Бензин

Бензин

БЕНЗИН, родовое наименование для легкокипящих углеводородных продуктов, получаемых главным образом из нефти.

I. Физико-химическая характеристика. В зависимости от состава, а иногда и от цели применения, различают несколько сортов бензина, причем основными признаками являются температурные пределы выкипания бензина, и та или иная совокупность его свойств. Выделенный из нефти перегонкой натуральный [в отличие от искусственного бензина-крекинг] продукт является основным сырьем (часто называется газолином) и характеризуется присутствием в нем высших по температуре кипения фракций с незначительной примесью посторонних соединений, ограничивающих область его технического применения. Сырой бензин подвергается поэтому дальнейшей перегонке и химической очистке. Собственно, бензином называются такие уже обработанные продукты.

В физическом отношении бензин представляет подвижную, бесцветную, легко испаряющуюся жидкость с удельным весом от 0,690 до 0,760. Запах бензина мало характерен и не д. б. острым. В химическом отношении бензин представляет собой тесную смесь углеводородов, начиная от газообразных бутана и пропана, растворенных в вышекипящих фракциях, и кончая индивидами разных рядов, кипящими при 200° и выше. В последнее время намечается тенденция к расширению понятия о бензине путем включения в состав дешевых сортов бензина некоторого количества более высококипящих фракций. Все бензины представляют собою смесь из углеводородов ряда метана СnН2n+2, полиметиленов или нафтенов СnН2n и ароматических, ряда бензола, CnH2n-6. Преобладание представителей того или иного ряда определяет некоторые важные свойства готового продукта - величину удельного веса, особенности сгорания в двигателях, растворяющую способность и др. В природе нет бензинов, состоящих из углеводородов одного только ряда, но существуют б. или м. чистые типы. Так, бакинский, особенно сураханский, бензин состоит почти сплошь из нафтеновых углеводородов; пенсильванский - из метановых, и т. д. Большинство бензинов относится к среднему типу (грозненские, майкопские и др.). Т. к. ряд полиметиленовых углеводородов в нефти начинается, по-видимому, с циклопентана, или пентаметилена, кипящего при 51° (присутствие полиметиленов типа циклопропана и циклобутана не установлено точно), то для самых легких сортов бензина разница в географическом происхождении нефти не сказывается. Лабораторным путем из бензина выделено около 8 почти чистых индивидов; в действительности число их вряд ли меньше 20—30, что делает задачу исследования бензина чрезвычайно трудной. Выделение индивидов до сих пор не разрешено ни лабораторной, ни заводской практикой, и это мешает рассматривать бензин как химическое сырье для различных важных синтезов. Из ароматических углеводородов найдены бензол, толуол, этилбензол и все три ксилола. Содержание их в бензине обыкновенно невелико (до 2%) и характерно, например, для майкопского бензина, а также для борнейского, в которых содержание бензола и толуола достигает нескольких %. Выделение этих углеводородов не представляет больших затруднений по способу нитрования или экстрагирования жидким SО2 (оба способа технически разработаны и осуществлены на практике). Главным моментом в характеристике бензина служит температурный интервал между началом и концом его кипения. Грозненский бензин для авиационных двигателей должен содержать не менее 95% фракций, кипящих до 100°; тяжелый экспортный бензин - не менее 40% до 100°, не менее 80% до 125° и 95% до 160° и т. д. В соответствующих технических условиях оговаривается еще удельный вес и начальная температура кипения. Все эти условия следуют за возможностями нефтяной промышленности и лишь приблизительно выражают техническую удобоприменимость, изменяющуюся параллельно с усовершенствованием техники потребления. В химическом отношении бензины довольно индифферентны. Серная кислота, даже концентрированная, на основную массу бензинов почти не действует; она сульфирует только ароматические углеводороды и слабо действует на нафтены. Азотная кислота, в зависимости от концентрации, окисляет или нитрует бензиновые углеводороды. Галоиды, особенно при освещении синим светом и в присутствии катализаторов, производят реакцию замещения с выделением галоидоводородов. В отношении действия высокой температуры бензины устойчивы до 500—550°. Отдельные технические и другие свойства бензинов приведены далее, причем первые цифры относятся к более низкокипящим (легким) сортам:

Отдельные технические и другие свойства бензинов

С большинством органических растворителей, не содержащих гидроксильной группы, бензин образует смесь в любых отношениях (для анилина растворимость ограничена). В безводном спирте, особенно в неабсолютном, бензин растворяется до известного предела, причем этот предел м. б. сдвинут прибавлением эфира, бензола и т. п. С воздухом пары бензина образуют горючую смесь (карбюрированный воздух). Смесь взрывчата при содержании от 1,4 до 5,5 объемных % паров бензина. Смесь с 25%, обычно получаемая при продувании воздуха через легкий бензин, имеет плотность около 1,25 и горит коптящим пламенем.

