i 1859 Edvin Drake og E. B. Bueditch af Seneca Oil Company borede den første kommercielle oliebrønd i USA i Titusville, Pennsylvania. Brønden producerede omkring 400 liter råolie, mindre end ti tønder om dagen. Snart leverede lignende brønde over hele det vestlige Pennsylvania råolie til petroleumsproduktion, der var nødvendig for at brænde nationens gadelygter og huslamper. Den lettere kogende komponent, bensin, blev kasseret, da den ikke havde noget marked. Der er historiske rapporter om, at” affald ” bensin, der var blevet dumpet i floder, undertiden brændte i brand. I 1892 blev de første bensindrevne motorer til både bil og traktor udviklet: dette gav snart et marked for det engang ubrugelige stof, bensin.
i dag er bensin det vigtigste produkt af et typisk olieraffinaderi: Hele raffinaderiprocessen er designet til at maksimere sin produktion. Bensin er en kompleks blanding af molekyler med et kogeområde på 40-200 liter C (104-392 liter F). For at producere forskellige kvaliteter er der en blanding af mange raffinaderikomponenter, som hver især fremmer specifikke brændstofkvaliteter, såsom ønsket oktanklassificering, volatilitet og minimering af motoraflejringer.
Oktankvalitet
den vigtigste kvalitetsparameter for bensin er oktankvaliteten. Oktantal er et mål for brændstofets antiknock-egenskaber. At banke i en bensinmotor er en metallisk klaprende støj (pinging), hvilket indikerer overdreven intensitet i præflamereaktioner. Alvorlig Banking kan beskadige motoren.
preflamme-reaktioner forekommer i motorcylindrene, når dele af brændstoffet selv starter forbrænding før den fremadgående flamme fra tændrøret. Denne ekstra forbrænding forårsager en overdreven energiudslip, som er banke. Et brændstofs tendens til at engagere sig i præflamereaktioner afhænger af strukturen af dets komponentmolekyler (se figur 1);
tendensen til præflamereaktioner er høj for lige kædede carbonhydrider, medium for forgrenede carbonhydrider og lav for aromater.
oktantallet for et testbrændstof repræsenterer den volumenprocent isooctan (2,2,4-trimethylpentan) i et referencebrændstof bestående af den blanding af isooctan og heptan, der ville være nødvendig for at matche testbrændstofets banketendens. Isooctan brænder med en minimal banke og får en oktan rating på 100. Dette er i modsætning til heptan, som brænder med meget banke og får en oktan rating på 0. Således klassificeres et bensin, der brænder med samme mængde banking som en blanding af 92 procent isooctan og 8 procent heptan, som et 92 oktanbrændstof.
oktanklassificeringen af bensin kan øges ved tilsætning af små mængder antiknock-midler. Det første kommercielt succesrige antiknock-middel, tetraethyllead (TEL), blev udviklet i 1920 ‘ erne. TEL blev brugt til at fremme udviklingen af højere effektivitet, højere kompressionsmotorer. Imidlertid er TEL meget giftigt og forgifter katalysatorer. Siden 1974 har alle nye amerikanske bilmotorer brugt katalysatorer for at reducere udstødningsemissionerne.
Methyl t-butylether (MTBE) har været det foretrukne antiknock-middel til blyfri gas. MTBE giver højoktankvalitet sammen med lav volatilitet og er let opløselig i gas. Lækage af gas fra underjordiske lagertanke har imidlertid resulteret i påvisning af MTBE i drikkevandet i flere byområder. Dette fik staten Californien til at beordre fjernelse af MTBE fra Californien bensin inden 2003.
alkoholer har også fundet anvendelse som oktanforstærkere. Ved højere koncentration kan alkoholer bruges som bensinforlængere, hvilket mindsker vores afhængighed af importeret råolie. En stor del af hele USA. markedsført bensin menes at indeholde ethanol.
Bensinadditiver
spormængder af olefiner og diolefiner, der findes i bensin, er tilbøjelige til at reagere med ilt opløst i bensinet. Denne proces kaldes autoksidering og involverer en radikal kædereaktion, der kan inkorporere ilt
i olefin og kan også fremme en molekylær størrelse stigning via polymerisationsreaktioner. Slutresultatet af denne komplekse proces er dannelsen af aflejringer og tandkød, der kan blokere brændstoffiltre og forstyrre måling af brændstof og luft i karburatoren. Dette kan resultere i negativ motorydelse. Tilsætningsstoffer tilsættes ofte til brændstof for at løse brandnærende stabilitet og andre problemer; de omfatter antioksidanter, metal deaktiverereog vaskemidler.
antioksidanter er tilsætningsstoffer, der minimerer autoksideringsreaktioner. De fungerer som hydrogenatomdonorer, der stopper olefinernes kædeoksideringsproces. De to forskellige typer af antioksidanter, der anvendes i bensin, er phenylendiaminer (PDA) og hindrede phenoler (såsom BHT).
sporniveauer af opløselige metalforbindelser, især kobber, katalyserer den iltende nedbrydning af bensin ved at fremme dannelsen af tandkød og aflejringer. Metaldeaktivatorer overvinder dette problem ved at chelatere metallet og gøre det inaktivt. Den mest anvendte metaldeaktivator er N, N ‘ – disalicyliden-1,2-propandiamin, hvis kobberkompleks er vist i figur 3.
vaskemidler minimerer brændstofsystemaflejringer ved lave koncentrationer, og ved høje koncentrationer kan man fjerne aflejringer, der allerede er dannet. Vaskemidler er molekyler, der har en meget polær endegruppe og en ikke-polær carbonhydridhale. Et konventionelt amino amid type vaskemiddel er vist i figur 4.
formentlig binder de polære grupper i vaskemidlet sig til metaloverflader og til polære aflejringer på disse overflader. De ikke-polære haler af disse molekyler “stikker ud” i brændstoffet på en sådan måde, at der dannes en monomolekylær film på metaloverfladen, hvilket forhindrer aflejring og partikelaggregering. Denne proces menes også at opløse eventuelle aflejringer, der allerede er på metaloverfladen. Vaskemiddelmonolaget menes også at forhindre ophobning af is på karburatoroverflader om vinteren. Vaskemidler kan således også fungere som anti-icing additiver.
