок бензинов: А-72; А-76; АИ-91; АИ-93; АИ-95 (табл. 1).
Таблица 1
| Наименование показателя | Значение для марки | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| А-72 | А-76 | АИ-91 | АИ-93 | АИ-95 | ||||
| Неэтилированный | Этилированный | Неэтилированный | ||||||
октановое число: по моторному методу по исследовательскому методу |
≥ 72,0
не нормир. |
≥ 76,0
не нормир. |
≥ 76,0
не нормир. |
≥ 82,5
≥ 91,0 |
≥ 85,0
≥ 93,0 |
≥ 85,0
≥ 95,0 |
||
|
≤ 0,013 | ≤ 0,013 | ≤ 0,17 | ≤ 0,013 | ≤ 0,013 | ≤ 0,013 | ||
| 3. Фракционный состав:
температура начала перегонки бензина, °С, летнего |
≥ 35 | ≥ 30 | ||||||
| зимнего | не нормируется | |||||||
| 10% перегоняется при температуре, °С,
летнего |
≤ 70 | ≤ 70 | ≤ 70 | ≤ 70 | ≤ 70 | ≤ 75 | ||
| зимнего | ≤ 55 | ≤ 55 | ≤ 55 | ≤ 55 | ≤ 55 | ≤ 55 | ||
| 50% перегоняется при температуре, °С,
летнего зимнего |
≤ 115 | ≤ 115 | ≤ 115 | ≤ 115 | ≤ 115 | ≤ 120 | ||
| ≤ 100 | ≤ 100 | ≤ 100 | ≤ 100 | ≤ 100 | ≤ 105 | |||
| 90% перегоняется при температуре, °С,
летнего зимнего |
≤ 180 | |||||||
| ≤ 160 | ||||||||
| конец кипения бензина, °С,
летнего зимнего |
≤ 195
≤ 185 |
≤ 205
≤ 195 |
||||||
| доля остатка в колбе, % | ≤ 1,5 | |||||||
| остаток и потери, % | ≤ 4,0 | |||||||
| 4. Давление насыщенных паров, кПа (мм рт. ст.),летнегозимнего |
≤ 66,7 (500) | |||||||
| 66,7-93,3 (500-700) | ||||||||
| 5. Кислотность в мг/КОН на 100 см3 бензина | ≤ 3,0 | ≤ 1,0 | ≤ 3,0 | ≤ 0,8 | ≤ 2,0 | |||
| 6. Концентрация фактических смол, мг на 100 см3 бензинана месте производствана месте потребления |
≤ 5,0 | |||||||
| ≤ 10,0 | ||||||||
| 7. Индукционный период бензина на месте производства, мин | ≥ 600 | ≥ 1200 | ≥ 900 | ≥ 900 | ≥ 1200 | ≥ 900 | ||
| 8. Массовая доля серы, % | ≤ 0,10 | |||||||
| 9. Испытание на медной пластинке | выдерживает | |||||||
| 10. Содержание ВКЩ | отсутствие | |||||||
| 11. Содержание механических примесей и воды |
отсутствие | |||||||
| 12. Цвет | — | — | Желтый | — | — | — | ||
| 13. Плотность при 20 °С, кг/м3 | Не нормируется. Определение обязательно | |||||||
В настоящее время в Российской Федерации данный стандарт распространяется только на автомобильный бензин А-76 неэтилированный. Характеристики остальных марок бензинов по данному стандарту не соответствуют требованиям Технических регламентов. Однако, в связи с тем, что данный стандарт разрабатывался в СССР, в ряде сопредельных РФ государств, он является действующим и в настоящее время.
Обозначение марок: А-72 и А-76 показывало, что уровень октанового числа бензинов оценен моторным методом (ММ) и соответственно имеет значение 72 и 76 ед. ОЧ ММ. Введение в обозначение марок символа “И” подразумевает оценку ОЧ бензинов исследовательским методом (ИМ). В настоящее время, в связи с введением новых стандартов, по ГОСТ 2084-77 промышленностью вырабатывается только неэтилированный автомобильный бензин А-76.
