В бензинах прямой перегонки нефти содержится много парафиновых углеводородов слабо разветвлённого строения с низкой детонационной стойкостью; октановые числа таких бензинов невелики. Лишь из отдельных «отборных» нефтей можно получить бензины прямой перегонки с октановым числом А-70. Бензины прямой перегонки и их головные фракции используют в небольшом объёме для приготовления автомобильного бензина А-76.
Бензины, полученные каталитическим крекингом, имеют более высокую детонационную стойкость, что обусловлено главным образом увеличением содержания в бензиновых фракциях ароматических и изопарафиновых углеводородов. Антидетонационные свойства бензинов каталитического крекинга зависят от фракционного состава сырья, режима крекинга, состава катализатора и могут колебаться в широких пределах. Бензины каталитического крекинга часто используют как базовые для приготовления товарных высокооктановых бензинов.
Процесс каталитического риформинга позволяет получать бензины с высокой детонационной стойкостью за счёт ароматизации и частичной изомеризации.
При разработке рецептуры товарного бензина следует учитывать, что детонационная стойкость смеси различных компонентов не является аддитивным свойством. Октановое число компонентов в смеси может отличаться от октанового числа этого компонента в чистом виде. Каждый компонент имеет свою смесительную характеристику или, как принято называть, октановое число смешения, причём для данного компонента оно непостоянно, и зависит от массы введённого компонента, состава базового бензина и присутствия других компонентов. Октановые числа смешения газовых бензинов, бензинов прямой перегонки из парафинистого и смешанного сырья некоторых технически чистых углеводородов изостроения обычно близки к их октановым числам в чистом виде. Октановое число смешения высокооктанового компонента обычно тем выше, чем ниже октановое число базового топлива.
При подборе компонентов для приготовления товарных бензинов необходимо обеспечить равномерность распределения октанового числа по фракциям бензина. В бензинах прямой перегонки низкокипящие фракции имеют более высокую детонационную стойкость, чем высококипящие. В бензинах каталитического крекинга октановые числа различных фракций близки между собой. В бензинах платформинга некоторые головные фракции имеют низкую детонационную стойкость, высококипящие ароматизированные фракции имеют октановое число выше 100.
Для получения товарного бензина с равномерным распределением детонационной стойкости по фракциям к бензину платформинга добавляют только тот высокооктановый компонент, который кипит в интервале от 70 до 110-130°С. При составлении рецептур смешения товарных бензинов явление фракционирования необходимо учитывать, а также, следует иметь в виду, что содержание ароматических углеводородов в автомобильных бензинах не должно быть более 45-50%. Это в стандартах не предусмотрено, однако опыт эксплуатации показывает, что такое содержание ароматических углеводородов является оптимальным.
Октановое число - характеризует детонационную стойкость бензина, определяется двумя методами.
1) 1-ый принято называть моторным (м.м.). Этим методом определяется детонационная стойкость бензина при длительной работе на номинальных нагрузках, в обозначении бензина этот метод не указывается (А-76).
2) 2-ой метод – исследовательский (и.м.), этим методом определяется детонационная стойкость бензина при неустановившихся режимах (АИ-93, А–автомобильный, И–исследовательский метод определения ОЧ, О.Ч.=93).
Разность ОЧ и.м. - ОЧ м.м. = 2-12 характеризует чувствительность бензина к режиму работы двигателя. Детонационная стойкость топлива выражается октановым числом, которое численно равно содержанию по объему в процентах изооктана в смеси с нормальным гептаном, обладающей эквивалентной данному топливу детонационной стойкостью (например, бензин А-76 имеет детонационную стойкость такую же, как смесь 76% по объему изооктана и 24% - нормального гептана).
АИ-93 и.м. примерно соответствует А-86 м.м. Если использовать бензин с меньшим октановым числом, возрастают нагрузки (жесткое сгорание, детонация) и износ двигателя. Если использовать бензин с большим октановым числом - перегрев и выход из строя маслоотражающих колпачков, резина становится хрупкой от перегрева, расход масла резко возрастает, происходит обгоpание выхлопных клапанов и нарастание нагара на впускном. И их пpогоpание как следствие. В обзоре представлена таблица:
| Марка | ГОСТ/ТУ | Октановое число | Октановое число |
| А-72 | ГОСТ 2084-77 | 72 | не нормируется |
| А-76 | ГОСТ 2084-77 | 76 | не нормируется |
| А-80 | ТУ38.001165-87 | 76 | 80 |
| АИ-91 | ТУ38.1011225-89 | 82.5 | 91 |
| А-92 | ТУ38.001165-87 | 83 | 92 |
| АИ-93 | ГОСТ 2084-77 | 85 | 93 |
| АИ-95 | ГОСТ 2084-77 | 87 | 95 |
| АИ-98 | ГОСТ 2084-77 | 89 | 98 |
Октановые числа определяют следующим образом: специальный двигатель в экспериментальной установке с изменяемой степенью сжатия запускается на исследуемом бензине, и путем изменения степени сжатия и нагрузки достигается начало детонационного сгорания смеси; бензин сливается, и обеспечивается работа этого двигателя на смеси изооктана и гептана при различном их процентном содержании. Как только достигается такое же детонационное сгорание, эксперимент завершается; производится анализ процентного соотношения органических веществ в этой смеси и в данный момент. Процент изооктана показывает октановое число исследуемого бензина.
