В чем разница между керосином и бензином?
В температуре кипения, у керосина она выше. И, как следствие, керосин менее пожароопасен. Собственно, в 19 веке именно керосин был основным продуктом нефтепереработки, т.к. подходил для примусов и керосиновых ламп, а вот использование бензина в них было чревато взрывами и пожарами. Поэтому керосин ценился выше, а бензин считался побочным продуктом, который продавали за копейки. С появлением ДВС и автомобилей ситуация начала меняться на обратную и совсем уж кануть в Лету керосину не дала реактивная авиация, где по указанным причинам использование бензина невозможно из-за пожароопасности, а дизельного топлива — из-за низких забортных температур. Керосин оказался идеальным решением.
Бензин, дизель и керосин: чем отличаются друг от друга три вида топлива
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Углеводороды – огромная категория веществ, которые добываются и производятся для того, чтобы быть использованными в качестве топлива для силовых агрегатов, производящих энергию. Каждый день в мире производятся многие тонны самых разных углеводородов. К их числу относятся не только бензин, дизель и керосин. Углеводородами относятся и такие вещества, находящиеся на слуху у всех и каждого как пропан, метан, бутан. Почему это важно знать? Потому что все виды топлива из газа и нефти содержат в своей химической структуре углерод – С и водород – Н (собственно, за что и получило свое название!).
С точки зрения химии все углеводороды, производимые человеком, отличаются в первую очередь протяженностью своих химических цепочек. Т.е все эти вещества одновременно очень похожие и в тоже время очень разные. Судите сами: СН4 – это метан, С4Н10 – бутан, C3H11O2 – бензин. При этом формул бензина, керосина и дизельного топлива огромное множество. Они меняются (усложняются) по мере совершенства марки топлива. Самая простая цепочка бензина выглядит как С7Н16, а сама сложная начинается с С11Н24.
Такие образом главное отличие между разновидностями и марками топлива в сложности их химических цепочек. Если у бензина С11 – это почти предел, то цепочки керосина только начинаются с С12 и могут достигать значений в С16. У дизельного топлива содержания С и Н еще выше, структура еще сложнее. Все это напрямую проистекает из способа производства топлива. Если говорить максимально простым языком, то: чем сложнее структура, тем больше энергии при сжигании дает такое топливо. Правда на практике все не так просто, потому как существует еще очень много разных критериев, которые от стоимости производства и необходимости адаптации топлива к определенным эксплуатационным условиям до технических требований к двигателям и показателей чистоты выхлопа.
В итоге в противотечение вступает КПД от горючего, стоимость его производства, простота и безопасность использования, а также чистота. Все это и заставляет человечество по сей день использовать разные сорта и марки топлива для двигателей внутреннего сгорания. По итогу бензин проще всего производить и при этом он получается самым эффективным горючим. Дизельное топливо получают из нефти уже после выделения из нее бензина. Керосин в целом намного лучше бензина в вопросах эффективности, однако производить его не так выгодно, в том числе потому, что получают его из нефти точно также как и дизельное топливо не в результате первичной, а в результате вторичной обработки. Т.е сначала при производстве керосина все равно придется получить бензин.
В продолжение темы читайте о том, сколько в литрах составляет один баррель нефти.
Чем отличается керосин от бензина?
Получение бензина и керосина осуществляется путем нагревания нефти. Однако, эти продукты обладают собственными характеристиками, в чем-то они между собой похожи, но есть и некоторые существенные различия. Как было сказано ранее, оба продукта являются результатом термической переработки нефти, но температура воздействия на каждую фракцию разная. Оба продукта во время этого процесса выкипают, а при охлаждении снова превращаются жидкость, обладающую хорошими горючими свойствами.
Признаки этих химпродуктов формируются на основании теории строения различных углеводородов. В зависимости от марки, формула бензина может выглядеть от С7Н16 до С11Н24. Керосин формируется более длинными цепочками, строение которых определяется в пределах от С12 до С16. Взяв во внимание эти факторы рассмотрим каждый продукт индивидуально, а затем проведем их сравнение, определив их общие и различные атрибуты.
