V roce 1859 Edwin Drake a. E. B. Bowditch v Seneca Oil Company vrtané první komerční ropný vrt ve Spojených Státech v Titusville, Pennsylvania. Studna produkovala asi 400 galonů ropy, méně než deset barelů denně. Brzy, podobně jako wells celé západní Pensylvánii bylo poskytování ropy na petrolej výroby, které bylo potřeba paliva národ je pouliční osvětlení a domu lampy. Lehčí varná složka, benzín, byla vyřazena, protože neměla žádný trh. Existují historické zprávy, že“ odpadní “ benzín, který byl vyhozen do řek, někdy vzplál. V roce 1892 byly vyvinuty první benzínové motory pro automobily i traktory: to brzy poskytlo trh pro kdysi zbytečnou látku, benzín.
dnes je benzín nejdůležitějším produktem typické ropné rafinerie: Celý rafinérský proces je navržen tak, aby maximalizoval jeho výrobu. Benzín je komplexní směs molekul s rozsahem varu 40-200°C(104-392°F). K výrobě různých stupňů dochází ke smíchání mnoha rafinérských složek, z nichž každá podporuje specifické vlastnosti paliva, jako je požadované oktanové číslo, těkavost, a minimalizace ložisek motoru.
oktanová kvalita
nejdůležitějším parametrem kvality benzínu je oktanová kvalita. Oktanové číslo je měřítkem antiknockových vlastností paliva. Klepání v benzínovém motoru je kovový rachotivý hluk (ping), který indikuje nadměrnou intenzitu v předběžných reakcích. Silné klepání může poškodit motor.
předběžné reakce se vyskytují ve válcích motoru, když části paliva samy iniciují spalování před postupujícím plamenem ze zapalovací svíčky. Toto dodatečné spalování způsobuje nadměrnou rychlost uvolňování energie, což je klepání. Tendence paliva, aby se zapojily do preflame reakce je závislá na struktuře molekuly (viz Obrázek 1);
tendence k preflamovaným reakcím je vysoká u uhlovodíků s přímým řetězcem, střední u rozvětvených uhlovodíků a nízká u aromatických látek.
oktanové číslo pro test benzínu představuje procento objemu isooktan (2,2,4-trimethylpentan) v referenční palivo, které se skládá ze směsi isooktanu a heptanu, že by bylo nutné, aby odpovídala testu paliva klepe tendence. Izooktan hoří s minimálním klepáním a má oktanové číslo 100. To je na rozdíl od heptanu, který hoří s velkým klepáním a má oktanové hodnocení 0. Tedy benzín, který hoří s stejné množství klepání, jako směs 92% isooktanu a 8% heptanu je klasifikován jako 92 oktanový benzín.
oktanové hodnocení benzínu lze zvýšit přidáním malého množství antidetonační činidla. První komerčně úspěšný antidetonační činidlo, tetraethyllead (TEL), byl vyvinut v roce 1920. TEL byl použit na podporu rozvoje vyšší účinnost, vyšší kompresní motory. TEL je však vysoce toxický a jedy katalyzátorů. Od roku 1974 všechny nové americké automobilové motory používají katalyzátory, aby se snížily emise výfukových plynů.
Methyl t-butylether (MTBE) byl antiknock činidlo volby pro bezolovnatý benzín. MTBE poskytuje vysoce oktanovou kvalitu spolu s nízkou těkavostí a je snadno rozpustný v benzínu. Únik benzínu z podzemních zásobníků však vedl k detekci MTBE v pitné vodě několika městských oblastí. To přimělo stát Kalifornie, aby nařídil odstranění MTBE z Kalifornského benzínu do roku 2003.
alkoholy také nalezly použití jako oktanové zesilovače. Při vyšší koncentraci mohou být alkoholy použity jako prodlužovače benzínu, čímž se snižuje naše závislost na dovážené ropě. Významná část všech USA. předpokládá se, že benzín uváděný na trh obsahuje ethanol.
