Каждый не раз слышал о загазованности воздуха свинцовыми парами, о ядовитости соединений в бензине. Но эта информация воспринималась как нечто должное, как необходимые издержки современного бытия. Но, оказывается, на машине можно ездить, не испытывая чувства вины за испорченный городской воздух. Как? — спросите вы. Не покупать на АЗС этилированный бензин.
Как вырабатывается бензин из нефти?
Нефть представляет собой сложную смесь разнородных по химическому составу химических веществ, но в основу ее составляют жидкие углеводороды (от пентана и выше). Все углеводороды, в зависимости от химической формулы, то есть от количества метиленовых групп CH2 имеют разную температуру кипения. На этом и было основано разделение углеводородов на фракции. Кипение нефти при температуре
- До 100оС дает бензин первого сорта;
- До 110оС — специальный бензин;
- До 130оС — бензин 2-го сорта;
Но получаемый продукт имел низкое октановое число, и в результате двигатель работал на нем с перебоями.
[stextbox id=»alert»]Правда, самое высокое ОЧ давала переработка азербайджанской нефти. При прямой перегонке октановое число равнялось 60-65. Но даже этого было недостаточно.[/stextbox]
Выбираете материал для гаража? Смотрите в нашем материале обсуждение плюсов и минусов разных вариантов.
Сколько стоит учиться на права, что сходит в теоретическую часть — ответы на эти и другие вопросы вы найдете в материале от Прокроссовер.
Существует ли в природе идеальный бензин?
Октан — восьмой по счету представитель простейших углеводородов. Жидкое, маслянистое вещество, содержащееся в нефти и обеспечивающее идеальные параметры для работы двигателя. А именно, октан способен противостоять высоким температурам, в ходе сжатия не воспламеняется, и не детонирует. Благодаря чему обеспечивается высокий коэффициент полезного действия двигателя. Химическое соединение с формулой С8H17 и является идеальным бензином.
Казалось бы, что может быть проще? Нужно выделить 10 процентов октана из обрабатываемой нефти и отправить на автозаправки, в канистры, цистерны и бензобаки. Но не тут-то было. Октан, содержащий 8 атомов углерода, комфортно чувствовал себя в компании с другими углеводородами, содержащимися в нефти. Но отделяться в отдельное вещество, категорически отказывался, и распадался на соединения с меньшим числом углеродных атомов. Важно было связать молекулу так, чтобы она содержала 8 атомов углерода, точнее, 8 метильных групп. Отсюда и родился термин — октановое число. Фактически это число определяет процент октана в составе бензина. Выделяемый перегонкой бензин содержал от 30 до 50 процентов октана, но этого было мало для бесперебойной работы двигателя.
Этилированный бензин: что это такое и как появилось
В 1921 году решение проблемы с октановым числом было найдено. Два инженера из компании Дженерал моторс, Бойд и Миджлей, хотели помочь своему другу, предпринимателю, построившему небольшую электростанцию. Предполагалось, что движок будет работать на керосине, но он работал со сбоями, сильно детонировал, и в любой момент мог выйти из строя, потому что в керосине было низкое ОЧ. Способность тетраэтилсвинца повышать октановое число керосина, была обнаружена в результате целенаправленного поиска вещества, способного снижать детонацию двигателя.
Испытания, проводимые с бензином на автомобильных двигателях, тоже показали положительный результат. Руководители Дженерал Моторс зарегистрировали патент на открытие и, объединившись с двумя другими корпорациями -«DuPont» и «StandardOil» создали предприятие, выпускающее антидетонирующую присадку на основе тетраэтилсвинца.
[stextbox id=»info»]Свинец оказался тем самым элементом, который, имея 4 валентные связи, был способен связать нужные углеродные атомы. Формула тетраэтилсвинца — Pb(CH2CH3)4. Таким образом, этиловые радикалысоздавали структуру октана, и снижали детонацию двигателя.[/stextbox]
Получив искомое, руководители Этиловой корпорации на этом успокоились. Они тщательно скрывали факты отравлений на своих фабриках, отрицали ядовитость тетраэтилсвинца. Сам Томас Миджлей получил отравление этим веществом, и долго лечился, но он так и не признался в том, что его детище наносит вред окружающей среде и людям.
Даже в названии предприятия, занимавшегося производством тетраэтилсвинца в Америке, о ядовитом металле предпочли умолчать, чтобы не пугать людей. Компания называлась EthylCorporation(этиловая корпорация).
Господство этилированных бензинов
Поскольку до 2000-го года 80% бензина выпускалось с содержанием тетраэтилсвинца, официального разделения на бензины этилированные и неэтилированные не было. В первой половине ХХ века, когда планету сотрясали социальные катаклизмы (войны, революции) общество мало заботили проблемы экологии и здоровья. Да и машин было не так много, чтобы ощущать их вредное воздействие на природу.
Эра этилированных бензинов началась в 1924 году в Америке с того самого предприятия, без свинца в названии — «Этил корпорейшн». В России тетраэтилсвинец не применялся до 1942 года по двум причинам:
- Высокое (в сравнении с Лос-анджелесской и техасской нефтью) качество сырья, добываемое в Грозном и в Баку;
- У отечественных автомобилей степень сжатия в карбюраторных двигателях была ниже, чем у тех же американских.