Интеграция отечественной промышленности к требованиям мирового рынка нефтепродуктов и соответственно к требованиям по уровню качества нефтепродуктов вызвала необходимость в разработке новых технических требований, которые на период 1997 – 2011 гг., для автомобильных бензинов определял, удовлетворяющий требованиям к экологической безопасности Euro-II, введенный в действие в 1997 году – ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия».
Требованиями данных технических условий, в редакции 2007 года, было определено шесть марок бензинов: «Нормаль-80/2»; «Регуляр-92/2»; «Регуляр-92/3», «Премиум-95/3»; «Премиум-95/4» и «Супер-98/4». Где, первые цифровые обозначения в марке бензина соответствовали уровню ОЧ бензинов по исследовательскому методу, цифровые обозначения через дробь соответствовали экологическим классам автомобильной техники, для применения в которых предназначались бензины, например – «Премиум-95/4». Автомобильный бензин с уровнем детонационной стойкости не менее
95 единиц ОЧ по исследовательскому методу, предназначался для эксплуатации в бензиновых двигателях с искровым зажиганием автомобилей класса ЕВРО-4. Изменения в сфере технического регулирования требований к автомобильным бензинам, привели с 2011 года к сокращению марок автомобильных бензинов, до 2 – «Нормаль-80» и «Регуляр-92», приведенных в основном к требованиям, установленным ТР РФ.
Особенности производства, применения и ряда характеристик уровня качества бензинов предполагают их более тщательную детализацию по сортам.
Так, требованиями ГОСТ 2084-77, предусматривается выпуск двух видов бензинов – летнего и зимнего, особенности физико-химического состава которых, предполагают их применение соответственно: летнего – для всех климатических районов, кроме северных и северо-восточных, в период с 1 апреля до 1 октября и в южных районах в течение всех сезонов; зимнего – в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах и остальных районах с 1 октября до 1 апреля.
Определение климатических зон применения бензинов, осуществляется по ГОСТ 16350-80 «Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей».
В требованиях ГОСТ Р 51105-97 с изм. 1-6 (табл. 2, 3), также предусмотрено разделение автомобильных бензинов, в зависимости от их физико-химических свойств, на пять классов по уровню испаряемости. Уровень испаряемости определяет условия применения автомобильных бензинов в различных климатических районах.
Распределение классов автомобильных бензинов по районам применения:
1 класс – для района II9 (климат – умеренно теплый с мягкой зимой) с 1 апреля по 1 октября;
2 класс – для районов II4 (климат – умеренно холодный) и II5 (климат – умеренный) с 1 апреля по 1 октября;
3 класс – для районов I1 (климат – очень холодный) и I2 (климат – холодный) с 1 апреля по 1 октября и для района II9 (климат – умеренно теплый с мягкой зимой) с 1 октября по 1 апреля;
4 класс – для районов II4 (климат – умеренно холодный) и II5 (климат – умеренный) с 1 октября по 1 апреля;
5 класс – для районов I1 (климат – очень холодный) и I2 (климат – холодный) с 1 октября по 1 апреля.
Таблица 2
| Наименование показателя | Норма для марки | Метод испытания | |
|---|---|---|---|
| Нормаль-80 | Регуляр-92 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 Октановое число
по моторному методу по исследовательскому методу |
≥ 76,0
≥ 80,0 |
≥ 83,0
≥ 92,0 |
ГОСТ Р 52946
ГОСТ 511 ГОСТ Р 52947 ГОСТ 8226 |
