Motorenbenzin (abgekürzt „Benzin“) ist ein komplexes Gemisch von etwa 150 verschiedenen Kohlenwasserstoffen, deren Siedebereich zwischen denen von Butan und Kerosin/Petroleum liegt. Es wird hauptsächlich aus veredelten Komponenten der Erdölraffination hergestellt und als Kraftstoff eingesetzt. Motorenbenzin gehört zu den „Ottokraftstoffen“; es existieren daneben auch andere Ottokraftstoffe.
Motorenbenzin wird auch als Brennstoff für Benzinkocher verwendet.
Etymologische Herkunft, Begriff Der ursprüngliche Name stammt von dem arabischen Wort für Benzoeharz, luban dschawi – „Weihrauch aus Java“. Dieser Ausdruck gelangte durch arabische Handelsbeziehungen mit Katalonien nach Europa. Mit dem Wegfall der ersten Silbe und der Änderung des ersten a zu e entstand im Italienischen benjuì, im Mittellateinischen benzoë, woraus sich das deutsche Wort Benzol entwickelte.
1825 entdeckte Faraday die später Benzol genannte Verbindung in geleerten Gasflaschen, er nannte sie damals bicarbure d’hydrogène, bevor sie von Eilhard Mitscherlich in Benzin umbenannt wurde. Er bezeichnete damit allerdings das heutige Benzol. Mitscherlich benannte den Stoff nach dem von ihm benutzten Ausgangsstoff, dem Benzoeharz. Die Zuordnung zum heutigen Benzin geschah durch Justus von Liebig.
Die Bezeichnung „Benzin“ geht daher nicht, wie teilweise irrtümlich angenommen wird, auf den Motorenbauer Carl Benz zurück, im Gegensatz zum Dieselkraftstoff, der tatsächlich nach Rudolf Diesel benannt ist. Die Entdeckung des Benzin-Luftgemischs als geeignete Kraftstoffquelle für Automobile geht auf Siegfried Marcus zurück.
Sorten von Motorenbenzin Es gibt verschiedene Sorten von Benzinen, die sich in ihrer Klopffestigkeit und zu deren Erreichung auch in der Zusammensetzung des Kohlenwasserstoffgemisches unterscheiden. Normalbenzin (ROZ 91) (In Deutschland, Österreich, der Schweiz, Spanien, Schweden und anderen Ländern normalerweise nicht mehr erhältlich) ROZ 95 unter den folgenden Bezeichnungen: Super (Deutschland, Österreich) Bleifrei 95 (Schweiz) Sans Plomb 95 (Frankreich, Schweiz, Belgien) Senza piombo (Italien, Schweiz) Sin plomo (Spanien) Euro 95 (Belgien, Niederlande) Eurosuper Pb 95 (Polen) Natural 95 (Tschechien) ROZ 98 unter den folgenden Bezeichnungen: Super plus (Deutschland, Österreich, teilweise Schweiz) Bleifrei 98 (Schweiz) Sans Plomb 98 (Frankreich, Schweiz, Belgien) Euro 98 (Belgien, Niederlande) BP Ultimate bleifrei 98 (Schweiz, mind. ROZ 98), BP Ultimate Super 95 (Österreich, ROZ 98,4) Pb 98 (Polen) Natural 98 (Tschechien) Als Sorte bisher nicht normierte 100-Oktan-Benzine unter anderem unter folgenden Markenbezeichnungen: Shell V-Power Racing (100) Aral Ultimate 102 (früher Ultimate 100) OMV MaxxMotion Super 100 plus
Die Hersteller schreiben für ihre Motoren eine Mindestoktanzahl vor; bei Sorten mit niedrigerer Oktanzahl können durch Klopfen Schäden auftreten, es sei denn, dass der Motor sich mit Hilfe eines Klopfsensors durch Verstellung des Zündzeitpunkts in gewissen Grenzen und unter geringfügigem Leistungsverlust darauf einzustellen vermag. Bei Sorten mit höherer Oktanzahl dagegen sind dementsprechend auch geringfügige Leistungs- oder Effizienzsteigerungen möglich. Da die Verstellgrenze allerdings herstellerseits meist für eine bestimmte in der Bedienungsanleitung angegebene Oktanzahl ausgelegt ist, können viele Motoren die neuen 100-Oktan-Benzine nicht ausnutzen.Kraftstoff: ADAC-Tester von Shells V-Power enttäuscht. In: Spiegel Online. 24. Juli 2003 (spiegel.de).