Нефтяным, или петролейным, эфиром называется один из самых легких сортов бензина, с удельным весом 0,600—0,660 и выкипанием до 70°. Еще ниже кипит риголен (18°), с удельным весом 0,600, представляющий собой мало устойчивый раствор газообразных углеводородов в жидких (главным образом в пентане). Медицинскими бензинами называются некоторые хорошо очищенные сорта средней легкости. Из древесной, буро- и каменноугольной смолы тоже может быть получены бензинообразные продукты. Громадные количества бензина ныне добываются путем крекинг-процесса. См. также Бензин-крекинг.

II. Применение бензинов. Важнейшее применение бензины находят в качестве топлива для автомобильных и авиационных двигателей, так как, обладая высокой теплотворной способностью, они в то же время отличаются легкой испаряемостью и способностью образовывать с воздухом легко воспламеняющиеся смеси. Бензин применяется также в медицине, в резиновом производстве как растворитель каучука, для экстрагирования жира из костей и шерсти, масла - из семян и жмыхов, для химической чистки одежды и т. д. Соответственно различному применению, бензин должен обладать своими определенными качествами. Отсюда - различные сорта бензинов, отличающихся друг от друга температурой, при которой начинается кипение бензина, и температура, при которой он весь выкипает.

В промышленности известны следующие виды бензинов. Цимоген, представляющий чрезвычайно подвижную, легко испаряющуюся жидкость, кипящую при 0°; применяется для получения льда, а в медицине - как анестезирующее средство. Нефтяной, или петролейный, эфир, имеющий удельный вес 0,600—0,660 и выкипающий до 70°, употребляется для экстрагирования. Нефтяной скипидар, удельный вес 0,730—0,760, кипит при 130—150°, употребляется для чистки машинных частей, разбавления масляных красок. Специальный бензин, т. н. калоша, с началом кипения не ниже 80° и концом выкипания не выше 120°, применяется в резиновом производстве; этот сорт бензина не должен содержать слишком много летучих частей, дающих большие потери при испарении, и в то же время в нем не д. б. частей, трудно отгоняемых из каучука. Бензин авиационный должен иметь начальную температуру кипения до 60°, конец перегонки до 130° и не менее 60% погонов, кипящих до 100°. Для бензинов автомобильных требования не вполне установлены: еще недавно считалось общепринятым, чтобы бензин для легковых автомобилей выкипал не выше 100—110°, для грузовых - не выше 120—130°; но по мере развития автомобилизма и спроса на бензины, с одной стороны, и усовершенствования карбюрации в автомобильных двигателях, с другой, требования становились все менее строгими. Так, согласно федеральной спецификации в США, от автомобильного бензина для казенных, поставок требуется: начало кипения не ниже 55°, причем не менее 20% должно перегоняться до 105°, не менее 50% до 140° и не менее 90% до 200°; конец перегонки - при 225°. В СССР главнейшими потребителями бензина являются Центральное управление местного транспорта и автотранспорт военного ведомства; к бензину предъявляются следующие требования: удельный вес не более 0,755, начало кипения не выше 80°, погонов до 100° не менее 20% и конец кипения не выше 175°. Бензин должен обладать наименьшей склонностью к детонированию.