Но в 1942 году в СССР поступили первые партии американских грузовиков Studebekker и истребители из стран Атланты, которые привыкли работать на этилированном бензине. Поэтому сначала закупали, а потом и наладили производство тетраэтилсвинцовой жидкости.
После войны постановлением правительства применение этилированных бензинов пытались запретить в столичных и курортных городах СССР, но этот запрет выполнялся не всегда из-за возрастающих перевозок. Более того, развивающееся в стране автомобилестроение увеличивало мощности двигателей, в том числе и за счет увеличения сжатия в карбюраторах ДВС, и применения этилированных бензинов. Открытые в 60-х годах нефтяные месторождения решили проблему количества бензина для растущего автомобиле- и тракторостроения, но качество Сибирской нефти оказалось ниже, чем той, которую добывали на юге. Так, этилирование прочно обосновалось и в СССР.
Чем коварен этилированный бензин
ТЭС — сокращенное название тетраэтилсвинца. Вредное влияние на организм человека это соединение продемонстрировало на заводах «Этил корпорейшн» в первые же дни своего появления. ТЭС — летучее соединение, и его пары попадают в организм с вдыхаемым воздухом. Соединение этила со свинцом воздействует, прежде всего, на нервную систему, на головной мозг. При постоянном контакте с этим веществом, оно накапливается в паренхиматозных органах, таких, как почки и печень, в головном мозге.
В результате, у людей, работавших на предприятиях «Этил корпорейшн», появились нарушения психики и двигательной координации. Первые годы работы «этиловой корпорации» были омрачены инвалидностью и даже гибелью людей.
И дело здесь не только в ядовитости свинца. ТЭС, действовал двояко. Содержащиеся в этом веществе этиловые радикалы входят в состав этиленгликоля, медицинского (этилового) спирта, уксусной кислоты. Попав в организм, и отделившись от свинца, этиловые радикалы вели себя не столь безобидно, как может показаться на первый взгляд.
Начало конца
Производителей ТЭС, которые больше полувека держали в бензиновых тисках планету. И важно было переломить влияние бензиновых магнатов на правящую верхушку. Первой Америка забила тревогу по поводу задымления воздуха, особенно ощущавшегося в городах-миллионерах. Страна, где автомобиль давно перестал быть роскошью и приобретается не на семью, а для каждого взрослого, где наличие транспортного средства ставят одним из условий приема на работу, должна была задуматься об экологии и здоровье людей.
В 1972 году агентство EPA в Америке, занимающееся проблемами окружающей среды, запретило применять ТЭС в бензинах и создавать двигатели, рассчитанные на этилированный бензин. Производители подали на EPAв суд, но проиграли. С этого процесса начинается эпоха борьбы с тетраэтилсвинцом и этилированным бензином. С начала 1976 года, и последующие 10 лет велись разработки и исследования в области производства высокооктановых бензинов без тетраэтилсвинца, создавались новые двигатели.
[stextbox id=»alert»]Исследования показали, что содержание свинца в крови американцев в течение 18 лет, начиная с 1976 года, в результате запретительных мер, снизилось на 78 %.[/stextbox]
ТЭС также обосновался и в стране Советов. Но в СССР на протяжении всех последующих лет велись исследования в области повышения октанового процента. И в бензин, содержащий ТЭС, в качестве предупредительной меры, добавлялся краситель. В СССР работа по отказу от применения ТЭС началась в начале 80-х и завершилась уже в новой России к 2000-му году. ЕЭС также в 2000-м году ввел запрет на использование этилированных бензинов, хотя некоторые европейские страны сделали это раньше. Европа ввела стандарты на бензин, допускавшие применение тех или иных марок, но допустимые стандарты год от года ужесточались.
Одной из альтернативных присадок в России стал ферроцен. Соединение менее токсичное, образованное в результате слияния железа и органического вещества с циклической структурой — циклопентадиена. Велись и ведутся работы по созданию эффективных присадок, повышающих октановое число без металла, поскольку металлы разрушающе действуют на двигатель.
[stextbox id=»info»]Замечено, что повышают октановое число метиловый и этиловый спирт, но добавление спирта в бензин — удовольствие не из дешевых.[/stextbox]
Итог
Развитие органической химии и ее практическая направленность породила новые вещества и соединения, не известные в начале ХХ века. Данный прогресс коснулся и углеводородов. Появилась возможность синтезировать изомеры, вещества, равные по числу атомов и молекулярной массе. Изомер октана — одно из таких веществ. Оно стало идеальной присадкой к бензинам, потому что не содержит отравляющих веществ, и не окисляет метал двигателя.
Можно было бы сказать, что проблема отравляющих бензинов решена. Но есть проблема другого рода. Этилированные бензины дешевле, и поэтому недобросовестные заправщики на АЗС продолжают «химичить», выдавая одни марки бензина за другие. С другой стороны, сами потребители, особенно, из малообеспеченных слоев населения стараются на бензине экономить, и заправляют ядовитый, но дешевый бензин.
