Обнаружение щелочи и воды в бензине

VII открытая юношеская научно-исследовательская конференция имени С.С. Молодцова 

Секция  общая и техническая химия  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Исследовательская работа

Обнаружение щелочи и воды в  бензине 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:

Макарова  Ульяна, ученица 10«а» класса,

 сш  №31 г. Нижнекамска

Научный руководитель:

Галимуллина Рамзия   Фаиловна, учитель химии  I квалификационной категории.  
 
 
 
 
 
 
 
 

г. Нижнекамск, 2009 год 
 

      План  работы: 

1. Нефть, ее состав и происхождение
2. Промышленное получение бензина.  Марки бензина.
3. Качество современных бензинов в России.
4. ОАО «ТАНЕКО»- гарант высококачественного экологически чистого топлива.
5. Методика выполнения работы.
6. Результаты и выводы.
7. Приложения.
8. Литература

 

      Цель  работы: 

    Качественное определение щелочи и воды в бензинах различных марок АЗС города Нижнекамска. 
 

      Задачи  работы: 

1. Углубить  знания о нефтепродуктах.
2. Развить умения и навыков практического определения рН растворов.
3. Определение значения рН нескольких марок бензина из различных автозаправочных станций.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Нефть, ее состав и происхождение

    Мы рождаемся и живем в мире продуктов и вещей, полученных из нефти. В истории человечества были каменный и железный периоды. Как знать, может быть, историки назовут нефтяным или пластмассовым наш период.

    Нефть, вероятно, является наиболее титулованным видом полезных ископаемых. Ее величают и «королевой энергетики», и «царицей плодородия». А ее королевский сан в органической химии не нуждается в дополнительной аттестации. Спутник нефти — горючий газ — именуют «голубым золотом», а саму нефть называют «черным золотом».

    Нефть создала не только новый уровень производительных сил общества, но и новую отрасль промышленности — нефтехимию, возникшую на стыке органической химии, химии нефти и физической химии. Она же породила ряд негативных, прежде всего, экологических проблем.

    Нефть известна человеку с глубокой древности. Вероятно, первое, что вызвало интерес к нефти, — это ее вяжущие свойства. Ее использовали как клей и как добавку к строительным материалам. В гробницах Ближнего Востока, в развалинах древних цивилизаций Америки находят украшения и различные конструкции, скрепленные нефтяным цементом.

    Нефть в древнем мире была грозным оружием: подожженная нефть лилась на головы штурмующих крепостные стены, горящие стрелы, смоченные в нефти, летели в осажденные города.

    Нефть еще римскими врачами использовалась для изготовления лечебных мазей. Они же первыми осуществили для этих целей и перегонку нефти. 

 
 

 
 
 

    Нефть — это маслянистая жидкость темно-бурого или почти черного цвета с характерным запахом. Каждая нефть имеет только ей присущий цвет:

Кавказа — нефть темно-зеленая, Сибири — желтоватая, Белоруссии — розоватая, Мангышлака — абсолютно черная.

    Каждая нефть имеет свой неповторимый букет запахов. Нефть Апшерона нельзя спутать по запаху с нефтью Ухты. Нефть даже отдаленно не напоминает по запаху бензин или керосин, с которыми у нас ассоциируется представление о ней. Аромат нефти придают сопутствующий ей сероуглерод, остатки растительных и животных организмов.

    По составу нефть — это сложная смесь углеводородов различной молекулярной массы, главным образом жидких (в них растворены твердые и газообразные углеводороды). Обычно это углеводороды следующих классов:

• алканы (парафиновые или метановые);
• циклоалканы (цикланы, циклопарафины, нафтены);
• арены (ароматические углеводороды).

    По преобладанию того или иного класса углеводородов нефтехимики подразделяют нефти на метановые, нафтеновые, ароматические.

    Алканы представлены углеводородами широкого спектра числа углеродных атомов — от С₁ до С₄₀. Первые четыре — газы и находятся в нефти в растворенном состоянии. Наряду с газообразными и жидкими нефти содержат и твердые алканы в растворенном состоянии. Из них выделяют три основных продукта: парафин, церезин и озокерит.

    В нефти, добываемой из разных месторождений, содержатся как углеводороды нормального строения, так и их изомеры. В ней найдены все изомеры пентана, гексана, гептана. По аналогии с алканами повторяются циклоалканы и арены.

    Кроме углеводородов, нефть содержит кислородные, сернистые и азотистые органические соединения.

    Состав нефти различных месторождений различен. Так, нефти Татарии, Западной Украины содержат преимущественно алканы, нефть Азербайджана богата аренами, а нефть Америки и Саудовской Аравии — циклопарафинами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Промышленное получение  бензина. Марки  бензина.

Первичная переработка нефти

  Первичная переработка нефти заключается в ее перегонке. Перегонку производят на нефтеперерабатывающих заводах после отделения попутных газов. При перегонке нефти получают светлые нефтепродукты:

• бензин — С₆—С₈ (температура кипения от 40 до 180 °С): используется как авиационное и автомобильное топливо;

• лигроин — С₈—С_и (температура кипения от 180 до 230 °С): используется как дизельное топливо и как растворитель в лакокрасочной промышленности, а также для переработки в бензин;
• керосин — С₁₂—С_1б (температура кипения от 230 до 300 °С): в течение многих лет использовался для освещения, теперь это топливо для реактивных двигателей;
• газойль — С₁₅—С₂₃ (температура кипения выше 300 °С): соляровое масло как топливо.

 

Вторичная переработка нефти

  Вторичная переработка нефти связана с изменением структуры углеводородов, входящих в ее состав.

