Πώς παράγεται η βενζίνη; Τι είναι οι βαθμολογίες οκτανίου;

Η βενζίνη αποτελείται από ένα πολύπλοκο μείγμα υδρογονάνθρακες. Τα περισσότερα από αυτά είναι αλκάνια με 4-10 άτομα άνθρακα ανά μόριο. Μικρότερα ποσά αρωματικές ενώσεις είναι παρώντες. Αλκένια και αλκύνια μπορεί επίσης να υπάρχουν στη βενζίνη.

Η βενζίνη παράγεται συνήθως από το κλασματική απόσταξη του πετρέλαιο, επίσης γνωστό ως αργό πετρέλαιο (παράγεται επίσης από άνθρακα και σχιστόλιθο). Το αργό πετρέλαιο διαχωρίζεται σύμφωνα με διαφορετικά σημεία βρασμού σε κλάσματα. Αυτή η διαδικασία κλασματικής απόσταξης αποδίδει περίπου 250 mL βενζίνης ευθείας λειτουργίας για κάθε λίτρο αργού πετρελαίου. Η απόδοση της βενζίνης μπορεί να διπλασιαστεί μετατρέποντας κλάσματα υψηλότερου ή χαμηλότερου σημείου βρασμού σε υδρογονάνθρακες στην περιοχή βενζίνης. Δύο από τις κύριες διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση αυτής της μετατροπής είναι η ρωγμή και ο ισομερισμός.

Σε ρωγμές, κλάσματα υψηλού μοριακού βάρους και καταλύτες θερμαίνονται στο σημείο που σπάζουν οι δεσμοί άνθρακα-άνθρακα Τα προϊόντα της αντίδρασης περιλαμβάνουν αλκένια και αλκάνια χαμηλότερου μοριακού βάρους από αυτά που υπήρχαν στο αρχικό κλάσμα. Τα αλκάνια από την αντίδραση θραύσης προστίθενται στην ευθεία βενζίνη για αύξηση της απόδοσης της βενζίνης από το αργό πετρέλαιο. Ένα παράδειγμα αντίδρασης πυρόλυσης είναι:

αλκανο Γ₁₃Η₂₈ (l) → αλκάνιο C₈Η₁₈ (λ) + αλκένιο C₂Η₄ (ζ) + αλκένιο C₃Η₆ (σολ)

Στο διαδικασία ισομερισμού, τα αλκάνια ευθείας αλυσίδας μετατρέπονται σε διακλαδισμένη αλυσίδα ισομερή, που καίγονται πιο αποτελεσματικά. Για παράδειγμα, το πεντάνιο και ένας καταλύτης μπορούν να αντιδράσουν για να δώσουν 2-μεθυλοβουτάνιο και 2,2-διμεθυλοπροπάνιο. Επίσης, συμβαίνει κάποιος ισομερισμός κατά τη διαδικασία πυρόλυσης, γεγονός που αυξάνει την ποιότητα της βενζίνης.

Στους κινητήρες εσωτερικής καύσης, τα συμπιεσμένα μίγματα βενζίνης-αέρα έχουν την τάση να αναφλέγονται πρόωρα και όχι να καίγονται ομαλά. Αυτό δημιουργεί κινητήρα χτύπημα, ένας χαρακτηριστικός ήχος κροταλίας ή ping σε έναν ή περισσότερους κυλίνδρους. ο αριθμός οκτανίου της βενζίνης είναι ένα μέτρο της αντίστασης του στο χτύπημα. Ο αριθμός οκτανίου προσδιορίζεται συγκρίνοντας τα χαρακτηριστικά της βενζίνης με το ισοοκτάνιο (2,2,4-τριμεθυλοπεντάνιο) και επτάνιο. Στο Isooctane εκχωρείται αριθμός οκτανίων 100. Είναι μια πολύ διακλαδισμένη ένωση που καίει ομαλά, με λίγο χτύπημα. Από την άλλη πλευρά, το επτάνιο έχει μηδενική βαθμολογία οκτανίου. Είναι μια μη διακλαδωμένη ένωση και χτυπάει άσχημα.

