Чому «звичайний» бензиновий стандарт замість чогось більш стійкого до стуку?

Стандартний легкий дистилят нафти для двигунів транспортних засобів, "звичайний бензин", є (або еквівалентний) деякій суміші гептану (С7) і октану (С8). Більш високі пропорції C8 більш стійкі до ударів, що дозволяє підвищити коефіцієнт стиснення і, таким чином, більш ефективно використовувати енергію в двигунах внутрішнього згоряння.

Чи сучасні НПЗ не виробляють майже будь-яку суміш вуглеводнів, яку вони хочуть за допомогою комбінацій перегонки, крекінгу та алкілування?

Якщо так, то чому "звичайний" бензин виробляється в таких кількостях і чому плата преміюється за більш стійкі до ударів ("вищий октан") суміші? Наприклад, якщо нафтопереробний завод мав виробляти лише один дистилят легкого палива, чи не міг би він настільки ж просто і дешево отримати суміш «100 октану», як нинішній «87 октан»?

Або насправді дешевше виробляти бензин "нижчого октану"?

Зауважте, що "100 октану" не означає 100% октан, оскільки "октанове" число вуглеводню залежить від його ізомерів, при цьому більш високорозгалужені ізомери мають більшу стійкість до удару . Таким чином, 100 октанове паливо може вироблятися з багатьма сумішами C7, C8 і навіть включати більш легкі і важкі вуглеводні.

Характеристика ізомерних складових сирої нафти може відповісти на це питання. Наприклад, якщо сира сировина має більше лінійних ізомерів, енергію доведеться вводити в ізомеризацію для отримання більш стійких до стукання дистилятів.

Ну і в першу чергу, переробні підприємства - це бізнес, тому вони повинні приймати рішення, які приносять їм найбільше грошей. Враховуючи це, давайте подумаємо про розтріскування та ізомеризацію за допомогою каталізу. У рафінарії знадобиться додаткові реактори, трубопроводи та відкачування, швидше за все додаткові колонки для перегонки, завантаження каталізаторів тощо. Енергія, яка займається перегонкою, як правило, дуже обтяжлива, і якщо ви маєте справу з ізомеризацією, ви, швидше за все, матимете справу з подібними хімічними речовинами які не відокремлюються легко (маючи на увазі величезну енергію і, таким чином, грошові експлуатаційні витрати). Каталізатори часто можуть бути дешевими, але зазвичай виготовляються з цеолітових основ, легованих рідкісними або важкими металами, і можуть коштувати від 5 до тисяч доларів за кілограм, і вони не тривають вічно (спікання, отруєння тощо).

Тож навіть без чисел ви можете бачити, де це може стати дуже зацікавленим у виробництві матеріалів, що виробляють вищі октанові матеріали. Але якщо вони зможуть отримати премію за це і заробити гроші, вони зроблять це правильно (деякі роблять)? Ось ще один фактор: біопаливо.

В даний час біопаливо вказується через Стандарт відновлюваного палива для суміші з американським запасом палива. Сюди входить багато різних поновлюваних джерел та біопалива, але найвидатнішим є паливний етанол (з крохмалю в даний час целюлозний пізніше). Посилання нижче містить огляд мандата RFS. Важливо зауважити, що сторони, зобов’язані змішувати ці біопаливо, - це переробки та імпортери сирої або готової нафтопродуктів .

https://www.epa.gov/renewable-fuel-standard-program/final-renewable-fuel-standards-2017-and-biomass-based-diesel-volume

Оскільки від цих суб'єктів законодавства вимагається (фактично відповідно до закону про чисте повітря) змішувати ці види палива, має сенс використовувати їх найкращим чином. Етанол забезпечує дуже специфічну перевагу рафінадним заводам, оскільки може різко вплинути на кінцеву RON, MON або комбіновану октанову кількість бензинів нижчої якості нижчої якості.

Отже, з точки зору бізнесу, найекономічнішим є сенс вкладати мало-ніяких капітальних або операційних витрат у технологічне обладнання, що підвищує октан, виконувати зобов’язане зобов’язання і одночасно змішувати етанол із зниженням якості палива, але все-таки робити той же октановий сорт до стійки для дистрибутора / споживача.

