1859-Ben Edwin Drake and E. B. Bowditch a Seneca olajtársaság fúrt az első kereskedelmi olaj hát az Egyesült Államokban Titusville, Pennsylvania. A kút körülbelül 400 gallon nyersolajat termelt, kevesebb, mint tíz hordó naponta. Hamarosan Nyugat-Pennsylvania egész területén hasonló kutak biztosítottak nyersolajat a kerozin előállításához, amelyre szükség volt az ország utcai lámpáinak és házlámpáinak üzemanyagához. A könnyebb forráspontú komponenst, a benzint elvetették, mivel nem volt piaca. Vannak történelmi jelentések, hogy a” hulladék ” benzin, amelyet folyókba dobtak, néha tüzet gyújtottak. 1892-ben kifejlesztették az első benzinmotorokat, mind az autó, mind a traktor számára: ez hamarosan piacot biztosított az egykor haszontalan anyagnak, a benzinnek.
ma a benzin a tipikus olajfinomító legfontosabb terméke: A teljes finomítási folyamatot úgy tervezték, hogy maximalizálja termelését. A benzin 40-200°C (104-392°F) forráspontú molekulák komplex keveréke. Különböző fokozatok előállításához számos finomítói alkatrész keveredik, amelyek mindegyike elősegíti a speciális üzemanyag-tulajdonságokat, például a kívánt oktánszámot, a volatilitást, valamint a motorbetétek minimalizálását.
Oktánminőség
a benzin legfontosabb minőségi paramétere az oktánminőség. Az oktánszám az üzemanyag aknamentesítő tulajdonságainak mértéke. A benzinmotorban történő kopogás fémes tapadási zaj (ping), ami túlzott intenzitást jelez az preflame reakciókban. A súlyos kopogás károsíthatja a motort.
Preflame reakciók fordulnak elő a motor hengereiben, amikor az üzemanyag egyes részei öngyulladást indítanak a gyújtógyertya előrenyomuló lángja előtt. Ez a további égés túlzott energiakibocsátást okoz, ami kopogás. Az üzemanyag preflame reakciókban való részvételének tendenciája a komponensmolekulák szerkezetétől függ (lásd az 1. ábrát);
az preflame reakciók tendenciája magas az egyenes láncú szénhidrogének esetében, az elágazó szénhidrogének esetében közepes, az aromák esetében pedig alacsony.
Az oktánszám egy teszt benzin képviseli a százalékos térfogat izooktánban (2,2,4-trimethylpentane) a referencia-üzemanyag, amely a keverék izooktánban, valamint heptán az lenne szükséges, hogy megfeleljen a vizsgálati üzemanyag kopog tendencia. Az izooktán minimális kopogással ég, 100 oktánszámú. Ez ellentétben áll a heptánnal,amely sok kopogással ég, és 0 oktánszámú. Így a 92 százalékos izoktán és 8 százalékos heptán keverékével azonos mennyiségű Kopogtató benzint 92 oktánszámú benzinnek kell besorolni.
a benzin oktánszámát kis mennyiségű antiknock-szer hozzáadásával lehet növelni. Az első kereskedelmi szempontból sikeres antiknock szert, a tetraethyllead-t (TEL) az 1920-as években fejlesztették ki. a TEL-t a nagyobb hatékonyság, a nagyobb kompressziós motorok fejlesztésének elősegítésére használták. A TEL azonban erősen mérgező és mérgezi a katalizátorokat. 1974 óta minden új amerikai autómotor katalizátort használt a kipufogógáz-kibocsátás csökkentése érdekében.
a metil-t-butil-éter (MTBE) az ólommentes benzin számára választott antiknock-szer. Az MTBE magas oktánszámú minőséget biztosít, alacsony volatilitással együtt, benzinben könnyen oldódik. A föld alatti tárolótartályokból származó benzin szivárgása azonban az MTBE kimutatását eredményezte több városi terület ivóvízében. Ez arra késztette Kalifornia államot, hogy 2003-ra rendelje el az MTBE eltávolítását a kaliforniai benzinből.
az alkoholok oktánfokozóként is használatosak. Magasabb koncentrációban az alkoholok benzinhosszabbítóként használhatók, ezáltal csökkentve az importált nyersolajtól való függőségünket. Az Egyesült Államok jelentős része. úgy gondolják, hogy a forgalomba hozott benzin etanolt tartalmaz.
