Азбука октановых чисел

Часть 2

Первая часть размещена здесь: https://www.mechanika.ru/blog/avtorskie-stati/avtorskie-stati_124.html.

А вы помните путаницу?

Итак, для маркировки октанового числа бензина по исследовательскому методу используются две буквы АИ. Но не так давно на некоторых АЗС встречались надписи А-80 и А-92. И тут же рядом на щите АИ-95. Что за путаница? Ведь все эти числа означают «исследовательское» октановое число RON, а вовсе не «моторное» MON.

Да, путаница с буквой «И» была. Дело в том, что в СССР действовали Технические Условия ТУ 38.001165-87 на экспорт бензина. Октановые числа в них были указаны по исследовательскому методу RON. Но для маркировки применяли букву А (автомобильный) – как «за бугром».

Эти ТУ регламентировали три марки топлива – А-80, А-92 и А-96. В какой-то момент эти бензины пошли на отечественный рынок. Но в накладных писали экспортную маркировку! «Восьмидесятый» бензин именовался А-80. А «девяносто второй» – А-92. Потом обозначения изменили согласно национальным стандартам, и эти бензины превратились в АИ-80 и АИ-92 соответственно. Выпуск А-96 прекратили, а его место занял АИ-95. Такая вот история. А мы вернемся к октановой азбуке.

Октановое число и технология

Все знают, что бензин – это смесь углеводородных соединений. Однако, несмотря на одинаковые «кирпичики», бензины бывают разные. Отличия бензинов друг от друга начинаются еще со скважины, с нефтяного месторождения.

Нефть нефти рознь. Одна богата циклопарафинами, другая – ароматическими углеводородами. Бывают нефти сернистые и малосернистые. А влияние той же «ароматики» и серы на свойства моторных топлив огромно.

Свою лепту вносит технология получения бензина. Начнем с того, что бензин можно получать первичной и (или) вторичной переработкой. К первичной относится прямая перегонка нефти с разделением по температурам кипения фракций (мазут, газойль, керосин, лигроин, бензин). Однако выход бензина здесь будет невелик – порядка 20%, а его качество оставит желать лучшего. Так, октановое число этого продукта не превысит 50 MON («моторных» единиц).

Вторичная переработка основана на разложении углеводородов на более летучие вещества. Хрестоматийным примером является крекинг – термический либо каталитический.

Термический крекинг основан на расщеплении тяжелых фракций (например, мазута) под действием высоких температур. Бензин, получаемый в результате этого процесса, содержит больше ненасыщенных углеводородов, нежели прямогонный «собрат», и имеет большее октановое число. Однако ненасыщенные углеводороды склонны к окислению, вызывающему осмоление бензина и образование отложений при хранении. Чтобы избежать этого, в продукт добавляют специальные антиокислители.

Каталитический крекинг, как и следует из названия, проводится в присутствии катализаторов. В отличие от термического крекинга, к реакциям расщепления здесь добавляются процессы образования разветвленных углеводородов, существенно повышающих октановое число. А вот ненасыщенных углеводородов при каталитическом крекинге образуется меньше, следовательно, такой бензин более устойчив при хранении.

К вторичным процессам относят и каталитический риформинг. Он заключается в нагревании бензина в присутствии платинового катализатора, – при этом происходят реакции превращения парафинов в ароматические углеводороды, существенно повышающие октановое число конечного продукта. Кстати, бензин риформинга получается малосернистым.

Но это еще не все – в производстве товарных марок топлива широко используется метод смешения прямогонных бензинов с продуктами вторичных процессов и специальными присадками.

Итак, разные природные месторождения, разные технологические процессы, разное оборудование… Не удивительно, что бензины одной и той же марки от разных производителей отличаются друг от друга. Плохо ли это? Нет, если они удовлетворяют требованиям стандартов. В том числе и по октановому числу.

Октановое число и присадки

Для повышения детонационной стойкости на нефтеперерабатывающих заводах в бензины вводят специальные присадки. К ним предъявляют жесткие экологические требования – например, из технологии изгнаны ядовитые этиловые жидкости (антидетонаторы, содержащие свинец). Иными словами, этилированный бензин на нашем рынке недопустим.

В качестве замены присадок со свинцом применяют кислородосодержащие соединения: спирты и эфиры. Например метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Кроме того, используют азотсодержащие ароматические соединения: амины (АДА), ксилидины, а также антидетонационные присадки на основе марганца и железа – но в безопасных дозах, о чем мы еще скажем.