Die Bezeichnung Super wurde ursprünglich in mehreren Ländern für verbleites Benzin mit 98 Oktan verwendet, neben Deutschland beispielsweise auch in Spanien und in der Schweiz.
In Deutschland wurde seit November 2007 der Preis des Normalbenzins an den des Superbenzins angeglichen. Vertreter von Automobilclubs äußerten die Vermutung, dass die Mineralölunternehmen mittelfristig Normalbenzin abschaffen wollten, um mehr Erlöse und weniger Kosten zu haben, was 2007 von Mineralölunternehmen noch als unbegründet zurückgewiesen wurde.n-tv.de: „Unverschämtes Abkassieren“ – Normalbenzin vor dem Aus? 13. August 2007.Super- und Normal kosten gleich viel. In: Der Stern. 30. November 2007 (stern.de). Mitte September 2008 nahm Shell als erster großer Mineralölkonzern das Normalbenzin komplett aus seinem Angebot, da es kaum noch gekauft würde.autobild.de Shell streicht Normalbenzin. In: Autobild. 18. September 2008 (autobild.de). Im Jahr 2010 verschwand Normalbenzin von den deutschen Tankstellen, die Zapfsäulen wurden auf Super E10 umgestellt.
Außer der Unterscheidung nach Klopffestigkeit gibt es noch die Unterscheidung in Sommerbenzin, Winterbenzin und Übergangsware (siehe unten, Herstellung).
Herstellung mini|hochkant|Siedeverläufe im Vergleich zu anderen Kraftstoffen
Zusammensetzung von Motorenbenzin hängt von der geographischen Herkunft des Erdöls ab. Die Hauptbestandteile des Benzins sind vorwiegend Alkane, Alkene, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 11 Kohlenstoff-Atomen pro Molekül und einem Siedebereich zwischen 25 °C und ≈210 °C. Benzin für den europäischen Markt besteht aus etwa: 53 % Alkane (Paraffine) und Cycloalkane (Naphthene), 38 % Aromaten (inklusive Benzol), 9 % Alkene (Olefine) und <1 % Additive. Daneben werden dem Roh-Benzin noch diverse Ether (wie MTBE, ETBE) und Alkohole (Ethanol, sehr selten auch noch Methanol) beigemischt. Die Ether bzw. das Ethanol erhöhen die Klopffestigkeit des fertigen Benzins.
Die Kohlenwasserstoffe werden im ersten Schritt durch fraktionierte Destillation aus Erdöl gewonnen. Nach ggf. mehreren Veredelungsschritten erhält man folgende (zumeist entschwefelte) KomponentenTU Delft: (PDF; 559 kB). (Auswahl):
Butan (ROZ ≈90) Isopentan (ROZ ≈91) Isohexangemische (ROZ ≈90) Petrolether (C5–C6, kein Ether nach chemischer Nomenklatur, sondern ein Gemisch verschiedener gesättigter Kohlenwasserstoffe wie Pentan und Hexan, Siedebereich 25–65 °C, C5–C6, ROZ ≈72) Isomerat (Siedebereich 25–65 °C, C5–C6, Gemisch verzweigtkettiger Pentane und Hexane, ROZ ≈80) Leichtbenzin (Mischung verschiedener Kohlenwasserstoffe mit fünf bis sieben Kohlenstoffatomen, Siedebereich 25–80 °C, C5–C7, ROZ ≈70) Reformatkomponenten (hocharomatische Schnitte ≈100–220 °C, C7–C11, ROZ ≈115) Alkylat (C7–C8, Gemisch verschiedener Isoheptane und Isooktane, ROZ ≈95) Polymer-Benzin (C8, Gemisch verschiedener Alkene, also olefinischer d. h. ungesättigter Kohlenwasserstoffe, ROZ ≈100) Schwere Komponenten (C7-C11) des Pyrolysebenzins (hocharomatische Schnitte ≈100–220 °C, C7–C11, ROZ ≈115) CC-(Leicht-)Benzin aus dem Cat Cracker (FCC, siehe: Cracken, ROZ ≈93)
Folgende Komponenten stammen nicht aus der obengenannten Raffinerieproduktion, sondern werden bei der Abmischung der einzelnen Komponenten dem Benzin zugegeben: Ethanol (Bio, ROZ ≈104) MTBE (hergestellt aus Isobuten und Methanol, ROZ ≈119) ETBE (hergestellt aus Isobuten und Ethanol, ROZ ≈120)
In der Regel wird in einer einzelnen Raffinerie nur eine Auswahl dieser Komponenten hergestellt. Ether und Ethanol werden meist zugekauft.