Benzinadalék
nyomokban a benzinben található olefinek és diolefinek hajlamosak reakcióra a benzinben oldott oxigénnel. Ezt a folyamatot autoxidációnak nevezik, és olyan radikális láncreakciót tartalmaz, amely magában foglalhatja az oxigént
az olefinbe, valamint polimerizációs reakciókkal elősegítheti a molekuláris méretnövekedést. A végeredmény ez a komplex folyamat a lerakódásokat, illetve íny, ami blokkolja, üzemanyag szűrő, zavarhatja a mérési üzemanyag, a levegő, a karburátor. Ez kedvezőtlen motorteljesítményt eredményezhet. Adalékanyagokat gyakran adnak a benzinhez az oxidatív stabilitás és egyéb problémák kezelése érdekében; ezek közé tartoznak az antioxidánsok, a fém deaktivátorok és a mosószerek.
Az antioxidánsok olyan adalékanyagok, amelyek minimalizálják az autoxidációs reakciókat. Hidrogénatom donorokként működnek, amelyek megállítják az olefinek lánc-oxidációs folyamatát. A benzinben használt két különböző típusú antioxidáns a feniléndiaminok (PDA) és az akadályozott fenolok (például a BHT).
az oldható fémvegyületek, különösen a réz nyomai katalizálják a benzin oxidatív lebomlását azáltal, hogy elősegítik az íny és a lerakódások kialakulását. A fém deaktivátorok a fém kelátképződésével és inaktívvá tételével oldják meg ezt a problémát. A legszélesebb körben használt fém deaktivátor N, N ‘ – diszalicilidén-1,2-propándiamin, amelynek rézkomplexét a 3.ábra mutatja.
a mosószerek alacsony koncentrációban minimalizálják az üzemanyagrendszer lerakódását, nagy koncentrációban pedig eltávolíthatják a már kialakult lerakódásokat. A detergensek olyan molekulák, amelyeknek nagyon poláris végcsoportja és nem poláris szénhidrogén farka van. A 4. ábrán egy hagyományos amino-amid típusú mosószer látható.
feltehetően a detergens poláris csoportjai fémfelületekhez, illetve ezen a felületen poláris lerakódásokhoz kapcsolódnak. Ezeknek a molekuláknak a nempoláris farkai “kiborulnak” az üzemanyagba oly módon, hogy egy monomolekuláris film alakuljon ki a fém felületén, megakadályozva a lerakódást és a részecske-aggregációt. Ezt a folyamatot úgy gondolják, hogy oldják meg a fémfelületen már lerakódott lerakódásokat. Úgy gondolják, hogy a mosószer-egyrétegű megakadályozza a jég felhalmozódását a karburátor felületein télen. Így a mosószerek jegesedésgátló adalékként is működhetnek.
Benzintermelés
a benzin előállítása a viszkózus nyersolaj sótalanításával kezdődik. A nyersolajban található sók és fémek elősegítik a korróziót és a méregfeldolgozó katalizátorokat. Így a nyersolajat melegítjük (a viszkozitás csökkentése érdekében), majd vízzel extraháljuk, hogy eltávolítsuk a sókat és a fémeket. Gyakran ez a folyamat emulziónak (szuszpenziónak) nevezett olaj/víz keverék kialakulását eredményezi. Ezt az emulziót jellemzően egy olyan kémiai felületaktív anyag (demulsifier) hozzáadásával törik meg, amely elősegíti a diszkrét olaj-és vízrétegek elválasztását. A vizes réteg elválasztása után az olajat körülbelül 400 O C-ra (752 o F)melegítjük: Ez átalakítja az olajat gáznemű termékekké, növeli a fennmaradó folyadék folyékonyságát. Ebben a formában a gáz-halmazállapotú keverék belép a frakcionáló oszlopba, ahol a légköri frakcionált desztilláció folyamata a nyersolajat forráspont alapján különböző összetevőkké választja el.
a legkönnyebb forráspontú frakciók olyan molekulák, amelyek környezeti körülmények között gázok: ezekből a vegyületekből származó metán, etán, propán, bután és olefinek. Ennek a desztillátumáramnak a felhasználása magában foglalja a finomítóban üzemanyagként történő égést; petrolkémiai takarmánykészletként; vagy cseppfolyósított petrolgázzá (LPG) történő feldolgozást. A légköri desztilláció során három másik fő desztillátumáramot gyűjtöttek össze: a 30-180°C (86-356°F) forrásponttartományú naptha-frakciót; a kerozin-frakciót, amely 180-240°C (356-464°F) között párol, valamint a gázolaj-frakciót, amely 240-355°C (464-671°F) között párol.
