Benzín

Automobilové benzíny sú mnohozložkové zmesi kvapalných uhľovodíkov s teplotou varu od 20oC do 210oC a  môžu obsahovať prísady, ktoré zlepšujú základné palivo. Prísady nesmú mať škodlivé vedľajšie účinky. Benzíny sú horľaviny prvej triedy horľavosti, ich bod vzplanutia je nižší ako 0oC, teplota vznietenia je 200-240oC, dolná medza výbušnosti je 0,7%  obj., horná medza výbušnosti je 8% obj.

Podľa použitia sa dajú rozdeliť na:

  • automobilové,
  • letecké,
  • technické (rozpúšťadlá a riedidlá).

Automobilové benzíny

Benzín je v súčasnosti tak známa a dostupná látka, že málokto si uvedomuje, akými zložitými a sofistikovanými výrobnými a distribučnými procesmi sa dostáva k zákazníkovi. Väčšina zákazníkov si spomenie na benzín vtedy, keď má prázdnu nádrž, alebo pri správach zvýšení cien.

Benzín musí všeobecne spĺňať niekoľko základných výkonnostných predpokladov:

  • Motor musí v chladnom počasí naštartovať ľahko, musí sa rýchlo zohriať na pracovnú teplotu a bežať hladko pri všetkých klimatických podmienkach.
  • Motor musí dávať primeraný výkon bez klepania.
  • Automobil musí mať primeranú spotrebu paliva a tvoriť málo emisií.
  •  Benzín nemá tvoriť usadeniny v motore, nesmie znečisťovať a korodovať palivovú sústavu vozidla.

Hoci na výkonnosť vozidla vplýva významne jeho dizajn a dobrá údržba, úloha benzínu je veľmi dôležitá.

V súčasnosti sa musia distribuovať len benzíny bez olovnatých zlúčenín a s maximálnym obsahom síry 10 mg/kg. Pre benzíny je zakázané používanie prísad obsahujúcich zlúčeniny sodíka, mangánu, železa, alebo fosforu. Musí byť zaručené, že benzín nebude obsahovať mechanické nečistoty a pri lokálnych klimatických podmienkach nedôjde k oddeleniu vody.

Predávané automobilové benzíny sa označujú podľa hodnoty oktánového čísla stanoveného výskumnou metódou. Najčastejšie používaný benzín má oktánové číslo 95.

Automobilové benzíny sa v Európe vyrábajú podľa európskej normy EN 228, ktorá platná aj v SR.

Jednotlivé ukazovatele sa dajú rozdeliť na:

  • výkonnostné ukazovatele,
  • ukazovatele, ktoré majú vplyv na zloženie spalín,
  • stabilita, bezpečnosť pri manipulácii a skladovaní.

Antidetonačné vlastnosti automobilových benzínov vyjadrujú odolnosť benzínu proti detonačnému spaľovaniu v motoroch a sú charakterizované oktánovým číslom. Oktánové číslo sa stanovuje na skúšobnom jednovalcovom motore špeciálnej konštrukcie, ktorý pracuje pri normou definovaných podmienkach. V skúšobnom motore sa porovnáva skúšaný benzín s takou zmesou izo-oktánu (jeho oktánové číslo je 100) a n-heptánu (oktánové číslo 0), ktorá má rovnaké detonačné vlastnosti. Oktánovým číslom sa rozumie objemové percento izo-oktánu v jeho zmesi s n-heptánom.

Automobilové benzíny sa charakterizujú dvomi základnými oktánovými číslami : výskumnou metódou (RON – research octane number) a motorovou metódou (MON – motor octane number). ON vystihuje podmienky spaľovania pri štarte a pri nízkych otáčkach motora. MON charakterizuje antidetonačné vlastnosti benzínu pri plnom zaťažení a vysokých otáčkach motora. Rozdiel RON-MON sa nazýva citlivosť benzínu a býva zvyčajne na úrovni 10. Oktánové číslo pre daný typ motora by malo byť vyššie ako je jeho oktánová požiadavka, mení sa od otáčok motora a počtu najazdených kilometrov. Nárast oktánovej požiadavky je spôsobený usadeninami v spaľovacom priestore motora, ktoré menia kompresný pomer.