III. Экономическое значение бензина. Рост мировой промышленности и развитие транспорта как автомобильного, так и воздушного открыли новые и расширили уже известные области применения нефтяных продуктов, среди которых важнейшим является бензин как топливо для автомобилей и аэропланов. Размеры потребления бензина как в мировом масштабе, так и в масштабе каждой страны определяются гл. образ, состоянием автотранспорта. В 1919 г. на всем земном шаре было 8844 тыс. автомобилей, в 1922 г. - 14610 тыс., в 1923 г. - 18029 тыс., в 1925 г. - 21527 тыс. и в 1926 г. - 24454 тыс. автомобилей, т. е. за время с 1919 г. по 1926 г. количество автомобилей возросло почти в три раза. Подавляющее большинство автомобилей приходится на США, где на 30 июля 1926 г. было 19934 тыс. автомобилей, что составляло 82% от всего мирового их количества: 1 автомобиль приходился на 6 чел. населения. Годовой расход бензина в США в 1926 году составил свыше 24 млн. т. В США на долю автомобильных двигателей, работающих на бензине, приходится потенциальная мощность почти в 400 млн. л. с. (считая 20 млн. автомобилей с средней мощностью в 20 л. с. каждый), что составляет половину потенциальной мощности всех силовых установок США; Европа, не исключая самых богатых ее государств, далеко отстает от Америки в отношении количества потребляемого бензина. Однако в Европе потребление бензина из года в год увеличивается в соответствии с увеличением числа автомобилей и грузовиков. В 1922 г. в Европе было 1229 тыс. автомобилей, в 1924 г. - 1666 тыс., в 1925 г. - 2148 тыс. и в 1926 г. - 2680 тыс. автомобилей, что составляло 11% от всего мирового количества их. По количеству потребляемого бензина на первом месте в Европе стоит Великобритания, на втором - Франция, а далее идут Германия и Италия в соответствии с имевшимся в названных странах количеством автомобилей, распределявшихся в 1926 г. следующим образом:

benzin t2

В 1913 г. импорт бензина в Европу составлял 932,1 тыс. т, в 1926 г. он достиг 4717 тыс. т, увеличившись почти в 5 раз. Из стран, вырабатывающих бензин, на первом месте в мире стоят США. Они занимают первое место и по экспорту бензина. Следующие цифры характеризуют выработку и экспорт бензина в США (в тыс. т):

Выработка и экспорт бензина в США

Импорт бензина из разных стран в главнейшие европейские государства в 1913, 1925 и 1926 гг. указан в табл. 1.

Импорт бензина из разных стран в главнейшие европейские государства в 1913, 1925 и 1926 гг.

Прирост импорта бензина в 1926 г. по сравнению с 1925 г. был в Англии наибольшим (+34%) и во Франции наименьшим (+4%), колеблясь в других важнейших странах Европы от +14% до +28%. Распределение импорта бензина в Европу по источникам покрытия в 1925 и в 1926 г. (в тыс. т) указано в табл. 2.

Распределение импорта бензина в Европу по источникам покрытия в 1925 и в 1926 г. (в тыс. т)

В СССР выработано было бензина (без лигроина и газолина) в 1913 г. - 156275 т, в 1922/23 - 74328 т, в 1923/24 г, - 163687 т, в 1924/25 - 291851 т и в 1925/26 г. - 440845 т. Из табл. 3 видно, как под влиянием изменения требования рынков, внутреннего и внешнего, на бензин, керосин, смазочные масла, нефтетопливо и прочие нефтепродукты менялся характер продукции заводов в США и в СССР (в таблице указаны % от всей продукции).

Характер нефтепродукции заводов в США и в СССР

Количество выработанных в 1924/25 году и 1925/26 г. нефтепродуктов на заводах СССР и распределение их по трестам-производителям характеризуется табл. 4:

Количество выработанных в 1924/25 году и 1925/26 г. нефтепродуктов на заводах СССР и распределение их по трестам-производителям

Из этой таблицы видно, что основными производителями бензина в СССР являются Грознефть и Азнефть. Из всего количества выработанного бензина в СССР приходится: в 1924/25 г. на Грознефть 78,3%, на Азнефть 19,5% и в 1925/26 г. - на Грознефть 63,8% и на Азнефть 29,4%. Процент выхода бензина по всем заводам СССР, т. е. отношение полученного продукта к общему количеству нефти и полуфабрикатов, поступившему в переработку, составил в 1924/25 г. 5,78% и в 1925/26 г. 7,42%. По Азнефти % выхода бензина был в 1924/25 г. 1,81% и в 1925/26 г. 3,70%; по Грознефти - в 1924/25 г, 15,10% и в 1925/26 Г. 16,81 %. Сбыт бензина на внутреннем рынке СССР характеризуется за последние 3 года следующими цифрами:

Сбыт бензина на внутреннем рынке СССР

Быстрый рост сбыта бензина на внутреннем рынке СССР указывает на громадную будущность, которая предстоит бензиновой торговле в СССР для удовлетворения развивающихся с каждым днем автотранспорта и авиации, резиновой промышленности и других отраслей, потребляющих бензин.

