Бензин

Бензин — название целого семейства углеводородов, которые, в свою очередь, являются частью более крупной группы веществ, смесь которых образует нефть. Сырая нефть представляет собой неприятно пахнущую тёмную густую жидкость, добываемую при бурении скважин к подземным резервуарам, в которых скапливается это жидкое полезное ископаемое. Глядя на это липкое вещество трудно представить, что из него можно получить такой светлый и лёгкий продукт, как бензин.

В 1859 году Эдвин Дрейк, железнодорожный проводник, зарегистрировал собственную компанию и пробурил первую американскую нефтяную скважину неподалёку от Тайтусвилла, штат Пенсильвания. Нефтеносный слой был достигнут на глубине 69 футов (21 метра). Нефть выкачивали из скважины со скоростью 25 баррелей в день, хотя к концу года это количество упало до 15. Тем не менее, начало современной нефтяной промышленности было положено.

Керосин, или «угольное масло», как его тогда называли, постепенно начал замещать китовый жир, использовавшийся для заправки ламп. Но те его количества, который получали снятием плёнки с поверхности прудов в местах, где залежи нефти приближались к поверхности земли, уже не удовлетворяли растущего спроса. Решением проблемы стал нефтяной колодец Дрейка, и за ним быстро последовали новые скважины. Начался первый нефтяной бум в истории человечества.

Нефть и бензин

Все нефтепродукты содержат смесь веществ, содержащих углерод и водород. Различные фракции нефти можно разделить перегонкой. Точка кипения каждого вещества немного различается от температуры кипения других. Например, если нагревать бензино-керосиновую смесь, бензин закипит первым и испарится до того, как начнёт кипеть керосин. Точно регулируя температуру, при которой ведётся перегонка, можно разделить нефть на фракции. Тем не менее, в нефти так много различных углеводородов, а их точки кипения располагаются так близко, что любой прямогонный нефтепродукт неизбежно содержит некоторое количество других углеводородов.

Интересно, что вначале большое количество бензина в сырой нефти считалось её крупным недостатком. Никто не знал что с ним делать — практического применения у него почти не было, поэтому огромные количества бензина просто выливали. Обычно — в ближайшую реку, пока не появился прямой запрет на это, из-за риска пожара.

Первые двигатели внутреннего сгорания были сконструированы для работы на бензине из-за того, что это топливо было в прямом смысле отбросом, его можно было достать едва дёшево, а многие нефтеперегонные заводы отдавали его даром. Другие продавали — по центу за галлон. Никто не знал, куда девать бензин, и зачем он нужен в больших количествах.

Когда появились первые автомобили, бензин был очень высокой степени очистки. Нефтяники не хотели, чтобы в него попала хоть капля драгоценного керосина.

По мере того, как количество автомобилей росло, стал расти и спрос на бензин. Производители начали включать в его состав всё больше веществ, близких по составу к керосину, потому что тогда ещё не существовало способа увеличить выход бензина из сырой нефти. Если бы не появился усовершенствованный способ переработки нефти, автомобили сейчас ездили бы на чистом керосине с примесью солярки.

Крекинг

Этот более совершенный способ нефтепереработки называется «крекинг». Крекинг-процесс позволяет превратить керосин и более тяжёлые фракции нефти в бензин. Один из наиболее распространённых процессов крекинга был разработан Вильямом Бёртоном, химиком компании Standard Oil из Индианы. В теории крекинг-процесс довольно прост. На практике он намного сложнее из-за необходимости точно поддерживать необходимые давление и температуру, чтобы добиться максимального выхода нужного продукта.

Любой человек, который случайно сжёг на сковороде гренки, выполнил своего рода «крекинг-процесс». Хлеб, как и бензин, содержит молекулы, состоящие и углерода и водорода — углеводы. Любое такое вещество, подвергнутое достаточно высокой температуре, начнёт распадаться, его крупная молекула разломится на более мелкие (отсюда название процесса, от английского to crack — «раскалывать»). В некоторых случаях, например, при сжигании гренок, углеводород распадается до чистого углерода и газов со специфическим запахом, которые, достигнув носа горе-кулинара, дают ему знать, что с завтраком что-то не так.

Подвергнув сырую нефть действию высокой температуры и, одновременно, высокому давлению, становится возможным «разломить» крупные молекулы, из которых состоят керосин и более тяжёлые углеводороды, и превратить их в бензин.

Эти улучшенные методы позволили удержать цены на бензин на разумном уровне. Также новые типы бензина имели большое значение для конструкторов двигателей и, опосредованно, для рядовых автомобилистов. Бензин не одно, неизменное и постоянное по составу химическое вещество. Он — всегда смесь нескольких веществ, и в зависимости от их соотношений меняются свойства бензина. Бензин, полученный прямой перегонкой из нефти одного месторождения будет отличаться от бензина из нефти другого. Даже соседние скважины могут давать разную по составу нефть. Зато бензин, полученный крекингом, имеет более постоянный, предсказуемый состав и его октановое число выше.