«У меня похитили мой автомобиль! Их было трое, действовали они согласованно и дружно. В мой автомобиль они были влюблены так же, как я сам. Но они требовали от него больше, чем я… Они хотели испытать похищенный автомобиль, проехать на нем 180 километров по неровной дороге. Компания с бродяжническими наклонностями состояла из моей жены и обоих сыновей».
Карл Бенц
Трое так называемых угонщиков решили навестить родственников в городке Пфорцхейм и решили сделать это на автомобиле. Конечно же, в дороге не обошлось без приключений, но автомобиль выдержал путешествие, а все волнения окупились с лихвой, так как все жители Пфорцхейма сбежались, чтобы увидеть этот чудо-экипаж, который передвигался без лошади.
Об этом случае через некоторое время узнала вся Германия, при этом пресса обратила внимание не на похитителей, а на сам автомобиль. С этого момента и началось повсеместное увлечение автомобилем.
Многие историки считают, что жена Бенца сыграла огромную роль в успехе мужа, а первое путешествие автомобиля в 180 километров сегодня считается первым в истории автопробегом. С 2008 года это событие отмечено Мемориальной трассой имени Берты Бенц.
Причем главной проблемой в дороге для Берты стал дефицит бензина. Она скупала во всех встреченных аптеках весь имевшийся в них бензин, чем вызывала гнев аптекарей – ждать новых поставок антисептика приходилось довольно долго. Когда и в аптеке бензина не нашлось, пришлось покупать его у местного врача.
Постепенно продажи автомобилей росли, бензина нужно было всё больше, аптеки не могли удовлетворить этот спрос. Начали открываться специализированные магазины, где можно было купить бензин. Но топливо в них продавалось порционно в ведрах или канистрах, никаких устройств по его перекачке в бак не существовало, поэтому заправка занимала много времени.
Первая специализированная заправочная станция открылась в 1907 году в Сиэтле, её владельцем была нефтяная компания «Стандарт Ойл». Причем помимо продажи топлива она предлагала и заправку его в автомобиль, для чего на станции были установлены ручные помпы.
А вот когда в 1910-е годы Генри Форд внедрил на своём заводе в Дирборне, штат Мичиган, конвейер, позволивший в два раза уменьшить цену его «Форда», продажи машин возросли тысячекратно. Миллионы автомобилей требовали топлива, число автозаправочных станций в США стремительно выросло. Если в 1921 году в Штатах насчитывалось около 12 тысяч станций, то в 1929 году – уже более 143 тысяч.
Нарастить объём производства бензина удалось благодаря изобретению нового метода нефтепереработки, который увеличил выход бензина из нефти, – крекинга, высокотемпературной переработки нефти с последующим получением продуктов меньшей молекулярной массы. Крекинг значительно увеличивает выход бензина из нефти. Разработал этот метод знаменитый русский инженер Владимир Шухов вместе с помощником Сергеем Гавриловым.
Несмотря на то что Шухов запатентовал своё изобретение, первую промышленную крекинговую установку построили в США в 1915 году. Её автором стал Уильям Бертон. Шухов же смог реализовать свои идеи в промышленных масштабах лишь в 1931 году, когда заработало предприятие «Советский крекинг».
Октановое число бензина – его стойкость к самовоспламенению при сжатии, взрывоопасность. Очень нужное качество, но одноразовая перегонка нефти не позволяет получить продукт с высоким октановым числом. Максимально возможное число, как правило, не превышает 70–80 единиц. Чтобы повысить октановое число, в бензин добавляют высокооктановые компоненты (метиловый и этиловый спирт) и антидетонаторы в незначительных количествах (до 0,3 %). Такой бензин называют этилированным. Но получали его с добавлением очень опасного для здоровья человека токсичного антидетонатора – тетраэтилсвинца. Мало того что он токсичен, он ещё плохо воздействует на каталитические нейтрализаторы выхлопных газов, которые в 1970-х годах стали появляться на автомобилях. Тогда от тетраэтилсвинца отказались в пользу метилтретбутилового эфира.
Долгое время существовало четыре вида этилированного бензина: Аи-80, Аи-92, Аи-95 и Аи-98. Для автогонок появились бензины «сотый», «сто первый» и «сто второй». Топливо с октановым числом 103 используется в «Формуле-1». Сейчас бензин с октановым числом выше чем 98 стал появляться и на обычных заправках.
Но бензин использовался не только в двигателях внутреннего сгорания. Например, в конце XIX века в США была разработана паяльная лампа, работавшая на бензине, а в европейских версиях тогда использовался керосин для обеспечения безопасности и низкой стоимости. Такие лампы вышли из оборота только к 1970-м годам, их заменили лампы на пропане. Сейчас остается несколько производителей, производящих латунные паяльные лампы в Индии, Китае и Северной Корее для рынков, где газ пропан трудно достать или он слишком дорог.