  В первую очередь это процессы крекинга — расщепления молекул углеводородов на молекулы с меньшим числом атомов углерода, например:

  С₂₀Н₄₂ → С₁₀Н₂₂ + С₁₀Н₂₀

  С₁₀Н₂₂ → С₅Н₁₂ + С₅Н₁₀

  Таким способом получают главным образом автомобильный и авиационный бензин. В этом случае выход его из нефти достигает 70%. Термический крекинг был открыт русским инженером В. Т. Шуховым в 1891 г. 

  Сравнение термического и каталитического крекингов. 

 
 

    Еще одним из видов вторичной переработки нефти является риформинг – процесс ароматизации, т.е. превращение парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды в присутствии катализаторов (платины и молибдена). 

   Марки бензина

   Автомобильный транспорт по мере своего развития предъявлял все большие требования не только к количеству, но и к качеству бензина. С количеством все понятно. А вот что входит в понятие качества?

   Давайте рассмотрим процесс сгорания бензина  в двигателе. Это сложный физико-химический и технологический процесс, связанный  с выполнением противоречивых требований. Прежде всего, карбюрация — смешение бензина с воздухом. Если топливная смесь бедна, то есть в ней много воздуха и мало топлива, то температура горения и, следовательно, температура рабочего тела (продуктов сгорания) в двигателе снижаются. А эффективность всякой тепловой машины” в том числе и двигателя внутреннего сгорания, зависит как раз от перепада температур рабочего тела в начале и конце рабочего процесса. Это непреложное требование термодинамики. Кроме того, при работе на бедной топливной смеси снижается мощность двигателя, повышается интенсивность закоксовывания цилиндров, поршней и клапанов, снижается КПД...

   Лучше всего сжигать топливную смесь  с минимальным избытком топлива. Но необходимо обеспечить равномерность  горения, не допускать его взрывного характера.

   Однако  не все углеводороды сгорают одинаково. Многие из них образуют в качестве промежуточных перекисные соединения и продукты их распада — свободные  радикалы. Все эти вещества очень  нестойки, склонны к взрыву. Вот и получается иногда: искра от пламени зажгла топливную смесь, фронт пламени пошел по цилиндру, а в верхней его части накапливаются перекиси. И когда остается еще 15—20% неизрасходованной топливной смеси, происходит взрыв. Скорость распространения пламени при этом увеличивается в сотни раз — до 2500 м/с. Ударная волна многократно отражается от стенок цилиндра и от поршня, начинаются вибрации, в двигателе появляется характерный металлический стук... Словом, происходит детонация.

   При прочих одинаковых условиях наибольшей склонностью к детонации отличается н-гептан, а наименьшей — 2,2,4-триметилпентан (изооктан). Эти углеводороды и были приняты в качестве эталонных при определении так называемого октанового числа.

   Другими словами, октановое число — относительная  и безразмерная величина, не имеющая физического смысла. Но это еще не все. Двигатели бывают разные; условия, в которых Они работают, тоже неодинаковы. Скажем, одно дело стабильность сгорания топлива в двигателе тяжелого грузовика, работающего на пониженных передачах, и совсем другое — детонация в двигателе легкового автомобиля, работающего в форсированном режиме на высоких оборотах.  
 

Автомобильный бензин (Motor gasoline)

     
Для приготовления автомобильного бензина используют бензины прямой перегонки, бензины термического крекинга, бензины каталитического крекинга и каталитического риформинга, бензины коксования (для низкооктановых бензинов), алкилбензин, изопентан, толуол (для высокооктановых бензинов), бутан, бутан-бутиленовую фракцию, пентан-амиленовую фракцию и газовый бензин. Для повышения детонационной стойкости автомобильного бензина используют антидетонационные присадки, из которых самыми распространенными являются тетраэтилсвинец (ТЭС) и метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Используется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием.  
 
Содержание серы в автомобильном бензине меняется от 0,05 до 0,1%. Автомобильный бензин изготовляют зимних и летних сортов, которые отличаются давлением насыщенного пара. Маркируют по октановым числам, замеренным по моторному или исследовательскому методу, или по обоим методам одновременно.  
 
Выпускают автомобильный бензин марок А-72 (этилированный и неэтилированный, летний и зимний), А-76 (этилированный и неэтилированный, летний и зимний), А-80 (этилированный и неэтилированный), АИ-91 (неэтилированный, летний и зимний), А-92 (этилированный и неэтилированный, летний и зимний), АИ-93 (этилированный, летний и зимний), АИ-95 «Экстра» (неэтилированный летний) и АИ-95 (неэтилированный, летний и зимний).  
 
В разных регионах мира используются разные марки автомобильного бензина. В Европе распространены марки «суперплюс» или «супер» (неэтилированный, летний и зимний), «премиум» или «европейский» (неэтилированный, летний и зимний), «немецкий» (этилированный, летний и зимний), «итальянский» (этилированный, летний и зимний), «регулар» (неэтилированный, летний и зимний). В США применяется автомобильный бензин марок «регулар», «мидгрейд», «премиум» и «суперпремиум». Все марки бывают как летние, так и зимние. В США применяется только неэтилированный или, вернее, малоэтилированный автомобильный бензин с содержанием свинца менее 0,0026 г/л. В Азиатско-Тихоокеанском регионе применяется автомобильный бензин марок 91RON, 92RON, 95RON, 97RON. Все они малоэтилированные (летние) с содержанием свинца до 0,01 г/л. Аббревиатура RON составлена из первых букв английских слов research octane number (октановое число по исследовательскому методу). При написании марок бензина используются разные значения октановых чисел, поэтому при подборе аналогов необходимо ознакомиться с описанием каждой марки. Производство автомобильного бензина в мире равно примерно 900 млн т в год, что составляет 30% от общего производства нефтепродуктов.