| 2 Концентрация свинца, мг/дм3 | отсутствие | ГОСТ Р ЕН 237
ГОСТ 28828 ГОСТ Р 51942 |
|
| 3 Концентрация марганца, мг/дм3 | отсутствие | ГОСТ Р 51925 | |
| 4 Концентрация фактических смол, мг/100 см3 бензина | ≤ 5,0 | ГОСТ 1567 | |
| 5 Индукционный период бензина, мин | ≥ 360 | ГОСТ 4039
ГОСТ Р 52068 ГОСТ Р ЕН ИСО 7536 |
|
| 6 Концентрация серы, мг/кг
Класс 2 |
≤ 500,0 | ГОСТ 19121,
ГОСТ Р 51947 |
|
| Класс 3 | ≤ 150,0 | ГОСТ Р 52660
ГОСТ Р ЕН ИСО 20846, ГОСТ 19121, ГОСТ Р 51859 |
|
| Класс 4 | ≤ 50,0 | ГОСТ Р 52660
ГОСТ Р ЕН ИСО 20846, ГОСТ Р 51859, ГОСТ Р ЕН ИСО 14596 |
|
| Класс 5 | ≤ 10,0 | ГОСТ Р 52660
ГОСТ Р ЕН ИСО 20846, ГОСТ Р 51859 |
|
| 7 Объемная доля бензола, %
Класс 2 Класс 3, 4, 5 |
≤ 5,0
≤ 1,0 |
ГОСТ Р 52714
ГОСТ 29040 ГОСТ Р ЕН 12177 |
|
| 8 Объемная доля углеводородов, %
Класс 2 |
не определяется | ГОСТ Р 52714
ГОСТ Р 52063 |
|
| Класс 3
— олефиновых — ароматических |
≤ 18
≤ 42 |
||
| Классы 4, 5
— олефиновых — ароматических |
≤ 18
≤ 35 |
||
| 9 Массовая доля кислорода, %
Класс 2 Классы 3, 4, 5 |
Не определяется
≤ 2,7 |
ГОСТ Р ЕН 13132
ГОСТ Р 52256 ГОСТ Р ЕН1601 |
|
| 10 Объемная доля оксигенатов, %
Класс 2 Классы 3, 4, 5 — метанола — этанола — изопропилового спирта — изобутилового спирта — третбутилового спирта — эфиров (С5 и выше) — других оксигенатов |
не определяется
отсутствие ≤ 5,0 ≤ 10,0 ≤ 10,0 ≤ 7,0 ≤ 15,0 ≤ 10,0 |
ГОСТ Р ЕН 13132
ГОСТ Р ЕН 1601 ГОСТ Р 52256 |
|
| 11 Испытание на медной пластинке |
Класс 1 | ГОСТ 6321 | |
| 12 Внешний вид | чистый, прозрачный | ГОСТ Р 51105-97 | |
| 13 Плотность при 15 °С, кг/м3 | 725-780 | ГОСТ Р 51069
ГОСТ Р ИСО 3675 |
|
| 14 Концентрация железа, г/дм3, не более |
отсутствие | ГОСТ Р 52530 | |
| 15 Объемная доля монометиланилина, %,
Класс 2 Классы 3, 4 Класс 5 |
≤ 1,3
≤ 1,0 отсутствие |
ГОСТ Р 54323 | |
Таблица 3
| Наименование показателя | Методы испытаний | |||||||||
| А | В | С и С1 | D и D1 | E и E1 | F и F1 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
| 1 Давление насыщенных паров (ДНП), кПа:
не менее. не более. |
45,0
60,0 |
45,0
70,0 |
50,0
80,0 |
60,0
90,0 |
65,0
95,0 |
70,0
100,0 |
ГОСТ 1756 или
ГОСТ Р ЕН 13016-1 |
|||
| 2 Фракционный состав
Объем испарившегося бензина, %, при температуре: |
ГОСТ 2177 метод А | |||||||||
| 70 °С (И 70) | 15 — 48 | 15 — 50 | ||||||||
| 100 °С (И 100) | 40 — 70 | |||||||||
| 150 °С (И 150) | ≥ 75 | |||||||||
| Конец кипения, 0С | ≤ 215 | |||||||||
| Остаток в колбе, %
(по объему) |
≤ 2,0 | |||||||||
| 3 Максимальный индекс паровой пробки (ИПП) | С1 | D1 | E1 | F1 | ||||||
| ИПП = 10 ДНП + 7 (И 70) | 1050 | 1150 | 1200 | 1250 | ||||||
| Индекс паровой пробки (ИПП) для классов А, В, С, D, E и F не нормируется | ||||||||||
Мировая тенденция повышения требований к экологической безопасности применения топлив, выразившаяся в разработке Европейским союзом очередной концепции безопасности – «Euro-III», привела к разработке в
2002 году нового Российского стандарта (ГОСТ Р 51866-2002 «Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия»), учитывающего ее основные положения. Стандартом предъявлялись требования автомобильным бензинам марок «Регуляр Евро-92», «Премиум Евро-95» и «Супер Евро-98». Изменением к стандарту, исключены требования к автомобильному бензину «Регуляр Евро-92». Требования, к показателям качества автомобильных бензинов: «Премиум Евро-95» и «Супер Евро-98», установленные в ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-2004) с изм. 1-4, приведены в таблицах 4, 5.
