Benzine en octaangetal

Benzine bestaat uit een complex mengsel van koolwaterstoffen. De meeste hiervan zijn alkanen met 4-10 koolstofatomen per molecuul. Kleinere hoeveelheden aromatische verbindingen zijn aanwezig. Alkenen en alkynen kunnen ook aanwezig zijn in benzine.

Benzine wordt meestal geproduceerd door de fractionele destillatie van aardolie, ook bekend als ruwe olie (het wordt ook geproduceerd uit steenkool en olieschalie). De ruwe olie wordt volgens verschillende kookpunten in fracties gescheiden. Dit gefractioneerde destillatieproces levert ongeveer 250 ml rechte benzine voor elke liter ruwe olie. De opbrengst aan benzine kan worden verdubbeld door fracties met een hoger of lager kookpunt om te zetten in koolwaterstoffen in het benzinetraject. Twee van de belangrijkste processen die worden gebruikt om deze conversie uit te voeren, zijn kraken en isomerisatie.

Hoe kraken werkt

Bij kraken worden fracties en katalysatoren met een hoog molecuulgewicht verhit tot het punt waarop de koolstof-koolstofbindingen breken. Producten van de reactie omvatten alkenen en alkanen met lager molecuulgewicht dan aanwezig waren in de oorspronkelijke fractie. De alkanen van de kraakreactie worden toegevoegd aan de direct lopende benzine om de benzine-opbrengst van de ruwe olie te verhogen. Een voorbeeld van een kraakreactie is:

alkaan C₁₃H₂₈ (l) → alkaan C₈H₁₈ (l) + alkeen C₂H₄ (g) + alkeen C₃H₆ (G)

Hoe isomerisatie werkt

Bij het isomerisatieproces worden alkanen met rechte keten omgezet in isomeren met vertakte keten, die efficiënter branden. Pentaan en een katalysator kunnen bijvoorbeeld reageren om 2-methylbutaan en 2,2-dimethylpropaan op te leveren. Ook vindt enige isomerisatie plaats tijdens het kraakproces, hetgeen de benzinekwaliteit verhoogt.

Octane Ratings en Engine Knock

In verbrandingsmotoren hebben de samengeperste benzine-luchtmengsels de neiging om voortijdig te ontbranden in plaats van soepel te branden. Dit creëert een motor klop, een karakteristiek ratelend of pingelend geluid in een of meer cilinders. Het octaangetal van benzine is een maat voor de weerstand tegen kloppen. Het octaangetal wordt bepaald door de kenmerken van een benzine te vergelijken met isooctaan (2,2,4-trimethylpentaan) en heptaan. Isooctane krijgt een octaangetal van 100. Het is een sterk vertakte verbinding die soepel brandt, met een kleine klop. Aan de andere kant krijgt heptaan een octaangetal van nul. Het is een onvertakte verbinding en klopt slecht.

Rechte benzine heeft een octaangetal van ongeveer 70. Met andere woorden, rechte benzine heeft dezelfde klopeigenschappen als een mengsel van 70% isooctaan en 30% heptaan. Barsten, isomerisatie en andere processen kunnen worden gebruikt om het octaangetal van benzine te verhogen tot ongeveer 90. Antiklopmiddelen kunnen worden toegevoegd om het octaangetal verder te verhogen. Tetraethyllood, Pb (C2H5) 4, was een dergelijk middel, dat werd toegevoegd aan gas met een snelheid van maximaal 2,4 gram per gallon benzine. De overstap naar loodvrije benzine vereiste de toevoeging van duurdere verbindingen, zoals aromaten en sterk vertakte alkanen, om een ​​hoog octaangetal te behouden.

Benzinepompen plaatsen meestal octaangetallen als een gemiddelde van twee verschillende waarden. Vaak ziet u de octaangetal geciteerd als (R + M) / 2. Een waarde is de onderzoek octaangetal (RON), die wordt bepaald met een testmotor die draait op een lage snelheid van 600 tpm. De andere waarde is de motor octaangetal (MON), die wordt bepaald met een testmotor die draait op een hogere snelheid van 900 tpm. Als een benzine bijvoorbeeld een RON van 98 en een MON van 90 heeft, is het geposte octaangetal het gemiddelde van de twee waarden of 94.

Benzine met een hoog octaangetal presteert niet beter dan gewone octaanbenzine door te voorkomen dat zich motorafzettingen vormen, deze verwijdert of de motor reinigt. Moderne brandstoffen met een hoog octaangehalte kunnen echter extra reinigingsmiddelen bevatten om motoren met een hoge compressie te helpen beschermen. Consumenten moeten het laagste octaangetal selecteren waarbij de motor van de auto draait zonder te kloppen. Af en toe licht kloppen of pingelen is niet schadelijk voor de motor en duidt niet op een hoger octaangetal. Aan de andere kant kan een zware of aanhoudende klop leiden tot motorschade.

Aanvullende waarden voor benzine- en octaangegevens

• American Petroleum Institute - De API vertegenwoordigt de Amerikaanse olie- en aardgasindustrie.
• Veelgestelde vragen over automotive benzine - Dit is het artikel van Bruce Hamilton waarnaar door Kyle Hamar in HTML is omgezet.
• Veelgestelde vragen over benzine Deel 1 - Uitgangspunt voor de uitgebreide veelgestelde vragen over benzine van Bruce Hamilton (Industrial Research Limited).
• Veelgestelde vragen over benzine - Er wordt gedetailleerde informatie over octaanbeoordelingen verstrekt.
• HowStuffWorks: Hoe automotoren werken - Als u niet weet hoe het werkt, dan is dit het artikel voor u! De grafische afbeeldingen zijn cool, maar er is ook een printbare versie van het artikel beschikbaar.
• HowStuffWorks: Wat betekent Octane? - Dit is het antwoord van Marshall Brain op de vraag.