Benzin

Benzin ist ein Kraftstoff, der aus Erdöl gewonnen wird. Im Rohöl sind Kohlenwasserstoffe verschiedener Molmasse, gesättigte und ungesättigte, kettenförmige und aromatische, enthalten.

Durch Destillation wird das Gemisch in seine Bestandteile zerlegt. Die erste Fraktion, also die Stoffe mit dem niedrigsten Siedebereich, bilden das Rohbenzin. Es enthält die Stoffe mit Siedepunkten bis 180 °C.

Das Rohbenzin hat eine schlechte Qualität als Vergaserkraftstoff. Es enthält zu viele kettenförmige, unverzweigte Kohlenwasserstoffe, die sich im Motor beim Verdichten des Benzin-Luft-Gemisches zu früh entzünden. Diese vorzeitige „Explosion“ ist mit einem erheblichen Energieverlust verbunden und wird als Klopfen bezeichnet. Um die Leistung und die Lebensdauer der Motoren zu verbessern sind also klopffeste Benzine erforderlich.

Die Oktanzahl
Die Neigung zur vorzeitigen Entzündung ist von der Art des Kohlenwasserstoffs abhängig. Verzweigte Alkane, Aromaten und ringförmige Alkane entzünden sich langsamer als die unverzweigten Kohlenwasserstoffe.

Als ein Maß für die Klopffestigkeit und damit die Güte des Benzins wurde 1927 die Oktanzahl eingeführt. Für die Festlegung wurde dem n-Heptan, einem Alkan das besonders zum „Klopfen“ neigt, der Wert 0 zugeordnet. Dem Isooctan, das sich erst bei höherer Kompression entzündet, wurde der Wert 100 zugeordnet.

Normalbenzin besitzt eine Oktanzahl von 92, Superbenzin hat die Oktanzahl 96 und Super Plus von 97.

Um solche Oktanzahlen zu erreichen, muss man das Rohbenzin einer besonderen Behandlung unterziehen. Zunächst wandelt man einen großen Teil der unverzweigten Alkane in Kohlenwasserstoffe mit höherer Oktanzahl um. Dieses Veredelungsverfahren nennt man Reformieren oder Reforming-Prozess.

Beim katalytischen Reformieren werden Schwerbenzine kurzzeitig an Katalysatorkontakten bei Temperaturen von 450 bis 550 °C und Drücken von ca. 1 MPa mit Wasserstoff in Verbindung gebracht.
Durch die Reaktionen am Katalysator wird der Anteil an verzweigten Alkanen und Aromaten erhöht. Dies steigert die Benzinqualität entscheidend.

Zur weiteren Erhöhung der Klopffestigkeit werden dem Benzin Antiklopfmittel zugemischt. Diese Inhibitoren sorgen dafür, dass die vorzeitige Entzündung des Benzin-Luft-Gemisches vermieden wird.
Die wirksamsten Antiklopfmittel sind organische Bleiverbindungen wie Tetraethylblei $Pb{(C_2{H}_5)}_4$ . Die Bleiverbindungen werden jedoch mit den Abgasen an die Umwelt abgegeben und reichern sich dort an. Aus diesem Grund sind Bleiverbindungen als Antiklopfmittel in der BRD nicht mehr zugelassen.
Autos, die mit einem Katalysator für die Abgasreinigung ausgestattet sind, können kein bleihaltiges Benzin verwenden, da Blei sich im Katalysator ablagert und diesen schädigt.

Zur Erhöhung der Oktanzahl und Verbesserung der Klopffestigkeit werden heute andere Verbindungen wie Methyl-tert.-butylether (MTBE) dem Kraftstoff als Zusatz beigemischt.

Benzin ist somit ein Gemisch von vielen verzweigten, unverzweigten, ringförmigen und aromatischen Kohlenwasserstoffen.
Durch die Veredlung mittels Reforming-Prozess und durch den Zusatz von Antiklopfmitteln können sogar Oktanzahlen von über 100 erreicht werden.