Benzin- und Oktanzahl

Benzin besteht aus einem komplexen Gemisch von Kohlenwasserstoffen. Die meisten davon sind Alkane mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen pro Molekül. Geringere Mengen an aromatischen Verbindungen sind vorhanden. Alkene und Alkine können auch in Benzin vorhanden sein.

Benzin wird am häufigsten durch fraktionierte Destillation von Erdöl hergestellt, das auch als Rohöl bezeichnet wird (es wird auch aus Kohle und Ölschiefer hergestellt). Das Rohöl wird nach unterschiedlichen Siedepunkten in Fraktionen aufgetrennt. Dieser fraktionierte Destillationsprozess liefert ungefähr 250 ml Benzin für jeden Liter Rohöl. Die Benzinausbeute kann verdoppelt werden, indem höher oder niedriger siedende Anteile in Kohlenwasserstoffe im Benzinbereich umgewandelt werden. Zwei der Hauptprozesse, die zur Durchführung dieser Umwandlung verwendet werden, sind das Cracken und die Isomerisierung.

Wie Cracken funktioniert

Beim Cracken werden hochmolekulare Fraktionen und Katalysatoren bis zu dem Punkt erhitzt, an dem die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen brechen. Reaktionsprodukte umfassen Alkene und Alkane mit niedrigerem Molekulargewicht als in der ursprünglichen Fraktion vorhanden waren. Die Alkane aus der Crackreaktion werden dem Direktbenzin zugesetzt, um die Benzinausbeute aus dem Rohöl zu erhöhen. Ein Beispiel für eine Crackreaktion ist:

Alkan C₁₃H₂₈ (l) → Alkan C₈H₁₈ (l) + Alken C₂H₄ (g) + Alken C₃H₆ (G)

Wie funktioniert die Isomerisierung?

Bei der Isomerisierung werden geradkettige Alkane in verzweigtkettige Isomere umgewandelt, die effizienter verbrennen. Zum Beispiel können Pentan und ein Katalysator reagieren, um 2-Methylbutan und 2,2-Dimethylpropan zu ergeben. Während des Crackprozesses tritt auch eine gewisse Isomerisierung auf, wodurch die Benzinqualität erhöht wird.

Oktanzahl und Motorklopfen

In Verbrennungsmotoren neigen die komprimierten Benzin-Luft-Gemische eher zur vorzeitigen Entzündung als zur gleichmäßigen Verbrennung. Dies schafft Motor klopfen, ein charakteristisches Rasseln oder Pingen in einem oder mehreren Zylindern. Die Oktanzahl von Benzin ist ein Maß für seine Schlagfestigkeit. Die Oktanzahl wird durch Vergleichen der Eigenschaften eines Benzins mit Isooctan (2,2,4-Trimethylpentan) und Heptan bestimmt. Isooctan wird eine Oktanzahl von 100 zugewiesen. Es ist eine hochverzweigte Verbindung, die mit einem kleinen Klopfen glatt brennt. Andererseits erhält Heptan eine Oktanzahl von Null. Es ist eine unverzweigte Verbindung und klopft stark.

Straight-Run-Benzin hat eine Oktanzahl von etwa 70. Mit anderen Worten, Straight-Run-Benzin hat die gleichen Klopfeigenschaften wie ein Gemisch aus 70% Isooctan und 30% Heptan. Cracken, Isomerisieren und andere Verfahren können verwendet werden, um die Oktanzahl von Benzin auf etwa 90 zu erhöhen. Zur weiteren Erhöhung der Oktanzahl können Antiklopfmittel zugesetzt werden. Tetraethylblei, Pb (C & sub2; H & sub5;) & sub4 ;, ​​war ein solches Mittel, das dem Gas mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2,4 g pro Gallone Benzin zugesetzt wurde. Die Umstellung auf bleifreies Benzin erforderte die Zugabe teurerer Verbindungen wie Aromaten und hochverzweigter Alkane, um die hohe Oktanzahl aufrechtzuerhalten.

Benzinpumpen geben in der Regel Oktanzahl als Durchschnitt von zwei verschiedenen Werten an. Häufig wird die Oktanzahl mit (R + M) / 2 angegeben. Ein Wert ist der Forschungsoktanzahl (ROZ), die mit einem Testmotor bei einer niedrigen Drehzahl von 600 U / min ermittelt wird. Der andere Wert ist der Motoroktanzahl (MON), die mit einem Testmotor mit einer höheren Drehzahl von 900 U / min ermittelt wird. Wenn zum Beispiel ein Benzin eine ROZ von 98 und eine MON von 90 hat, dann wäre die angegebene Oktanzahl der Durchschnitt der beiden Werte oder 94.

Benzin mit hoher Oktanzahl übertrifft kein Benzin mit normaler Oktanzahl, da es die Bildung von Motorablagerungen verhindert, diese entfernt oder den Motor reinigt. Moderne Kraftstoffe mit hoher Oktanzahl können jedoch zusätzliche Reinigungsmittel enthalten, um die Motoren mit hoher Verdichtung zu schützen. Verbraucher sollten die niedrigste Oktanzahl wählen, bei der der Motor des Fahrzeugs klopffrei läuft. Gelegentliches leichtes Klopfen oder Pingen schadet dem Motor nicht und weist nicht auf die Notwendigkeit einer höheren Oktanzahl hin. Andererseits kann ein starkes oder anhaltendes Klopfen zu Motorschäden führen.

Zusätzliche Werte für Benzin und Oktan

• American Petroleum Institute - Die API repräsentiert die US-amerikanische Öl- und Erdgasindustrie.
• Häufig gestellte Fragen zu Kfz-Benzin - Dies ist Bruce Hamiltons Artikel, der von Kyle Hamar in HTML konvertiert wurde.
• Benzin-FAQs Teil 1 - Ausgangspunkt für die umfassenden Benzin-FAQs von Bruce Hamilton (Industrial Research Limited).
• Häufig gestellte Fragen zu Benzin - Detaillierte Informationen zur Oktanzahl werden bereitgestellt.
• HowStuffWorks: Wie Automotoren funktionieren - Wenn Sie nicht wissen, wie es funktioniert, dann ist dies der Artikel für Sie! Die Grafiken sind cool, aber eine druckbare Version des Artikels ist auch verfügbar.
• HowStuffWorks: Was bedeutet Oktan? - Dies ist Marshall Brains Antwort auf die Frage.