Товарные бензины готовят смешением компонентов, полученных прямой перегонкой, крекингом, риформингом, коксованием, алкилированием и др. процессами переработки нефти и нефтяных фракций. Число компонентов, представляющих продукты различных процессов и стадий нефтепереработки, может быть больше десятка. Причём важную роль в процессе получения товарного продукта играет добавление специальных добавок улучшающих свойства бензинов.
Для производства товарного бензина автомобильного марок А-80, А-92 на Омском НПЗ используются следующие компоненты:
- фракции бензиновые по СТП 401402-95, 401104-95 (бензин каталитических установок 43-103 и КТ);
- ароматизированный бензин установок Л-35-11/1000, Л-35-11/600;
- бензин газовый ГФУ-1, ГФУ-2, АГФУ, фракции НК.62°С и НК.80°С АВТ, ФСБ, С-100 КПА;
- бензин коксования с установки 21-10/ЗМ);
- алкилбензин по СТП 401001-93;
- МТБЭ по ТУ 38.103704-90 с изм.1 или СТП 401217-96 (не более 11%);
- этиловая жидкость ГОСТ 988-89 с изм. 1 или импортная марки ТЕЛ-В;
- ингибитор Агидол -12 по ТУ38.302-16-371-88 или Агидол-1 технической марки Б по ТУ 38.5901 237-90 с изм.1.
Таким образом, можно рассмотреть классификацию высокооктановых концентратов, используемых в качестве добавки, повышающей октановое число бензина, в зависимости от природы соединения.
1) Высокооктановые добавки, содержащие свинец;
К этой группе антидетонаторов относятся тетраэтилсвинец (ТЭС) и тетраметилсвинец (ТМС), а также их смеси и некоторые другие алкилсвинцовые соединения. В настоящее время данный вид присадок используется редко (15% от общего объёма выпускаемого бензина) из-за негативного влияния на окружающую среду.
2) Высокооктановые добавки на основе кислородсодержащих соединений;
Данный вид добавок - на основе изобутилена и одноатомных спиртов нормального и изостроения. Их синтез осуществлялся на цеолитсодержащих алюмосиликатах. Определены оптимальные условия, позволяющие повысить октановое число по исследовательскому методу до 125 и по моторному методу до 116. Составлена топливная композиция на базе бензина каталитического крекинга и полученной добавки в количестве 10%.
Антидетонационные присадки, содержащие спирты изостроения, недавно начали использоваться на НПЗ в Литвинове. Авторы предлагают использовать для получения автомобильного бензина два основных компонента: продукты риформинга и спиртов изостроения, дополненные обработанным после риформинга бензином из процесса гидрокрекинга вакуумного дистиллята нефти.
Наиболее широко в производстве чистого бензина применяются эфиры. В связи с ужесточением в ряде штатов США требований к экологической чистоте бензина рассматривается возможность использования алкиловых эфиров (МТБЭ, ЭТБЭ и др.) для производства неэтилированного бензина с низкой упругостью паров по Рейду и низким содержанием вредных веществ в выхлопных газах. Осуществляющаяся в настоящее время программа разработки экологически чистого бензина включает использование МТБЭ как основного компонента в производстве такого рода бензина с высоким октановым числом. В процессе обсуждаются результаты исследований по снижению выбросов NOx, CO и сажи, и влияние кислородсодержащих соединений на характеристики горения топлив на основе алкиловых эфиров, поведение летучих соединений, входящих в состав топливных композиций. Компания Shell предложила использовать экологически чистый бензин на основе МТБЭ состава: 5.5% эфира, углеводородная основа, моющая присадка. Фирма Chevron предложила использовать экологически чистое автомобильное топливо следующего состава: 85-96%об. базового бензина и 4-15%об. алкилата (смесь 40-60% МТБЭ, 20-30% изопропилового спирта, 20-30% МеОН). В этом случае удалось повысить октановое число до 129 пунктов по исследовательскому методу и до 117 – по моторному методу.