Таблица 4
| Наименование показателя | Значения для марки | Метод испытания | |
|---|---|---|---|
| Премиум
Евро-95 |
Супер
Евро-98 |
||
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 Октановое число:
по исследовательскому по моторному методу |
≥ 95,0
≥ 85,0 |
≥ 98,0
≥ 88,0 |
ГОСТ Р 52947 ГОСТ 8626ГОСТ Р 52946 ГОСТ 511 |
| 2 Концентрация свинца, мг/дм3 | отсутствие | ГОСТ Р ЕН 237
ГОСТ Р 51942 |
|
| 3 Плотность при 15 °С, кг/м3 | 720-775 | 720-775 | ГОСТ Р 51069
ГОСТ Р ИСО 3675 |
| 4 Концентрация серы, мг/кг:
I вид II вид III вид |
≤ 150
≤ 50 ≤ 10 |
ГОСТ Р 52660
ГОСТ Р ЕН ИСО 20846 |
|
| 5 Устойчивость к окислению, мин | ≥ 360 | ЕН-237-96 | |
| 6 Концентрация смол, промытых растворителем, мг на 100 см3 бензина |
≤ 5 | ГОСТ 1567 | |
| 7 Коррозия медной пластинки (3 ч при 50 °С), единицы по шкале |
Класс 1 | ГОСТ 6321 | |
| 8 Внешний вид | Прозрачный и чистый | Визуальная проверка | |
9 Объемная доля углеводородов, %:
I вид II вид III вид |
≤ 18,0
≤ 42,0 ≤ 35,0 ≤ 35,0 |
ГОСТ Р 52063
ГОСТ Р 52714 (Б) |
|
| 10 Объемная доля бензола, % | ≤ 1,0 | ГОСТ 29040
ГОСТ Р 52714 (Б) ГОСТ Р ЕН 12177 |
|
| 11 Массовая доля кислорода, % | ≤ 2,7 | ГОСТ Р ЕН 1601
ГОСТ Р ЕН 13132 ГОСТ Р 52256 |
|
12 Объемная доля оксигенатов, %:
|
отсутствие
≤ 5 ≤ 10 ≤ 10 ≤ 7 ≤ 15 ≤ 10 |
ГОСТ Р ЕН 1601
ГОСТ Р ЕН 13132 ГОСТ Р 52256 |
|
Таблица 5
| Наименование показателя | Значение для класса | Метод спытания | ||||||
| А | В | С и С1 | D и D1 | E и E1 | F и F1 | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
не менее не более |
45,0
60,0 |
45,0
70,0 |
50,0
80,0 |
60,0
90,0 |
65,0
95,0 |
70,0
100,0 |
ГОСТ 1756 ГОСТ 28781 | |
70 0С (И70) 100 0С (И100) 150 0С (И150) конец кипения, 0С остаток в колбе, % (по объему) |
20,0-48,0
46,0-71,0 ≥ 75,0 ≤ 210 ≤ 2 |
20,0-48,0
46,0-71,0 ≥ 75,0 ≤ 210 ≤ 2 |
22,0-50,0
46,0-71,0 ≥ 75,0 ≤ 210 ≤ 2 |
22,0-50,0
46,0-71,0 ≥ 75,0 ≤ 210 ≤ 2 |
22,0-50,0
46,0-71,0 ≥ 75,0 ≤ 210 ≤ 2 |
22,0-50,0
46,0-71,0 ≥ 75,0 ≤ 210 ≤ 2 |
ГОСТ 2177 | |
ИПП=10ДНП+7(И70) |
– | – | 1050 | 1150 | 1200 | 1250 | НД | |
| Примечание: Для бензинов классов: А, В, С, D, E и F индекс паровой пробки не нормируется | ||||||||
Аналогично ранее рассмотренным нормативным документам, цифровые символы в наименовании марок бензинов, означают уровень октанового числа определенного по исследовательскому методу.