Залежно від того, де ви знаходитесь, "звичайне" автомобільне паливо - це щось середнє між 85 і 95. Однак кількість, скажімо, 95, не означає, що це суміш 95% октану і 5% гептану. Це просто означає, що паливо має властивості стійкості до удару, подібні до цієї суміші. Фактичним складом може бути будь-яка суміш ізомерних вуглеводнів.

Із збільшенням числа, що позначає опір удару, суміш стає прогресивно дорожчою.

Також зауважте, що ідеальний склад палива для даного двигуна внутрішнього згоряння залежить від змінних. Тиск повітря, наприклад, є фактором. Ідеальні суміші палива / повітря відрізняються для різних складів палива. На скажімо, на висоті 6000 футів (в якій я проживаю) різні суміші палива виконують інакше, ніж на рівні моря. Тож місцеві умови також можуть враховувати, коли йдеться про формування паливних сумішей.

Як зазначалося; Це коштує грошей, щоб зробити «октан». А оскільки для виготовлення цих багатьох октанових компонентів існує багато процесів, існує багато різних витрат і "історій". Одна історія; Клієни - це дуже високий октановий і ключовий компоненти поліефірної сировини, тому дуже велике конкуруюче значення. Друга історія; при риформінгу утворюється багато високооктанових компонентів, але через високий тиск водню та високий загальний тиск та каталізатор групи платинових роблять це дорогим процесом. Можливо, придбайте книгу про те, як працюють НПЗ.

Проста відповідь - це прибуток. Вони можуть стягувати більше за більші цифри, навіть якщо вартість не стосується збільшення. Я не можу сказати, скільки більше коштує виробити високий октан, але впевнений, що це додаткові витрати.

Зимові суміші, як згадувалося вище, більше стосуються швидкості випаровування. Якщо ви вважаєте, що у великому місті є багато сотень автозаправних станцій, загальний бензин, що випарується з усіх цих цистерн, є значним. Оскільки швидкість випаровування палива безпосередньо корелює з температурою, вони можуть використовувати паливо, яке випаровується взимку, ніж влітку.

Вони також мають зони, де їм доводиться використовувати більш важкий бензин навіть взимку через концентрацію там АЗС.

Я дізнався про все це, працюючи в трубопровідній компанії, яка зберігала та передавала паливо для всіх великих нафтових компаній з їхніх нафтопереробних заводів до терміналів, де їх завантажували на вантажівки. Цікаві дрібниці: бензин у моїх трубопроводах мав октановий рейтинг у 60-х, коли ми його тестували. Октанова оцінка, яку ви бачите на насосі, - це етанол, який вони додають на терміналі під час завантаження вантажних автомобілів. В основному це пов'язано з тим, що ви не хочете алкоголю в резервуарах для великого зберігання, оскільки він би всмоктував величезну кількість води з цистерн.

Ще одна причина, про яку ще не було сказано, - це "ефект мережі". Один штат США або європейська країна не може розумно збільшити свої октанові вимоги. Причина, за якою ви хочете отримати більш високі октанові показники, полягає в тому, що це дозволяє підвищити коефіцієнт стиснення в двигунах, що підвищує економічність палива. У більшості двигунів коефіцієнт стиснення фіксований та оптимізований для палива, наявного в районі, де продається автомобіль. (Коефіцієнти стиснення іноді відрізняються для варіантів одного і того ж автомобіля в ЄС та США через більш високі октанові показники палива в ЄС.)

Якщо десь збільшені вимоги до октану, це дозволило б лише новим автомобілям, які продаються там, використовувати більше паливно-октанове паливо за рахунок більш високого коефіцієнта стиснення. Але якби тільки одна держава США чи країна ЄС мали такі більш високі вимоги до октану, автомобілі, що мають відповідний більш високий коефіцієнт стиснення, не спрацювали б добре, коли їхали до іншого штату / країни, використовуючи нижчий октановий рейтинг, тож виробники автомобілів не почали продавати автомобілі з вищою коефіцієнт стиснення, якщо велика площа (наприклад, у США та ЄС) не змінить октановий паливо. І зміни, що впливають на континент, відбуваються дуже повільно, якщо вони взагалі відбуваються.

Тож після встановлення октанових оцінок їх важко змінити. А фокус на ефективності палива, мабуть, порівняно недавній (хоча я не знаю, коли ці октанові норми були стандартизовані).