Пальне щастя

Опубликованно 10.11.2018 00:08

Бензин пройшов шлях від малопопулярного антисептика до рідини, без якої неможливо уявити життя планети, а його виробництво — від примітивного до випарювання технічно складного процесу. «Стрічка.ру» простежила історію головного палива людства.Чиста нафта

Горючі властивості нафти здавна привертали увагу людини. Древні греки використовували нафту для розпалювання багать на маяках і підпалювання стріл під час військових дій, а в Візантії нафту була однією з складових легендарного «грецького вогню». Проте до XVIII століття даних про нафтопереробці немає — використовувалася в основному сира нафта.

Відомості про експерименти з перегонкою нафти належать до X століття нашої ери, але поширення продукти перегонки не отримали. У 1733 році російський військовий лікар Йоганн Лерхе відвідав бакинські нафтопромисли і записав спостереження про перегонці і її ефекті: «Біла нафту дещо мутна, але по перегонці так світла робиться, як спирт, і ся спалахує дуже скоро».

У 1745 році нафтоперегонний завод відкрив в Ухті купець Прядунов, однак віддаленість промислу не дозволила йому добитися комерційного успіху. Чи не єдиним споживачем продуктів переробки були храми й монастирі, де змішували очищену нафту з маслом і використовували суміш для лампадок. Головним церковним постачальником очищеної нафти був купець Сполохів.

Так і примітивність способу нефтеперегонки не сприяла широкому застосуванню продуктів переробки. Нафтоперегонний завод складався з котла, печі, трубки і двох бочок. Принцип його роботи був дуже схожий на принцип роботи самогонного апарату. Ємність з нафтою ставили всередину печі, і продукт нагріву по трубі йшов в приготовлену порожню бочку. Труба проходила через бочку з водою, яка виконувала роль охолоджуючого елемента.Народження бензину

Бензин як продукт переробки нафти був винайдений в 1825 році англійським вченим Майклом Фарадеєм. Він дослідним шляхом виділив вуглеводневу суміш, яка вимагала мінімальних умов для загоряння. Свій продукт він назвав бензином, що з арабської перекладається як «запашне речовина». Арабська назва Фарадей вибрав, так як отримував нафту з Близького Сходу.

У XIX столітті бензин почали використовувати в якості палива для примусів після того, як у кількох країнах було введено заборону на використання в цих цілях гасу з-за його високої пожежонебезпеки. Тим не менш за масштабами розповсюдження бензин все ще поступався іншим видам палива і навіть не був найпопулярнішим нафтопродуктом — міста висвітлювалися олійними та гасовими лампами, і основний попит був саме на ці нафтопродукти.

Поворотним моментом стало винахід Николаусом Отто чотиритактного двигуна внутрішнього згоряння — німецький інженер запатентував його в 1876 році. Патент завершив багаторічну роботу Отто і його партнера Еугена Лангена, разом з яким Ніколаус заснував у 1864 році компанію N. A. Otto & Cie, нині відому як Deutz. Партнери розуміли, що бензин в якості палива куди вигідніше вугілля, а ККД двигуна внутрішнього згоряння більш ніж у два рази перевищує ККД парового двигуна, який у XIX столітті був основним.

Одночасно в містечку Мангейм інженер Карл Бенц розробив і запатентував двотактний двигун і незабаром встановив його на саморушної екіпаж. Патент на двигун був отриманий в 1878 році, а на автомобіль — в 1886 році. Проте продажі йшли мляво, а сам автомобіль сприймався громадськістю як технічний курйоз.

Наочно довести переваги нового виду транспорту змогла дружина Карла Бенца Берта. Вона без дозволу чоловіка вигнала їх гаража Motorwagen, як називався перший трицикл Benz, взяла дітей і попрямувала до своєї матері з Мангейма в Пфорцгейм. Хоробра Берта подолала шляху 106 кілометрів, а головною проблемою став дефіцит бензину.

Жінка буквально змітала з аптек весь наявний там бензин, чим викликала гнів аптекарів — чекати нових поставок антисептика доводилося досить довго. У якийсь момент фрау Бенц зіткнулася з повною відсутністю бензину в аптеці одного з містечок — рятівна склянка з паливом знайшлася у лікаря! Тим не менш Берта довела, що автомобіль годиться для далеких поїздок не гірше, ніж карета.

Тим часом маховик продажу поступово розкручувався. Якщо з 1886 по 1893 рік було продано всього 25 одиниць Benz, то за один тільки 1893 рік, коли дебютувала більш дешева модель Victoria, своїх покупців знайшли 45 автомобілів. Одночасно виробництво своїх самобеглых экипажей налагоджували інженери і в інших країнах: всі нові автовиробники з'являлися в Італії, Франції, великої Британії і, звичайно ж, США. Машин на дорогах ставало все більше, вони вимагали все більше бензину, а аптеки цей попит, природно, задовольнити не могли.Без аптек

Заповзятливі торговці почали відкривати спеціалізовані магазини, де можна було купити бензин у відносно великих обсягах, але заправка автомобіля все одно була заняттям малоприємним. Паливо відпускалося порційно у відрах або каністрах, а ніяких пристроїв за його перекачування в бак не існувало, тому заправка все одно займала багато часу.