Bensinproduktion
produktionen af bensin begynder med afsaltning af den viskøse råolie. Salte og metaller i råolien fremmer korrosion og giftforarbejdningskatalysatorer. Således opvarmes råolien (for at mindske viskositeten) og ekstraheres med vand for at fjerne salte og metaller. Ofte resulterer denne proces i dannelsen af en olie/vandblanding benævnt en emulsion (suspension). Denne emulsion brydes typisk ved tilsætning af et kemisk overfladeaktivt middel (demulsifier), der fremmer adskillelsen af diskrete olie-og vandlag. Efter separation af det vandige lag opvarmes olien til ca. 400 o C (752 O F): Dette omdanner olien til gasformige produkter og øger fluiditeten af den resterende væske. I denne form kommer den gasformige blanding ind i fraktioneringskolonnen, hvor processen med atmosfærisk fraktioneret destillation adskiller råolien i forskellige komponenter baseret på kogepunkt.
de letteste kogende fraktioner er molekyler, der er gasser under omgivende forhold: methan, ethan, propan, butan og olefiner afledt af disse forbindelser. Anvendelser til denne destillatstrøm inkluderer forbrænding som brændstof ved raffinaderiet; som petrokemiske foderbeholdninger; eller forarbejdning til flydende petroleumsgas (LPG). Der er tre andre store destillat vandløb, der er indsamlet under den atmosfæriske destillation: den naptha brøkdel, som har en kogende intervallet 30 til 180°C (86-356°F); petroleum brøkdel, som destillere på mellem 180 og 240°C (356-464°F); og gas, olie brøkdel, som destillere på mellem 240 og 355°C (464-671°F).
for at opfylde gældende miljøregler for svovlindholdet i brændstofprodukter udsættes tredestillatstrømmene for hydroafsvovling. I nærvær af en katalysator opvarmes destillater i nærvær af hydrogen for at reducere forskellige organosulfurforbindelser til enkle organiske forbindelser og H 2 S. Det hydrogen , der er nødvendigt til denne proces, er et biprodukt af den katalytiske reformeringsproces. H 2 s produktet kan let fjernes. I denne proces kan raffinaderiet styre oktantallet for brændstofblandingsmaterialet. Ved opvarmning af naphthafraktionen i nærvær af en specielt designet platinkatalysator cykliseres ligekædede carbonhydrider, og mættede cykliske carbonhydrider omdannes til aromatiske forbindelser. Derudover omdanner denne proces ligekædede carbonhydrider til forgrenede carbonhydrider. Katalytisk reformering letter produktionen af gasblandingslagre med oktantal på fra 90 til 100+.
Omdestillering af den atmosfæriske rest ved en temperatur på mindre end 400 liter C (752 liter F) under vakuum frembringer en vakuumgasolie. Typisk udsættes vakuumgasolien for væskekatalytisk krakning (FCC) for at producere lavere kogende væsker, der kan blandes for at fremstille gas. Dette opnås ved at bryde store molekyler af vakuumgasolien i mindre, lavere kogende molekyler. En vigtig bensinblandingskomponent, der kan fremstilles på denne måde, er alkylat. Det er en blanding af stærkt forgrenede carbonhydrider produceret ved den syrekatalyserede reaktion af isobuten og lette olefiniske carbonhydrider. Alkylat er en værdifuld blandingskomponent på grund af dets højoktankvalitet og fraværet af aromater eller olefiner, hvilket kan føre til miljømæssige og iltende stabilitetsproblemer. Clean Air Act fra 1990 krævede, at Environmental Protection Agency (EPA) udstedte regler, der krævede, at bensin skulle “omformuleres”, hvilket resulterede i betydelige reduktioner i køretøjets emissioner af forurenende stoffer. Denne renere bensin kaldes omformuleret bensin (RFG). RFG er påkrævet i de ni store storbyområder i USA, der har de værste problemer. Derudover har flere andre områder med osomonniveauer, der overstiger folkesundhedsstandarden, frivilligt valgt at bruge RFG. anvendelse af RFG reducerer mængden af flygtige organiske forbindelser (VOC ‘ er) og kvælstofilter (NO ) i atmosfæren, der reagerer i nærvær af sollys for at producere osomon, en vigtig komponent i smog. Køretøjer frigiver også giftige emissioner, hvoraf den ene er et kendt kræftfremkaldende stof.
RFG indeholder 2 vægtprocent iltadditiver (ilt), såsom MTBE eller ethanol. Ilt øger forbrændingseffektiviteten af brændstof, hvilket reducerer køretøjets emissioner af kulilte, en alvorlig trussel mod folkesundheden. Udseendet af MTBE i nogle byvandforsyninger har resulteret i lovgivning, der verserer i den amerikanske Kongres for at udfase brugen af MTBE i RFG. Ethanol ville så sandsynligvis blive det primære iltede for fremtidig RFG.
Bensin er det vigtigste produkt fra olieraffinaderiet. Den vigtigste kvalitetsparameter for bensin er dens oktantal. Yderligere kvalitetsegenskaber for bensin styres ved anvendelse af additiver, f.eks. Ved at blande forskellige raffinaderistrømme og tilsætningsstoffer kan der opnås en gasformulering, der minimerer miljøforringelse. Et sådant brændstof kaldes omformuleret brændstof.