Любопытно, что каждая присадка изменяет детонационную стойкость бензина по-своему. Например, запрещенный тетраэтилсвинец существенно уменьшает чувствительность, сближая «исследовательское» и «моторное» октановые числа.

Что касается МТБЭ, то он привносит в топливо высокооктановую составляющую. Все просто: этот эфир выкипает при 55° C, т.е. находится в головной фракции топлива, а потому улучшает антидетонационные свойства легкокипящих составляющих бензина. Иными словами, он обеспечивает высокое фронтальное октановое число – именно это обусловливает его широкое применение. Однако МТБЭ имеет невысокую теплоту сгорания, и его содержание в бензине ограничивается.

Присадки на основе марганца или упоминавшаяся АДА относятся к высококипящим и повышают октановое число «хвостовых» фракций бензина.

Надо сказать, что металлосодержащие присадки усиленно критикуются в прессе и в социальных сетях. И поделом. Их избыток чрезвычайно вреден для двигателя. Это оборачивается, в частности, шунтированием свечей, когда продукты окисления металла выстраивают «мостик» между электродами.

Но мы намеренно подчеркиваем – вредны не присадки как таковые, а их избыток. Это как лекарство: малые дозы лечат, а большие – калечат. И если иному «бодяжнику» пришло в голову «повысить октан» лошадиной дозой металлосодержащего препарата, при чем тут присадка как таковая? Разве в пересоленном супе виновата соль? Нет, только шеф-повар!

Что такое качественный бензин?

Ну, это же «дважды два», – воскликнет читатель и начнет сыпать терминами «высокооктановый», «высокосортный», «чистый», искренне считая их синонимами понятия «качественный».

Резонно спросить: а что, бензин АИ‑92 не может быть качественным? Или высокооктановый АИ‑98 не бывает грязным?

Да и расхожее выражение «высокосортный бензин» требует уточнения. Если подходить формально, сортность – это характеристика авиационных бензинов. Она показывает, как будет вести себя двигатель, выдавая нужную мощность на богатой смеси, – например, при взлете. Чем выше сортность, тем меньше вероятность детонации на экстремальных режимах. Например, марку авиационного бензина Б‑95/130 следует расшифровывать так. В числителе октановое число по моторному методу (именно моторному!), в знаменателе – сортность.

А вот для автомобильных бензинов сортность никак не нормируется. Поэтому утверждать, что АИ‑98 является высокосортным, а, положим, АИ‑92 – низкосортным, неверно. Нет у этих бензинов такого показателя – «сортность», «сорт»…

Так что же такое качество бензина? Думаем, не ошибемся, если скажем: это соответствие требованиям, записанным в нормативной документации.

А рождаются эти требования из реалий автомобильного парка. Иными словами, каков автомобиль, таков и бензин. Так принято во всем мире, и наша страна не исключение. Хотим мы этого или не хотим, но громадная часть российского автопарка была создана под бензины А-76 и АИ‑80. Поэтому заливать в баки ГАЗ‑53 современный АИ‑95 – все равно что топить печь ассигнациями: можно, конечно, но зачем? Эти грузовики должны работать если не на бензине АИ‑80 (его уже не найти), то на АИ-92. Но в любом случае на качественном, отвечающим требованиям двигателя.

А иномарка, созданная под АИ‑98, должна работать на качественном АИ‑98. И если ее владелец заявит: «мне нужен более качественный бензин, чем грузовику», мы ему не поверим. Как не поверим жителю Экваториальной Африки, если тот начнет доказывать: «Эта меховая куртка не качественная – я в ней потею…». Парень, у тебя 48 градусов в тени! Надень качественную легкую рубашку! А качество меховых курток мы обсудим с жителем Аляски.

А теперь выводы. Во-первых, АИ‑92 может быть «качественнее», чем АИ‑98, если первый получен с соблюдением технологии, а последний – с ее нарушениями. Во-вторых, каждому мотору – своя куртка, простите, свой бензин со своим октановым числом.

В следующий раз мы продолжим топливную тему.

Юрий Буцкий

Памяти моего учителя Вячеслава Евгеньевича Емельянова, доктора технических наук, профессора, заведующего отделом ВНИИ НП (1942–2015)