Чекати появи спеціалізованої заправної станції довелося досить довго — відкрив першу в 1907 році в Сіетлі нафтовий гігант Standart Oil. Причому крім продажу палива вона пропонувала і заправку його в автомобіль, для чого на станції були встановлені ручні помпи.

Але справжній прорив стався лише в 1910-е роки, коли Генрі Форд запровадив на своєму заводі в Дірборні, штат Мічиган, конвеєр, який дозволив в два рази зменшити ціну Ford Model T. Це миттєво в рази збільшило продажі. Мільйони автомобілів на дорогах США вимагали палива, кількість АЗС в США стрімко зросла. Якщо в 1921 році в Штатах налічувалося близько 12 тисяч станцій, то 1929 році — вже більше 143 тисяч.

Наростити обсяг виробництва бензину вдалося завдяки винаходу нового методу нафтопереробки, який збільшив вихід бензину з нафти, — крекінгу, високотемпературної переробки нафти з подальшим отриманням продуктів меншої молекулярної маси. Крекінг значно збільшує вихід бензину з нафти. Дякувати за нього слід інженера Володимира Шухова і його помічника Сергія Гаврилова.

Незважаючи на те що Шухов запатентував свій винахід, першу промислову крекинговую установку побудували в США у 1915 році. Її автором став Вільям Бертон. Шухов ж зміг реалізувати свої ідеї в промислових масштабах лише в 1931 році, коли запрацювало підприємство «Радянський крекінг».

По мірі розвитку двигунів внутрішнього згоряння до бензину висувалися все нові і нові вимоги. По мірі збільшення ступеня стиснення силових агрегатів росло і октанове число бензину — його стійкість до самозаймання при стисненні, вибухонебезпечність.Гонитва за октановим числом

Однак одноразова перегонка нафти не дозволяє отримати продукт з високим октановим числом. Максимально можливе число, як правило, не перевищує 70-80 одиниць. Щоб підвищити октанове число бензину додають високооктанові компоненти (метиловий і етиловий спирт) і антидетонатори в незначних кількостях (до 0,3 відсотка). Такий бензин називають етилованим.

Однак у 1970-ті роки в більшості країн світу повністю від нього відмовилися на користь метилтретбутилового ефіру на хвилі боротьби за чистоту повітря. Справа в тому, що етилований бензин в основному отримували з додаванням дуже небезпечного для здоров'я людини токсичного антидетонатора — тетраетилсвинцю. Крім своєї токсичності тетраетилсвинець робить згубний вплив на каталітичні нейтралізатори вихлопних газів, які почали тоді з'являтися на автомобілях.

Довгий час існувало всього чотири види етилованого бензину: АІ-80 (так само відомий у деяких країнах як «Нормаль»), АІ-92 («Регуляр»), АІ-95 (Преміум) і АІ-98 («Супер»). Абсолютно особливі вимоги до бензину висував автоспорт, де високофорсовані двигуни з'явилися ще в 1950-ті роки. У США досить швидко перейшли на паливо на спиртовій основі, а ось в Європі продовжували ганятися на бензині, збільшуючи його октанове число. «Сотий», «сто перший» і «сто другий» бензин у спорті став звичайною справою. Паливо з октановим числом 103 використовується, наприклад, в «Формулі-1».

Не так давно бензин з октановим числом вище ніж 98 став з'являтися і на звичайних заправках. Наприклад, компанія «Роснефть» вивела на ринок паливо Pulsar-100. Причому для створення нового бензину довелося значно змінити компонентний склад пального порівняно з бензином АІ-98-К5. Новий бензин містить збільшену кількість компонентів, що запобігають утворенню відкладень і багатофункціональну миючу присадку, яка забезпечує чистоту паливної системи в процесі роботи двигуна прямого вприскування.

Незважаючи на те, що паливо розроблялося для масового використання в дорожніх машинах, його характеристик досить для застосування і в автоспорті. Зокрема, Російська Серія Кільцевих Гонок (РСКГ) використовує бензин Pulsar-100 в якості єдиного палива у всіх гоночних класах. А мова йде про високофорсованих атмосферних і турбованих двигунів.

Причина появи «сотого» бензину на звичайних заправках криється в широкому поширенні високотехнологічних двигунів з турбонаддувом і безпосереднім уприскуванням. Останній чутливий до якості палива і, зокрема, не переносить високого вмісту сірки.

Бензин Pulsar-100 з миючими присадками дозволяє, зокрема, уникнути закоксованности форсунок і скорочує час уприскування. Це підтверджено стендовими випробуваннями компанії BASF з використанням двигуна BMW з прямим багатоточковим уприскуванням. І це, мабуть, не кінець. Чим складніше стають двигуни під тиском посилення законодавства, що регулює викиди шкідливих речовин і витрата палива, тим більш високі вимоги пред'являються і до палива.

Матеріал підготовлено за сприяння ПАТ «НК Роснефть»

Антон Ширяєв

Категория: Наука