Керосин
Керосин — фракция нефти, её выкипание происходит в температурных пределах от 180 до 240 °C. Обладает следующими свойствами:
- Плотность — 0,78-0,85 г/см3 (температура +20 °C),
- Вязкость — 1,2-4,5 мм2/с (температура +20 °C).
- Теплота сгорания около 43 МДж/кг.
Учитывая свойства, керосин находит различное применение. Он может быть использовать быту, в качестве авиационного топлива, топлива для ракет, и других сферах.
Химический состав керосина может формироваться содержанием следующих составляющих:
- Предельные алифатические углеводороды — 20-60%
- Нафтеновые углеводороды — 20-50%
- Бициклические ароматические — 5-25%
- Непредельные углеводороды — до 2%
- В составе также могут наблюдаться примеси соединений серы, азота или кислорода.
Бензин
Бензин — одна из фракций выкипания нефти. Бензиновая фракция выделяется при нагревании нефти в температурных пределах от 32 до 180 °C. Основа этого топлива представляет собой смесь, которая практически полностью состоит из гексана, октана и гептана. Бензин стал основным топливом для двигателей внутреннего сгорания. При этом для применения в качестве топлива необходимо производить его дополнительную химическую очистку. Помимо этого, обладает качествами растворителя и находит применение в области строительства. Помимо получения из нефти, существую способы производства бензина из горючих сланцев, такая технология получила распространение в Эстонии.
Важной характеристикой этого топлива является октановое число, характеризующее детонационную стойкость. Значение этого параметра определяет возможную степень сжатия в двигателе.
К основным физическим атрибутам бензина можно отнести следующие параметры:
- Плотность около 0,71 г/см3.
- Теплотворная способность примерно 10 200 ккал/кг.
- Температура замерзания −60°C, для достижения этого значения используются присадки.
Чем они похожи
- В обоих случаях исходным сырьем для получения упомянутых нефтепродуктов является нефть.
- Процесс получения этих видов топлива идентичен, отличаются лишь параметры получения, о которых будет упомянуто позже.
- Оба вещества являются топливом, отличается лишь области их применения.
- Внешне оба упомянутых продукта весьма схожи друг с другом.
Основные различия
- Различная химическая формула. Основание химической формулы этих двух продуктов формирует водород и углерод. Различие заключается лишь в том, как эти атомы соединяются между собой. Строение цепочек атома бензина является более коротки, нежели строение цепочек атомов керосина.
- Различные температуры кипения. Во время термической разгонки пары бензина начинают выделяться при 32 C, и в зависимости от примесей его температура кипения может достигать 180 C. Керосин начинает выделяться на более поздней станции термического крекинга, и интервал его кипения находится в пределах 180—240 C. Благодаря этим параметрам можно констатировать, что летучесть керосина ниже, нежели у сравниваемого с ним веществом.
- Разница в запахе. Одним из методов идентификации нефтепродуктов, пусть и не самых объективным, является обоняние.
- Различная степень горючести. Испытания температуры вспышки в закрытом тигле показали, что бензин способен вспыхивать при отрицательных значениях температуры. Лабораторные исследования показали, что это значение может достигать -40C. Температура вспышки керосина находится исключительно в положительных значениях температуры и находится в пределах +28…+72 C. Бензину присуще моментальное воспламенение, в ином случае этот процесс будет протекать медленней. Благодаря этому можно констатировать, что пожароопасность керосина ниже.
- Значение теплотворной способности. Сгорание одинаковых объемов упомянутых жидкостей приводит к выделению различного количества энергии. Естественно, что при сгорании вещества с более длинной углеродной цепочкой это значение будет выше.
- Стабильность. Бензин со временем теряет полезные качества значительно быстрее, чем керосин.
Вывод
Подводя итоги стоить отметить, что основной причиной различных физических и химических особенностей является длина углеводородной цепочки. Именно этот фактор позволяет разделять нефть на определенные фракции для более рационального применения каждого из продуктов.
