Benzyna otrzymywanie, właściwości, liczba oktanowa, środki przeciwstukowe katalizatory samochodowe

Właściwości benzyny Benzyna – mieszanina węglowodorów ciekłych zawierających od 5 do 12 atomów węgla w cząsteczce (C5H12 – C12H26) Właściwości fizyczne Właściwości chemiczne Lotna, bezbarwna ciecz o charakterystycznym zapachu, temp. wrzenia w przedziale 36-180/200oC (benzyna lekka, ciężka) Nierozpuszczalna w wodzie, gęstość mniejsza od gęstości wody (0,72-0,76g/cm3) Dobrze rozpuszcza się w rozpuszczalnikach niepolarnych, sama jest dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji niepolarnych np. tłuszczów Ciecz łatwopalna, jej pary z powietrzem tworzą mieszaninę wybuchową W powietrzu atmosferycznym spala się żółtym i kopcącym płomieniem

Otrzymywanie benzyny destylacja frakcjonowana ropy naftowej kraking – przeróbka frakcji destylacji ropy zawierającej powyżej 12 at. C w cząsteczkach reforming – proces izomeryzacji węglowodorów o łańcuchach prostych w węglowodory o łańcuchach rozgałęzionych, pierścieniowych, węglowodorów aromatycznych i nienasyconych, głównym celem jest zwiększenie liczby oktanowej benzyn benzyna syntetyczna – otrzymywana z gazu syntetyzowego ( CO + H2)

Kraking Proces polegający na rozkładzie alkanów o długich łańcuchach węglowych na alkany o łańcuchach krótszych Proces prowadzi się: w obecności katalizatorów ( Pt, Ni, Pd, Ag, NiO, ZnO, Cr2O3, MnO2, SiO2, V2O5, H3PO4, H2SO4) , w warunkach podwyższonej temp. (ok. 500oC) zmienionego ciśnienia (podwyższone lub obniżone) Przykłady: C13H28  C7H14 + C6H14 (tridekan  hepten + heksan) 3 C17H36  C8H18 + C8H14 + C9H18 + C9H20 + C6H14 + C6H12 + C5H12 (heptadekan  oktan + oktyn + nonen + nonan + heksan + heksen + pentan) 4

Reforming Proces reformingu – polega na podgrzaniu do ok. 500oC i pod zwiększonym ciśnieniem oraz obecności katalizatorów (MoO, Al2O3, Pt) niskowrzących frakcji z destylacji ropy naftowej i krakingu (benzyna, nafta) W procesie następuje izomeryzacja węglowodorów o prostych łańcuchach do alkanów rozgałęzionych, alkenów, cykloalkanów, węglowodorów aromatycznych Celem reformingu jest podwyższenie liczby oktanowej benzyn otrzymanych w procesie destylacji frakcjonowanej ropy naftowej oraz w procesie krakingu. Produktem ubocznym reformingu jest wodór

Reforming – przykład CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 - CH3 CH3 | H3C –C – CH3 CH – CH3 + n H2 H3C – CH2

H3C

LO – liczba oktanowa Ustalenie LO – polega na porównaniu: procesu spalania węglowodorów z procesem spalania izo-oktanu C8H18 (2,2,4-trimetylopentanu), dla którego LO = 100 CH3 CH3 | | CH3 – C – CH2 – CH – CH3 | CH3 procesu spalania n-heptanu C7H16, dla którego LO = 0 CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3 Im większa liczba oktanowa, tym większa odporność benzyny na spalanie stukowe (wybuchowe) Jeżeli benzyna zawiera 24% węglowodorów, które spalają się jak n- heptan a pozostałe węglowodory spalają się jak izo-oktan to liczba oktanowa paliwa: LO = 100 – 24 = 76 Niską liczbę oktanową mają alkany nierozgałęzione, natomiast wysoką liczbę oktanową mają alkany rozgałęzione, cykliczne i alkeny

Środki przeciwstukowe (antydetonatory) Związki chemiczne podwyższające LO benzyn: związki obecnie niestosowane: (jodyna - roztwór jodu w etanolu, tetraetylo ołów: Pb(C2H5)4 Związki stosowanie obecnie: Etanol: CH3 – CH2 – OH MTBE – eter – tert – butylo-metylowy CH3 | H3C – O – C – CH3 ETBE – eter -tert – butylo-etylowy H3C – CH2 – O – C – CH3

Katalizatory samochodowe – reaktory katalityczne Spalanie paliw w silnikach jest niecałkowite, do atmosfery uwalniane są gazy toksyczne (CO, tlenki azotu) lub będące bezwodnikami kwasowymi (NO2) W obecności katalizatora następuje proces utlenienia i redukcji gazów zawartych w spalinach do związków obojętnych dla środowiska przyrodniczego, Proces w uproszczeniu można zapisać w formie równania reakcji chemicznej: 3CO + NO + NO2  3CO2 + N2