Сейчас на бензине работает достаточно много инструментов. Это бензопилы, мотобуры, бензорезы, перфораторы, газонокосилки. Особенно много такого инструмента в строительной отрасли и в садоводстве.
Сейчас бензин производят либо прямой перегонкой, либо более современными технологиями. Это термический крекинг, каталитический крекинг, каталитический риформинг, гидрориформинг, платформинг.
Сейчас на бензине работает достаточно много инструментов
Очистка сырой нефти – это разделение её компонентов на фракции. Процесс получения бензина начинается с одного из двух способов очистки:
– термическая фракционная перегонка, при которой различные вещества выделяются при разной температуре кипения. Это самый старый и распространенный способ выделения из нефти необходимых фракций. При этом нефтяные испарения конденсируются в жидкость для дальнейшей переработки;
– химическая фракционная обработка позволяет из одних компонентов получать другие. Такая очистка называется конверсией.
Первая стадия производства бензина – атмосферное фракционирование (перегонка), при котором нефть разделяется на фракции. После атмосферной перегонки проводят вакуумную дистилляцию. Нефтеперерабатывающие заводы эти процессы проводят в одной установке, которая называется АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка). Вакуумная дистилляция нужна для разделения на фракции остатка атмосферной переработки – мазута.
Пар подогреваемой нефти поднимается наверх в специальном резервуаре, разделенном металлическими дисками, которые имеют отверстия с колпачками. Смесь поднимающихся паров при охлаждении конденсируется на тарелках резервуара.
Вверху резервуар орошается частью легкокипящих фракций, а пары выводятся, подвергаются охлаждению и, конденсируясь, превращаются в жидкое топливо. При прямой перегонке получается до 15 % бензина (от массы перерабатываемого сырья), а также образуются многие полезные продукты, такие как керосин, лигроин, солярка и др.
На дне резервуара остается мазут, используемый при помощи дальнейшего нагревания (свыше 400 °С) для производства масляных продуктов. Из остатков производства масел получают полугудрон и гудрон, после обработки которых серной кислотой изготовляют высоковязкое смазочное масло (в том числе авиационное).
Вторичные процессы при производстве бензина увеличивают количество видов моторного топлива.
Важнейшей характеристикой бензина является октановое число, которое определяет его детонационную стойкость, то есть способность противостоять самовоспламенению при сжатии. Детонация возникает, когда часть топлива в цилиндре загорается ещё до того, как его достигнет пламя от свечи зажигания, и сгорает быстрее, чем требуется. В результате мощность двигателя снижается, он перегревается и быстрее изнашивается. О детонации свидетельствует характерный стук в моторе. В современных двигателях степень сжатия поршня в цилиндре высока – это даёт и бóльшую мощность, и увеличение КПД, а значит, бензины с высокой детонационной стойкостью всё востребованнее.
Октановое число – условный показатель. Его оценивают, сравнивая детонационную стойкость бензина с модельной смесью двух веществ – изооктана и н-гептана. Сам показатель соответствует процентному содержанию в этой смеси изооктана, который с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия. Его октановое число принято за 100. Н-гептан, напротив, детонирует даже при небольшом сжатии. Его октановое число – 0. Если октановое число бензина равно 95, это означает, что он детонирует, как смесь 95 % изооктана и 5 гептана.
Углеводороды, которые содержатся в топливах, значительно различаются по детонационной стойкости: наибольшее октановое число имеют ароматические углеводороды и парафиновые углеводороды разветвленного строения (изоалканы), наименьшее октановое число у парафиновых углеводородов нормального строения. Последние в подавляющем большинстве содержатся в прямогонных бензинах, и их октановое число, как правило, не превышает 70. Ароматические углеводороды образуются в процессе каталитического риформинга, а разветвленные парафины – при каталитическом крекинге. Именно эти два процесса в XX веке стали основными процессами вторичной переработки нефти, позволяющими получать бензины с повышенным октановым числом. Сегодня высокооктановые бензиновые фракции также получают в результате процессов алкилирования, изомеризации и гидрокрекинга или используя в низкооктановых бензинах разнообразные присадки.
Вообще, каждый из процессов переработки нефти на НПЗ даёт бензины в разном количестве, разного состава (соотношение основных компонентов) и с разным октановым числом. Это обусловлено не только характеристиками процессов, но и особенностями технологической схемы каждого конкретного производства и составом исходного сырья. Далее необходимо смешать компоненты так, чтобы на выходе получился продукт с требуемыми параметрами.
Со временем помимо таких характеристик, как октановое число, фракционный состав, химическая стабильность, давление насыщенных паров, все большую роль стали играть экологические показатели. Когда-то, чтобы повысить октановое число бензина, в него добавляли тетраэтилсвинец – такой бензин назывался этилированным. Сегодня использование этой присадки полностью запрещено из-за её токсичности.