Почему большинство самолетов летает на керосине и чем плох бензин?
Авиационная техника постоянно развивается, улучшаются характеристики планера, технические параметры двигателей и других важных компонентов, безопасность полетов. Однако, с точки зрения топлива пока все еще достаточно консервативно — в большинстве случаев используется авиационный керосин. Разберемся почему именно он, а не бензин, стал «источником питания» силовых установок большинства самолетов.
Нужно отметить, что не все самолеты летают именно на керосине, тут все зависит от типа двигателя установленного на летательном аппарате. Различают поршневые и реактивные (турбореактивные и турбовинтовые) двигатели. Первый тип представляет собой фактически двигатель внутреннего сгорания, которые установлены на автомобилях (естественно, в соответствующих модификациях). Именно такие двигатели стояли на первых самолетах до момента изобретения и внедрения турбовинтовых и в качестве топлива таких двигателей, как раз используется бензин (имеющий маркировку Б — авиационный). Однако, у поршневых двигателей есть достаточно много недостатков, в частности, недостаточная для самолетов эффективность и мощность (при ограниченных допустимых размерах двигателя), дальность полета, невысокий межсервисный интервал Поэтому, в большинстве случаев, их вытеснили именно различные типы реактивных двигателей.
Именно керосин стал тем топливом, которое используется в большинстве современных авиационных двигателей. Существенных причин почему именно он, а не бензин или другое производное нефти несколько.
В первую очередь это эксплуатационные характеристики керосина. Те факторы, что важны для ДВС двигателя, который работает на бензине, не подходит для реактивного двигателя. Бензин достаточно быстро испаряется и образует газонасыщенные пары, которые быстро воспламеняются и детонируют в камере сгорания поршневых двигателей. Для реактивных двигателей это противопоказано, для их конструкции важно именно плавное горение топлива, а авиационный керосин обладает данным свойством. Температура вспышки керосина более высокая, чем у бензина, что в купе с «плавным» горением, делает керосин более безопасным топливом по сравнению с бензином (и дизельным топливом). Меньшая вероятность самопроизвольного возгорания и более медленное горение дает больший запас времени в случае аварийной ситуации, что также чрезвычайно важно с точки зрения безопасности.
Добавлю, что керосин имеет большую плотность, чем бензин поэтому обладает лучшей теплотворной способностью, соответственно при одинаковой массе топлива керосин даст бОльшую тягу.
Все мы знаем, что коммерческие самолеты летают достаточно высоко (
9-12КМ), а на такой высоте температура воздуха за бортом весьма низкая и может опускаться до -50°С. При такой температуре, например, дизельное топливо замерзает, а бензин становиться достаточно вязким, что не позволяет насосам силовой установки эффективно его перекачивать по топливопроводу. У керосина с этим все в порядке, даже при температурах близких к замерзанию (-47°С) керосин сохраняет свои эксплуатационные свойства.
Еще одним важным моментом является то, что керосин обладает хорошими смазывающими свойствами, а благодаря низкой кинематической вязкости работает в качестве хладагента в топливной системе авиационного двигателя.
Ну и одним из немаловажных факторов является экономическая составляющая. Часто можно встретить, информацию что керосин дешевле бензина, на самом деле тут не так все просто. Химическая цепочка керосина более длинная, чем у бензина и производить его сложнее, т.к. он является продуктом вторичной перегонки нефтепродуктов, соответственно его производство обходится дороже. Однако, эффективность керосина как топлива выше, чем у бензина, соответственно его требуется меньше. Кроме этого на цену влияют и другие иные факторы — акцизы, налоги
Исследования по поиску альтернативного топлива или решения для авиаперевозок идут давно. Разработаны опытные варианты летательных аппаратов на водородном топливе и электрической тяге. Однако, пока перспективные энергоносители не могут предоставить тот же уровень удельной энергоотдачи, который обеспечивают природные углеводороды.