Prchavosť benzínu sa hodnotí stanovením destilačnej krivky a tlakom pár podľa Reida. Obidva parametre významne ovplyvňujú prevádzku motora. Palivo musí byť dostatočne prchavé, aby sa vo valci vytvorila so vzduchom homogénna zmes. Veľká prchavosť však spôsobuje straty pri manipulácii a skladovaní benzínu a musí byť legislatívne obmedzená podľa ročného obdobia a geografickej polohy. Teplota 10 % bodu destilačnej krivky ovplyvňuje štartovateľnosť motora pri nízkych teplotách. Teplota 50 % bodu destilačnej krivky charakterizuje vplyv benzínu na akceleráciu a ustálený chod. Zvýšená hodnota 90 % bodu destilačnej krivky a konca destilácie spôsobuje nedokonalé spaľovanie benzínu, znečistenie oleja a zvýšené emisie.

Parametre oxidačná stabilita a obsah živíc charakterizujú stabilitu benzínu pri skladovaní, najmä pri použití olefínov. Obsah síry je limitovaný, pretože oxidy síry sú korozívne a sú katalytickým jedom pre konvertory výfukových plynov. Obmedzené sú aj hodnoty benzénu a aromátov.

Výrobcovia benzínu pridávajú do benzínu prísady. Niektoré vlastnosti motorových palív možno síce zlepšiť aj bez prísad, avšak za cenu neúmerne veľkých nákladov pri ich výrobe. Na strane druhej, viaceré vlastnosti palív bez použitia prísad nie je možné dosiahnuť ani úpravou technológie ich výroby.

Antikorózna prísada svojimi polárnymi časťami molekuly pokryje kovový povrch a tak zabraňuje prístupu k nemu tým látkam (voda, vzduch), ktoré by mohli spôsobovať jeho koróziu.

Antioxidačná prísada (antioxidant) potláča chemické reakcie, vplyvom ktorých by v motorovom palive existujúce nenasýtené uhľovodíky reakciou so vzdušným kyslíkom mohli vytvárať rôzne kondenzačné vysokomolekulárne látky so vznikom živíc. Výsledkom jej pôsobenia je udržanie vlastností paliva po dlhú dobu, najmä počas jeho skladovania.

Antipenivá prísada znižuje penenie motorovej nafty, najmä pri tankovaní nafty pri použití výdajných stojanov s veľkou plniacou rýchlosťou. Vytváranie peny spomaľuje tankovanie vozidiel a vytvára nebezpečenstvo znečistenia životného prostredia a prípadne aj vzniku požiaru na čerpacích staniciach. Penenie motorovej nafty sa hodnotí ako objem vzniknutej peny a čas rozpadu peny. 

Deemulgačná prísada  zlepšuje (urýchľuje) oddeľovanie vody od motorového paliva (BA, resp. NM) najmä v tých prípadoch, keď je táto prirodzená vlastnosť uhľovodíkového paliva potlačená prídavkom prísad s povrchovoaktívnymi vlastnosťami (detergentné, mazivostné prísady).

Detergentná prísada do automobilových benzínov čistí alebo udržuje v čistom stave celý palivový systém automobilu - nádrž, karburátor alebo vstrekovací systém, sacie kanály, sacie ventily motora a znižuje množstvo usadenín v spaľovacom priestore motora. V prípade, že by benzín neobsahoval detergentnú prísadu, vznikajúce úsady by zhoršovali podmienky tvorby palivovo-vzdušnej zmesi s následným zhoršením zloženia výfukových plynov a zvýšením spotreby benzínu. Zvýšené množstvo usadenín v spaľovacom priestore motora zvyšuje oktánovú požiadavku motora.

So zvyšujúcim sa počtom automobilov s viacbodovým vstrekovaním, a najmä systému s priamym vstrekovaním benzínu (GDI), bude nutné pridávať mazivostné prísady aj do automobilových benzínov s výrazne redukovaným obsahom síry (10 ppm) a obsahujúcich znížené množstvo aromátov.

Mazivostná prísada taktiež zlepšuje mazanie piestu motora, najmä v oblasti prvého piestneho krúžku, ktorý je motorovým olejom mazaný iba pri pohybe piestu nadol. Výsledkom tohto pôsobenia je zníženie spotreby paliva a teda zníženie emisií, vrátane emisie CO2.

Osobitnou zložkou automobilových benzínov sú biozložky. Do benzínu sa môže pridávať etyl-terc. butyléter a/alebo bezovodý etanol.