benzínové přísady
stopová množství olefinů a diolefinů nalezených v benzínu jsou náchylná k reakci s kyslíkem rozpuštěným v benzínu. Tento proces se označuje jako autoxidace a zahrnuje radikálovou řetězovou reakci, která může obsahovat kyslík
do olefinu a také může podporovat zvýšení molekulární velikosti prostřednictvím polymeračních reakcí. Konečným výsledkem tohoto složitého procesu je tvorba usazenin a dásní, které mohou blokovat palivové filtry a narušovat dávkování paliva a vzduchu v karburátoru. To může mít za následek nepříznivý výkon motoru. Přísady se často přidávají do benzínu k řešení oxidační stability a dalších otázek; obsahují antioxidanty, kovové deaktivátory a detergenty.
antioxidanty jsou přísady, které minimalizují autoxidační reakce. Fungují jako donory atomů vodíku, které zastavují proces oxidace řetězce olefinů. Dva různé typy antioxidantů používaných v benzínu jsou fenylendiaminy (PDA) a bráněné fenoly (jako je BHT).
stopové hladiny rozpustných sloučenin kovů, zejména mědi, katalyzují oxidační degradaci benzínu podporou tvorby dásní a usazenin. Kovové deaktivátory tento problém překonávají chelatací kovu a jeho nečinností. Nejpoužívanějším kovovým deaktivátorem je N, N‘ – disalicyliden-1,2-propandiamin, jehož komplex mědi je znázorněn na obrázku 3.
detergenty minimalizují usazeniny palivového systému při nízkých koncentracích a při vysokých koncentracích mohou odstranit usazeniny, které se již vytvořily. Detergenty jsou molekuly, které mají vysoce polární koncovou skupinu a nepolární uhlovodíkový ocas. Běžný detergent amino amidového typu je znázorněn na obrázku 4.
polární skupiny v detergentu se pravděpodobně připevňují k kovovým povrchům a k polárním usazeninám na těchto površích. Nepolární ocasy těchto molekul „vyčnívají“ do paliva tak, že se na povrchu kovu vytvoří monomolekulární film, který zabraňuje ukládání a agregaci částic. Předpokládá se také, že tento proces solubilizuje veškeré usazeniny již na kovovém povrchu. Předpokládá se také, že detergentní jednovrstvá zabraňuje hromadění ledu na povrchu karburátoru během zimy. Detergenty tak mohou fungovat také jako přísady proti námraze.
výroba benzínu
výroba benzínu začíná odsolováním viskózní ropy. Soli a kovy v surové ropě podporují katalyzátory koroze a zpracování jedu. Surový olej se tak zahřívá (pro snížení viskozity) a extrahuje se vodou, aby se odstranily soli a kovy. Tento proces často vede k tvorbě směsi olej / voda označované jako emulze (suspenze). Tato emulze se obvykle rozkládá přidáním chemického povrchově aktivního činidla (demulgátoru), které podporuje oddělení diskrétních vrstev oleje a vody. Po oddělení vodné vrstvy se olej zahřeje na asi 400 o C (752 o F): To přeměňuje olej na plynné produkty a zvyšuje tekutost zbývající kapaliny. V této formě plynná směs vstupuje do frakcionační kolony, kde proces atmosférické frakční destilace odděluje surovou ropu na různé složky na základě bodu varu.
nejlehčí frakce varu jsou molekuly, které jsou plyny za okolních podmínek: metan, ethan, propan, butan a olefiny získané z těchto sloučenin. Použití pro tento proud destilátu zahrnuje spalování jako palivo v rafinérii; jako petrochemické zásoby krmiva; nebo zpracování na zkapalněný ropný plyn (LPG). Existují další tři hlavní destilátu proudy získané během atmosférické destilace: olej zlomek, který má teplotou varu v rozmezí 30 až 180°C (86-356°F); petrolejové frakce, které se destiluje mezi 180 a 240°C (356-464°F); a plynového oleje, frakce, která se destiluje v rozmezí 240 a 355°C (464-671°F).