Η βενζίνη ευθείας λειτουργίας έχει αριθμό οκτανίων περίπου 70. Με άλλα λόγια, η ευθεία βενζίνη έχει τις ίδιες ιδιότητες χτυπήματος με ένα μείγμα 70% ισοοκτανίου και 30% επτανίου. Η ρωγμή, ο ισομερισμός και άλλες διεργασίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αύξηση του οκτανίου βαθμολογία βενζίνης έως περίπου 90. Μπορούν να προστεθούν παράγοντες κατά του χτυπήματος για να αυξηθεί περαιτέρω η οκτάνη. Ο τετρααιθυλ μόλυβδος, Pb (C2H5) 4, ήταν ένας τέτοιος παράγοντας, ο οποίος προστέθηκε σε αέριο με ρυθμό έως 2,4 γραμμάρια ανά γαλόνι βενζίνης. Η μετάβαση σε αμόλυβδη βενζίνη απαιτούσε την προσθήκη ακριβότερων ενώσεων, όπως αρωματικών και αλκανίων υψηλής διακλαδώσεως, για τη διατήρηση υψηλού αριθμού οκτανίων.

Οι αντλίες βενζίνης συνήθως τοποθετούν αριθμούς οκτανίων ως μέσο όρο δύο διαφορετικών τιμών. Συχνά μπορεί να δείτε την οκτάνη βαθμολογία αναφέρεται ως (R + M) / 2. Μία τιμή είναι το αριθμός οκτανίων έρευνας (RON), το οποίο καθορίζεται με δοκιμαστικό κινητήρα σε χαμηλή ταχύτητα 600 σ.α.λ. Η άλλη τιμή είναι το αριθμός οκτανίου κινητήρα (MON), το οποίο καθορίζεται με δοκιμαστικό κινητήρα σε υψηλότερη ταχύτητα 900 σ.α.λ. Εάν, για παράδειγμα, μια βενζίνη έχει RON 98 και MON 90, τότε ο καταχωρημένος αριθμός οκτανίου θα είναι ο μέσος όρος των δύο τιμών ή 94.

Η βενζίνη με υψηλό οκτάνιο δεν ξεπερνά την κανονική βενζίνη οκτανίου για την αποτροπή σχηματισμού εναποθέσεων κινητήρα, την αφαίρεσή τους ή τον καθαρισμό του κινητήρα. Ωστόσο, τα σύγχρονα καύσιμα υψηλού οκτανίου ενδέχεται να περιέχουν πρόσθετα απορρυπαντικά για την προστασία των κινητήρων υψηλής συμπίεσης. Οι καταναλωτές πρέπει να επιλέξουν τη χαμηλότερη ποιότητα οκτανίου στην οποία λειτουργεί ο κινητήρας του αυτοκινήτου χωρίς να χτυπήσουν. Το περιστασιακό ελαφρύ χτύπημα ή το pinging δεν θα βλάψει τον κινητήρα και δεν υποδηλώνει την ανάγκη για υψηλότερο οκτάνιο. Από την άλλη πλευρά, ένα βαρύ ή επίμονο χτύπημα μπορεί να προκαλέσει ζημιά στον κινητήρα.

• Αμερικανικό Ινστιτούτο Πετρελαίου - Το API αντιπροσωπεύει τη βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου των ΗΠΑ.
• Συχνές ερωτήσεις για βενζίνη αυτοκινήτων - Αυτό είναι το πολύ καλά αναφερόμενο άρθρο του Bruce Hamilton, το οποίο μετατράπηκε σε HTML από τον Kyle Hamar.
• Συχνές ερωτήσεις για βενζίνη Μέρος 1 - Αφετηρία για τις αναλυτικές ερωτήσεις για τη βενζίνη Bruce Hamilton (Industrial Research Limited).
• Συχνές ερωτήσεις για βενζίνη - Παρέχονται λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με τις οκτάνες.
• HowStuffWorks: Πώς λειτουργούν οι μηχανές αυτοκινήτων - Εάν δεν γνωρίζετε πώς λειτουργεί, αυτό είναι το άρθρο για εσάς! Τα γραφικά είναι ωραία, αλλά είναι επίσης διαθέσιμη μια εκτυπώσιμη έκδοση του άρθρου.
• HowStuffWorks: Τι σημαίνει το Octane; - Αυτή είναι η απάντηση του Marshall Brain στην ερώτηση.