Октановое число бензина – что это такое

Что показывает октановое число, для чего оно нужно?

Октановое число – химический термин, определяющий качество бензина, а значит, и его цену. Маркировка бензина определяется именно этой цифрой, измеряющей устойчивость топлива по отношению к детонации.

Хороший качественный бензин сгорает в цилиндре двигателя автомобиля, выделяя энергию, необходимую для его работы. Такой процесс идет с невысокой скоростью и не опасен ни для автомобиля, ни для окружающей среды.

Если же скорость реакции увеличивается, горение переходит во взрыв. Называется это детонацией. Мощность двигателя понижается, раздается неприятный шум, виден черный дым из глушителя. Двигатель при этом быстрее изнашивается, расход топлива увеличивается.

Причина взрыва – превышенное содержание в парах бензина вредных веществ — гидропероксидов ROOH. Если их слишком много, то происходит быстрая цепная реакция их распада с большим выбросом энергии.

Еще в прошлом веке была проведена классификация смесей по их детонационным свойствам, с присвоением каждой числа от 0 до 100.

Самым плохим топливом выбрали смесь воздуха и паров гептана, которая почти мгновенно взрывается при сжатии. Ей соответствует октановое число 0. Изооктан практически никогда не детонирует, и для него значение приняли за 100.

При испытаниях бензина готовится смесь топлива с нулевой маркировкой и изооктана, равная ему по своим детонационным свойствам. Процент использованного изооктана будет равен значению октанового числа. Можно изготовить топливо с превышением октанового числа выше 100, если добавить в смесь жидкость, еще менее взрывоопасную, чем изооктан.

Есть различные методы определения октанового числа. Моторным способом изучают, как двигатель работает при повышенных нагрузках, таких как движение по скоростной автомагистрали. Другой способ – исследовательский – моделирует движение по городу, на невысоких скоростях и с остановками.

Если качество топлива определено этим способом, оно маркируется буквой «И», например АИ-98. Если буква «И» не используется, — марка бензина определена моторным методом.

Простая перегонка нефти не позволяет получить качественный высокооктановый бензин, и конечно, в наше время она практически не используется. Есть два способа повышения устойчивости бензина к детонации: увеличить процентное содержание в бензине менее взрывоопасных соединений или ввести в его состав специальные добавки.

Современный способ переработки, позволяющий улучшить качество бензина, называется крекинг. Термический крекинг – это нагрев нефти с применением усиленного давления (в несколько раз выше атмосферного). При этом происходит химическая реакция расщепления тяжелых углеводородов, и октановое число повышается до 70.

Каталитический крекинг – химическая реакция с алюмосиликатным катализатором. Этот способ более эффективен, и позволяет повысить октановое число до 80. Метод риформинга, проводящийся с использованием катализаторов, содержащих платину, повышает присутствие ароматических углеводородов и позволяет довести октановое число до 86.

Когда в бензин добавляют другие высокооктановые соединения (кумол С6Н5СН(СН3)2, алкилат, метил-трет-бутиловый эфир СН3–О–С(СН3)3) или вещества-антидетонаторы (например, смесь тетраэтилсвинца с этилбромидом), это тоже повышает октановое число без изменения эксплуатационных характеристик.

Важность проблемы повышения качества топлива можно увидеть на исторических примерах. Во Второй мировой войне исход многих сражений зависел от боевой техники: самолетов, танков, артиллерийских орудий, работающих на бензиновых двигателях.

Фашистская Германия испытывала постоянный недостаток топлива. Но и по качеству авиационный бензин, используемый немцами, был невысок, тогда как союзники антигитлеровской коалиции пользовались бензином с октановым числом более ста. Это позволило на 20-30% увеличить дальность полетов, на 10-12% высоту полета и скорость самолетов, а также уменьшить расход топлива.

В Соединенных Штатах история разработки технологии массового производства бензина высокой маркировки неразрывно связана с именем инженера-нефтехимика Гудри, внесшего революционные изменения в технологию переработки нефти.

Прежде в качестве катализатора использовалась природная глина, а Гудри разработал ее синтетический аналог. Предложенные им методы позволили перевести высокооктановый бензин из разряда дефицитных дорогих материалов в продукт массового производства. В честь технологического прорыва, совершенного Гудри, получили свое название многие термины, вошедшие в учебники по нефтехимии.