Основным топливом для автомобильных карбюраторных двигателей является бензин.
Получение автомобильных бензинов и их свойства. Бензин получается из нефти путем физической и химической ее переработки. В первом случае (прямая перегонка) углеводородный состав не меняется, а во втором (термическая переработка или крекинг-процесс) происходит изменение структуры молекул. При термической переработке получаемые продукты по химическому составу и свойствам резко отличаются от исходного сырья - нефти.
При перегонке предварительно обезвоженная и подогретая в теплообменниках нефть насосом подается в трубчатый змеевик печи, через который проходит с большой скоростью в течение 20-30 минут и нагревается до 280-400 °С. При выходе в ректификационную колонну нагретая нефть разделяется на две части: жидкую-мазут и парообразную - фракции различного жидкого топлива. Мазут собирается внизу колонны и отводится из нее, а парообразная часть поднимается по ректификационной колонне вверх. При прохождении через отверстия горизонтальных перегородок более тяжелые фракции конденсируются на нижних перегородках и по сливным трубкам стекают вниз, а фракции с более низкими температурами кипения конденсируются на последующих перегородках по мере подъема вверх. Несконденсировавшиеся углеводороды отводятся из верхней части колонны в виде газа. В результате получаются дистилляты: легкий (газовый) бензиновый (30-90 °С), бензиновый (40-200 °С), лигроиновый (ПО-230 °С), керосиновый (140-300 °С), газойлевый (230-330 °С) и соляровый (280- 380 °С).
При крекинг-процессе происходит расщепление тяжелых высокомолекулярных фракций на более легкие, составляющие фракции бензина. В зависимости от того, протекает ли крекинг-процесс только под действием тепла или под действием тепла и в присутствии катализатора, его называют термическим или каталитическим.
При термическом крекинг-процессе расщепление сложных углеводородов происходит в специальных крекинг-установках при нагревании исходного сырья (чаще всего солярового дистиллята или мазута) до 450-600 °С, а в отдельных случаях и до 650-700 "С при давлении 0,5-5 МПа (5-50 кгс/см2). Обычно чем выше температура процесса, тем ниже давление.
Каталитический крекинг характерен тем, что процесс ведется при нагревании исходного сырья (обычно солярового дистиллята) до температуры 480-510 °С при давлении 0,1 МПа (1 кгс/см2), в присутствии специального вещества, называемого катализатором, ускоряющего процесс расщепления углеводородов. При каталитическом крекинге получается большое количество углеводородов, необходимых для высококачественных бензинов. Скорость и глубина расщепления углеводородов при крекинге определяются их химическим строением. Легче всего расщепляются предельные углеводороды нормального строения, причем чем крупнее молекулы, тем менее они устойчивы.
В составе крекинг-бензинов содержится большое количество непредельных углеводородов (в бензинах прямой гонки их практически нет). В связи с этим крекинг-бензины оказываются весьма нестойкими при хранении. Чтобы устранить этот недостаток, в крекинг-бензины добавляют специальные вещества - антиокислители, называемые стабилизаторами. Крекинг-процесс позволяет повысить выход бензина до 60 % против 15 % при прямой перегонке нефти.
В настоящее время в связи с совершенствованием конструкций двигателей требования к качеству бензина возрастают. Улучшение качества достигается путем специальных процессов переработки, не дающих увеличения выхода бензина из нефти. Сырьем для таких процессов служат не тяжелые фракции нефти, а сам бензин. Готовым продуктом при этом является также бензин, но со значительно лучшими эксплуатационными качествами. Наиболее распространенным в настоящее время процессом улучшения качества бензина является реформинг, заключающийся в насыщении бензиновых фракций ароматическими углеводородами - продуктами преобразования нафтеновых предельных углеводородов - путем нагревания нх до температуры 380-520 °С в присутствии алюмоплатинового катализатора. В результате получается реформинг-бензин, который используют для добавки к товарному бензину с целью улучшения его эксплуатационных качеств.
Бензиновые дистилляты, полученные при перегонке нефти, не могут использоваться непосредственно как товарное топливо, поскольку содержат соединения, значительно ухудшающие их качество (кислородные, сернистые и др.). Бензины, полученные при крекинг-процессе, содержат, помимо того, большое количество малостабнльных непредельных углеводородов, способных легко окисляться и соединяться друг с другом (поли-меризоваться). Поэтому для получения необходимых эксплуатационных свойств бензины очищают от нежелательных компонентов. Одним из наиболее распространенных способов является очистка бензина серной кислотой, которая вступает в реакцию с непредельными соединениями и их окислами, удаляемыми в виде кислого гудрона, с последующей обработкой водным раствором едкого натра (ЫаОН), промывкой водой и отстаиванием для удаления оставшихся в бензине солей. Бензины, полученные крекинг-процессом, содержат большое количество непредельных углеводородов, которые легко вступают в реакцию с серной кислотой. Поэтому эти бензины очищают только плюмбитами и хлоридами металлов.