annak érdekében, hogy megfeleljen az üzemanyag-termékek kéntartalmára vonatkozó jelenlegi környezetvédelmi előírásoknak, a három párlatáramot hidrogén-kéntelenítési folyamatnak vetik alá. Katalizátor jelenlétében a desztillátumokat hidrogén jelenlétében melegítjük, hogy a különböző szerves szulfurvegyületeket egyszerű szerves vegyületekké csökkentsük, H 2 S. az ehhez a folyamathoz szükséges hidrogén a katalitikus reformálási folyamat mellékterméke. A H 2 s termék könnyen eltávolítható. Ebben a folyamatban a finomító szabályozhatja a benzinkeverési készlet oktánszámát. A benzinfrakció speciális platina katalizátor jelenlétében történő melegítésével az egyenes láncú szénhidrogéneket ciklizálják, a telített ciklikus szénhidrogéneket aromás vegyületekké alakítják át. Ezenkívül ez a folyamat az egyenes láncú szénhidrogéneket elágazó szénhidrogénekké alakítja. A katalitikus reformálás megkönnyíti a 90-100 + oktánszámú benzinkeverési készletek előállítását.
a légköri maradékot vákuum alatt 400°C-nál (752°F) alacsonyabb hőmérsékleten Redesztillálva vákuumgázolajat termel. Általában a vákuumgázolajat folyékony katalitikus krakkolásnak (FCC) vetik alá, hogy alacsonyabb forráspontú folyadékokat állítsanak elő, amelyek benzin előállításához keverhetők. Ezt úgy érik el, hogy a vákuumgázolaj nagy molekuláit kisebb, alacsonyabb forráspontú molekulákra bontják. Az ilyen módon előállítható fontos benzinkeverési összetevő az alkilát. Az izobutén és a könnyű olefin szénhidrogének sav-katalizált reakciójával előállított erősen elágazó szénhidrogének keveréke. Az alkilát magas oktánminőségének, valamint az aromás anyagok vagy olefinek hiányának köszönhetően értékes keverési összetevő, amely környezeti és oxidatív stabilitási problémákhoz vezethet.
Az 1990-es Tiszta Levegő Törvény szükséges a Környezetvédelmi Hivatal (EPA), hogy adjon szabályozás, amely szükséges a benzin, hogy “az átfogalmazott,” ami jelentős csökkentését jármű kibocsátását, az ózon-képző, valamint a mérgező levegőt szennyező anyagok. Ezt a tisztább benzint reformált benzinnek (RFG) nevezik. RFG szükséges a kilenc nagyvárosi területeken az Egyesült Államokban, amelyek a legrosszabb ózon problémák. Ezenkívül számos más olyan terület, ahol az ózonszint meghaladja a közegészségügyi szabványt, önként választotta az RFG használatát.
az RFG használata csökkenti az illékony szerves vegyületek (VOC) és a nitrogén-oxidok (NO x ) mennyiségét a légkörben, amelyek napfény jelenlétében reagálnak ózon előállítására, amely a szmog egyik fő összetevője. A járművek mérgező kibocsátásokat is kibocsátanak, amelyek közül az egyik (benzol) ismert karcinogén.
az RFG 2 tömegszázalék oxigénadalékokat (oxigenátokat) tartalmaz, például MTBE-t vagy etanolt. Az oxigenátok növelik a benzin égési hatékonyságát, csökkentve a jármű szén-monoxid-kibocsátását, ami súlyos közegészségügyi veszélyt jelent. Az MTBE megjelenése néhány városi vízellátásban olyan jogszabályokat eredményezett, amelyek az Egyesült Államok kongresszusán folyamatban vannak, hogy megszüntessék az MTBE használatát az RFG-ben. Az etanol valószínűleg a jövőbeli RFG elsődleges oxigenátjává válik.
a benzin az olajfinomító legfontosabb terméke. A benzin legfontosabb minőségi paramétere az oktánszám. A benzin további minőségi jellemzőit adalékanyagok, például antioxidánsok, fém deaktivátorok, mosószerek használata szabályozza. Különböző finomítói áramok és adalékanyagok keverésével benzinkészítmény érhető el, amely minimalizálja a környezet romlását. Az ilyen üzemanyagot reformált benzinnek nevezik.