По предварительным данным, реализация бензина на внутреннем рынке за 9 месяцев 1926/27 г. составляла 53,159 т, в то время как за 9 месяцев 1925/26 г. она составляла 43,588 т. Увеличение в данном случае произошло на 22%. Реализация бензина на внутреннем рынке СССР за 9 месяцев 1925/26 года и 1926/27 года, по сравнению с реализацией других нефтепродуктов, видна из таблицы 5 (внизу столбца).

Реализация бензина на внутреннем рынке СССР за 9 месяцев 1925/26 года и 1926/27 года, по сравнению с реализацией других нефтепродуктов

Бензин является одним из важнейших экспортных нефтепродуктов, и экспорт его из СССР с каждым годом увеличивается. Рост экспорта бензина из СССР (в тоннах) и других экспортированных нефтепродуктов показаны в следующей табл. 6.

Рост экспорта бензина из СССР (в тоннах) и других экспортированных нефтепродуктов

Экспорт бензина в 1925/26 году в количестве 366900 т превысил в 2,4 раза экспорт 1913 г. Увеличение экспорта бензина за 9 месяцев 1926/27 г., по сравнению с таким же периодом времени 1925/26 г., достигло 27,9%. Бензин занял среди других экспортированных нефтепродуктов одно из первых мест. Бензин экспортировался из СССР в Англию, Францию, Италию, Германию и Бельгию; за 1924/25 и 1925/26 гг. экспорт его распределился следующим образом:

Бензин экспортировался из СССР в Англию, Францию, Италию, Германию и Бельгию; за 1924/25 и 1925/26 гг. экспорт его распределился следующим образом

Цены на бензин в различных странах отличаются значительным разнообразием, завися от ряда факторов, из которых важнейшие: наличие или отсутствие собственной нефти, расстояние от ближайшего центра добычи и переработки нефти, условия транспорта и состояния торгового аппарата, а также размеры акциза и ввозных пошлин. Министерством торговли США опубликована таблица розничных цен на бензин в различных странах на 1 января 1927 г. Цены выражены в американских центах за 1 американский галлон (3,785 л) и характеризуются следующими цифрами:

Цены выражены в американских центах за 1 американский галлон (3,785 л) и характеризуются следующими цифрами

Средние годовые оптовые цены в США т. н. «заводского» рынка на бензин марки «Моторный С. Ш.» были за 5 лет, следующие (за 1 американский галлон в американских центах):

Средние годовые оптовые цены в США т. н. «заводского» рынка на бензин марки «Моторный С. Ш.» были за 5 лет, следующие (за 1 американский галлон в американских центах)

На заводах СССР перерабатывается всего лишь около 70% всей добытой нефти, причем выход бензина по сравнению с США крайне низок: в то время как в 1925/26 году выход бензина составлял у нас 7,4% от переработки, в США выход бензина доходил до 34%, что объясняется рационализацией методов переработки и гл. обр. широким применением крекинг-процесса, путем которого получают свыше 8 млн. т. бензина в год. С 1925/26 г. рационализация методов переработки нефти стала важнейшей задачей нашей нефтяной промышленности. Начаты постройка новых, более совершенных, нефтеперегонных заводов, полное переоборудование старых, сооружение крекинговых установок. Все эти мероприятия, в связи с введением исключительно закрытой эксплуатации скважин и постройкой новых газолиновых установок (см. Бензин из газа), должны из года в год повышать выход бензина и значительно увеличить рентабельность нефтепереработки.