Die Komponenten werden i. d. R. separat in Tanks gelagert und von dort über eine Blending-Station zur Fertigware aufgemischt. Je nach Sorte unterscheiden sich die Mischungsverhältnisse (siehe Blenden). Z. B. werden in hochoktanige Sorten auch verstärkt hochoktanige Komponenten zugemischt. Einige Spezifikationen (DVPE, E70) variieren in Abhängigkeit von der Jahreszeit. Es wird zwischen Sommer-, Übergangs- und Winterware unterschieden. Um im Sommer der Dampfblasenbildung vorzubeugen, werden weniger leichtsiedende Anteile (Butan, Isopentan) im Blend verwendet. Ein Anteil von mehr leichtsiedenden Bestandteilen im Winterbenzin erleichtert dagegen den Kaltstart.
Neben der wichtigsten Qualität Oktanzahl (ROZ und MOZ) haben folgende Spezifikationen (s. u.) wesentlichen Einfluss auf den Blend: DVPE (Dry Vapor Pressure Equivalent: Dampfdruck bei 38 °C) E70 (Vol.-%, die bei 70 °C verdampft sind) E100 (Vol.-%, die bei 100 °C verdampft sind) E150 (Vol.-%, die bei 150 °C verdampft sind) Vapour Lock Index (Indexfunktion, nur in der Übergangszeit) Dichte Olefinanteil (Vol.-%) Aromatenanteil (Vol.-%) Sauerstoffanteil (Massen-%)
Der Blend muss möglichst ökonomisch gestaltet werden, d. h. ROZ oder MOZ, DVPE und Aromatenanteil sollten möglichst „angefahren“ werden. Natürlich sind solche Kriterien von Raffinerie zu Raffinerie verschieden. Auch die Preisstruktur des Produktumfeldes (Jet-Preis, MTBE-Preis, Naphtha-Preis) beeinflusst die Blendingstrategie.
Entschwefelung Bei der Entschwefelung von Erdölprodukten werden Sulfidgruppen durch Hydrodesulfurierung von den Kohlenstoffketten abgespalten. Dabei entsteht Schwefelwasserstoff, der durch Aminwäsche entfernt und anschließend unter anderem mit dem Claus-Verfahren zu elementarem Schwefel umgesetzt wird. Die Entschwefelung ist Voraussetzung für die Verwendbarkeit in Motoren mit Abgaskatalysatoren.
Additive Der Grundkraftstoff unterscheidet sich bei den verschiedenen Mineralölkonzernen nicht, er stammt häufig sogar aus derselben Raffinerie. Ihm wird, meist durch eine sogenannte „Endpunktdosierung“ direkt vor der Tankwagenverladung ein Additivpaket beigemischt, das spezifisch für den jeweils belieferten Konzern ist. Zu diesen Additiven gehören Oxidationsinhibitoren, Korrosionsschutzmittel, Detergentien (Schutz vor Ablagerungen im Einspritzsystem) und Vergaservereisungsinhibitoren.
In Deutschland wurden 2014 circa 19,5 Millionen Tonnen Motorenbenzin hergestellt.
Verbleites Benzin Seit 2000 ist Tetraethylblei in Motorenbenzin in der EU verboten (siehe Entwicklung der Ottokraftstoffe). Lediglich besonderes AvGas für Flugzeuge darf noch verbleit werden,Sammy Zahran, Christopher Keyes, Bruce P. Lanphear: Leaded aviation gasoline exposure risk and child blood lead levels. In: PNAS nexus. 2023, Band 2, Nummer 1 . speziell in Flugzeugen mit ausgewählten Motoren.Verbleites Flugbenzin in Piston-aircrafts, abgerufen am 20. Januar 2023 Der Zusatz „bleifrei“ wird in den Sortenbezeichnungen aber noch mitgeführt. In Algerien wurde am 1. September 2021 weltweit das letzte Mal verbleites Benzin verkauft.Era of leaded petrol over, eliminating a major threat to human and planetary health (UNEP) (engl.) abgerufen am 20. September 2021.
Synthetisches Benzin
Synthetisches Benzin wurde in Deutschland seit den 1920er Jahren bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs wegen Erdölmangels unter anderem durch Kohleverflüssigung gewonnen (z. B. Leuna-Benzin). Heute werden als synthetisches Benzin (engl. synthetic fuel, Synfuel) verschiedene Kraftstoffe bezeichnet, die sich von konventionellen Kraftstoffen durch das Herstellungsverfahren und Veränderungen der chemischen Struktur unterscheiden.
Regeneratives Benzin