С введением в действие Технического регламента, а в последствие и ТР ТС 013/2011, для обязательного подтверждения соответствия автомобильных бензинов установленным требованиям, определен ряд обязательных показателей, определяемых при проведении соответствующих процедур, нормы установленные регламентом для данных показателей приведены в таблице 6. Данные нормы подразделяют автомобильные бензины на 4 группы, при этом классификация на группы произведена по содержанию серы в автомобильных бензинах (класс 2 – до 500 мг серы на 1 кг бензина, класс 3 – до 150 мг/кг, класс 4 – до 50 мг/кг, класс 5 – 10 мг/кг).
Таблица 6
| Характеристики автомобильного бензина | Единица измерения | Нормы в отношении экологического класса | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| К 2 | К 3 | К 4 | К 5 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
|
мг/кг | ≤ 500 | ≤ 150 | ≤ 50 | ≤ 10 | ||
|
% | ≤ 5 | ≤ 1 | ||||
|
% | — | ≤ 2,7 | ||||
| 4.Объемная доля углеводородов, не более
— ароматических — олефиновых |
% | ||||||
| —
— |
42
18 |
35
18 |
35
18 |
||||
| 5.Октановое число
по исследовательскому методу по моторному методу |
≥ 80
≥ 76 |
||||||
| 6. Давление насыщенных паров: | кПа | 35-80 | |||||
| — летний период | |||||||
| — зимний период | 35-100 | ||||||
| 7. Концентрация железа, | мг/дм3 | отсутствие | |||||
| 8. Концентрация марганца, | мг/дм3 | отсутствие | |||||
| 9. Концентрация свинца, | мг/дм3 | отсутствие* | |||||
| 10. Объемная доля
монометиланилина, %, |
≤ 1,3 | ≤ 1,0 | ≤ 1,0 | отс. | |||
| 11. Объемная доля оксигенатов, не более
— метанола — этанола — изопропанола — третбутанола — изобутанола — эфиров, содержащих 5 или более атомов углерода в молекуле — других оксигенатов (с температурой конца кипения не выше 210 °С) |
% | —
— — — — — — |
отс.*
≤ 5 ≤ 10 ≤ 7 ≤ 10 ≤ 15 ≤ 10 |
отс.*
≤ 5 ≤ 10 ≤ 7 ≤ 10 ≤ 15 ≤ 10 |
отс.*
≤ 5 ≤ 10 ≤ 7 ≤ 10 ≤ 15 ≤ 10 |
||
| Примечание: * – для Российской Федерации | |||||||
Особенности технологий производства, в том числе связанные с необходимостью повышения уровня экологической безопасности применения топлив, использованием присадок различного функционального предназначения (антидетонационных, антиокислительных, моющих и т.д.) привели к расширению ассортимента автомобильных бензинов за счет выработки их по различным техническим условиям, стандартам организаций.
Ранее при производстве автомобильных бензинов, для повышения уровня их детонационной стойкости наиболее часто использовалась антидетонационная присадка на основе тетраэтилсвинца (этиловой жидкости). Высокий уровень экологической опасности данной присадки привел в настоящее время, к практически полному ее запрету и соответственно снятию с производства этилированных бензинов. Отказ от производства этилированных бензинов связан также с тем, что выпускаемая автомобильная техника, в первую очередь легковые машины зарубежных марок и современные отечественные автомобили, оборудованы нестойкими к тетраэтилсвинцу (разрушающимися вследствие воздействия) катализаторами, предназначенными для снижения эмиссии вредных компонентов отработавших газов.
В качестве альтернативной замены этилсодержащих присадок, в период 2000-2005 гг., применялись присадки на основе соединений марганца и железа. Процентное содержание таких присадок в составе бензинов ограничено в соответствующих нормативных документах, где предусмотрено их использование. Требованиями ТР ТС 013/2011, применение на территории Российской Федерации автомобильных бензинов содержащих металлсодержащие высокооктановые добавки запрещено. В настоящее время в качестве присадок для улучшения антидетонационных характеристик бензинов в основном используются продукты органического синтеза. Наиболее распространенными являются: метил-трет-бутиловый эфир; монометиланилин технический; абсорбент осветленный стабилизированный. Также в качестве добавок используются смолы пиролиза (С5 – С9) и комплексные добавки, сочетающие в своем составе ряд компонентов.