IV. Профессиональные отравления бензином встречаются весьма часто. Так, например, в Москве с 1923 по 1926 г. включительно, имели место в химической промышленности 142 таких случая, или 34,6% всех зарегистрированных. Бензин весьма часто дает массовые отравления. Широкую известность получили массовые отравления на резиновых фабриках в Риге и Петербурге в 1914 г.; аналогичные случаи повторялись, хотя и в меньшем масштабе, на заводе «Богатырь» в Москве в 1924 и 1927 г. и на заводе «Красный треугольник» в Ленинграде в 1925 г. Отравления бензином имели место в следующих производствах и видах работы: в резиновом производстве (при изготовлении и применении т. н. резинового клея, или раствора каучука в скипидаре); при добыче нефти; на нефтеперегонных заводах; в местах хранения, розлива и продажи нефти и бензина; в химических прачечных и красильнях, где выводятся жирные пятна из тканей, одежды и т. д.; в производствах различных красок, лаков и мазей; при применении этих веществ, в особенности малярами и лакировщиками; при смывании типографской краски; при экстрагировании масел из различных семян; в производствах клеенки, линолеума, непромокаемых тканей и изделий из них; при очистке цистерн и сосудов от бензина; при работе в автомобильных гаражах и т. п.

Бензин, вследствие своей летучести, проникает в организм рабочих, гл. образ, в виде паров, через дыхательные пути. Различные сорта бензина, отличающиеся своим составом и физическими свойствами, обладают и различной степенью токсичности. Чистый бензин обладает меньшей токсичностью, чем бензин с примесями. Чем больше в бензине бензола и вообще соединений ароматического ряда, тем он ядовитее. Поэтому тяжелые бензины значительно (раза в 1,5—2) ядовитее легких. Установление точных пределов токсической дозы невозможно.

Чтобы не допускать отравления, гигиена труда требует, чтобы количество паров бензина не превышало 0,5 мг на 1л воздуха. Отравление бензином может носить острый и хронический характер. В случаях острого отравления, при вдыхании сразу значительного количества паров бензина (при очистке чанов, при случайном пролитии бензина и т. п.), быстро наступает общий глубокий наркоз, ослабление сердечной деятельности, и может наступить смерть. Чаще острое отравление носит более легкий характер. Сначала имеет место возбуждение центральной нервной системы (беспричинный смех, выкрики, судороги, похожие на истерические припадки, галлюцинации), затем наступает ее угнетение (головная боль, потеря сознания). В течение нескольких дней в организме обнаруживаются явления общего отравления (со стороны сердца, почек и печени), а затем наступает выздоровление. После этого, однако, нередко остаются как бы «следы» пережитого отравления: истеричность, ослабление памяти, уменьшение работоспособности, изменчивость настроения и т. п. Хронические отравления сказываются также главным образом на изменениях со стороны нервной системы, в частности и на периферической (весьма болезненные воспаления нервных стволов). Кроме того, поражаются нередко органы пищеварения и сердечно-сосудистая система. Почти как правило, хроническое отравление бензином дает значительное малокровие, хотя далеко не столь грозное, как при отравлении бензолом. У женщин обычно нарушаются менструации и тяжело протекает беременность. Все эти явления объясняются в значительной мере тем обстоятельством, что бензин растворяет в организме жиры (липоиды) и поэтому поражает сильнее всего наиболее богатые ими органы - нервную систему и кровь (эритроциты).

Меры предупреждения отравления бензином: 1) Бензин не должен содержать в себе более 1% примесей бензола; состав бензина должен регулярно проверяться и в отношении других примесей или необычных сочетаний разных углеводородов; 2) работы с бензином должны производиться в просторных и высоких помещениях с кубатурой на 1 рабочего не менее 20 м3; 3) пары бензина по возможности д. б. удаляемы на месте их образования (отсасывающие решетчатые столы, эксгаустеры, колпаки, стеклянные шкафчики и т. д.); 4) в рабочем помещении д. б. устроена приточно-вытяжная вентиляция; 5) наиболее вредные процессы, если нельзя их механизировать, д. б. изолированы от других работ; 6) цистерна, бак и вообще помещение, где можно ожидать наличия большого количества паров бензина, при необходимости быть в них рабочему, следует тщательно проветрить, а в сомнительных случаях предварительно поместить какое-либо мелкое животное (белую мышь, морскую свинку, птицу и т. п.); 7) рабочие должны подвергаться регулярным медицинским осмотрам; 8) не должны допускаться на работу лица, страдающие болезнями нервной системы и крови.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.