za účelem splnění současných environmentálních předpisů pro obsah síry v palivových produktech jsou proudy tří destilátů podrobeny procesu hydrogenace. V přítomnosti katalyzátoru , destiláty jsou zahřívány v přítomnosti vodíku na snížení různých organosulfur sloučeniny na jednoduché organické sloučeniny a H 2 S. vodík potřebný pro tento proces je vedlejší produkt z katalytického reformingu. Produkt H2 S lze snadno vyjmout. V tomto procesu může rafinér řídit oktanové číslo směsi benzínu. Vytápění frakce nafty v přítomnosti speciálně navržený platinový katalyzátor, nerozvětvené uhlovodíky jsou cyklizovaného, a nasycené cyklické uhlovodíky jsou převedeny do aromatických sloučenin. Kromě toho tento proces přeměňuje uhlovodíky s přímým řetězcem na rozvětvené uhlovodíky. Katalytické reformování usnadňuje výrobu benzínových směsí s oktanovým číslem od 90 do 100+.
Redestilováním atmosférického zbytku při teplotě nižší než 400°C (752°F) za vakua vzniká vakuový plynový olej. Typicky, vakuový plynový olej je vystaven fluidní katalytické krakování (FCC), aby produkovat nižší teplotu varu kapaliny, které mohou být smíchány, aby benzín. Toho je dosaženo rozbitím velkých molekul vakuového plynového oleje na menší molekuly s nízkou teplotou varu. Důležitou složkou pro míchání benzínu, kterou lze tímto způsobem vyrobit, je alkylát. Je to směs vysoce rozvětvených uhlovodíků produkovaných kyselinou katalyzovanou reakcí isobutenu a lehkých olefinových uhlovodíků. Alkylát je cennou míchací složkou díky své vysoce oktanové kvalitě a nepřítomnosti aromatických látek nebo olefinů, což může vést k problémům s environmentální a oxidační stabilitou.
1990 Clean Air Act nutné Agentura pro Ochranu Životního prostředí (EPA) vydávat nařízení, která vyžadovala benzínu, aby se „přeformulovány,“ což vede k významnému snížení emisí z vozidel ozonu-tváření a toxických látek znečišťujících ovzduší. Tento čistší benzín se nazývá reformulovaný benzín (RFG). RFG je vyžadován v devíti hlavních metropolitních oblastech ve Spojených státech, které mají nejhorší problémy s ozonem. Kromě toho se několik dalších oblastí s hladinami ozonu překračujícími normu veřejného zdraví dobrovolně rozhodlo používat RFG.
Použití pokynů k rizikovému financování snižuje množství těkavých organických sloučenin (Voc) a oxidy dusíku (no x ) v atmosféře, které reagují v přítomnosti slunečního světla produkovat ozón, hlavní složkou smogu. Vozidla také uvolňují toxické emise ,z nichž jeden (benzen) je známý karcinogen.
RFG obsahuje 2 hmotnostní kyslíkové přísady (oxygenáty), jako je MTBE nebo ethanol. Oxygenáty zvyšují účinnost spalování benzínu, snižují emise oxidu uhelnatého z vozidel, což je vážná hrozba pro veřejné zdraví. Vzhled MTBE v některých městských zásob vody má za následek právní předpisy projednávané v AMERICKÉM Kongresu postupné použití MTBE v RFG. Ethanol by se pak s největší pravděpodobností stal primárním oxygenátem pro budoucí RFG.
benzín je nejdůležitějším produktem ropné rafinerie. Nejdůležitějším parametrem kvality benzínu je jeho oktanové číslo. Další kvalitativní charakteristiky benzínu jsou řízeny použitím přísad, například antioxidantů, kovových deaktivátorů a detergentů. Smícháním různých rafinérských proudů a přísad lze dosáhnout benzínové formulace, která minimalizuje degradaci životního prostředí. Takové palivo se nazývá přeformulovaný benzín.