«بنزین/بنزین» و «دیزل» دو نوع محلول مورد استفاده به عنوان سوخت هستند. هر دو از نفت خام مشتق می شوند و به عنوان محصولات تصفیه شده طبقه بندی می شوند. اساس این دو سوخت هیدروکربن های موجود در نفت است. با این حال، تفاوت هایی وجود دارد. برای به دست آوردن بنزین و گازوئیل از روش «تقطیر کسری» استفاده می شود. البته هر کدام به دلیل تفاوت در نقطه جوش به مراحل مختلفی تقسیم می شوند.
دیزل (به فرانسوی: diesel) یا گاز نفتی یا سوخت دیزل (به فرانسوی: Diesel) به عنوان سوخت برای موتورهای دیزل یا نیروگاه های حرارتی استفاده نمی شود. محدوده هیدروکربن بین C14-C20 و حتی C25 و محدوده نقطه جوش 385-250 درجه سانتیگراد است. گاز نفتی عمدتاً از سه گروه پارافینیک، نفتنیک و آروماتیک با حداقل نقطه اشتعال 54 درجه سانتیگراد و حداکثر نقطه ریزش 0 درجه سانتیگراد تشکیل شده است. چگالی آن در 15.6 درجه سانتیگراد برابر با 820 -860 کیلوگرم بر متر مکعب است. . مهم ترین ویژگی آن تعداد سیلندر است که برای عملکرد روان و بی صدا موتور باید بیش از 50 عدد باشد.
گازوئیل
گازوئیل یکی از فرآورده های نسبتا سنگین نفت خام است که پس از نفت سفید در برج تقطیر به دست می آید. گازوئیل یکی از قطعی هایی است که هم در برج تقطیر جوی و هم در برج تقطیر وکیوم رخ می دهد. علاوه بر این، بسیاری از واحدهای پالایشگاهی مانند کراکینگ، هیدروکراکینگ و کک سازی با تغییر ساختار برش های نفت سنگین، علاوه بر بنزین، گازوئیل نیز تولید می کنند.
گازوئیل مایعی بی رنگ است و برای شناسایی و تشخیص آن از سایر مایعات و محصولات، رنگ آن را به قهوه ای تغییر می دهند. گازوئیل مخلوطی از هیدروکربن های مختلف با 14 تا 20 (حتی تا 25) اتم کربن در ساختار مولکولی آنها است. مهمترین کاربرد گازوئیل به عنوان سوخت در موتورهای دیزلی، نصب حرارتی و سوخت برخی از کارخانه ها است.
نسبت تراکم موتورهای دیزلی بسیار بالاتر از موتورهای بنزینی است. بنابراین توان بیشتری از موتور دیزل بدست می آید و این موتورها در خودروهای سنگین استفاده می شوند.
دیزل
سوخت دیزل هر نوع سوخت مایعی است که در موتورهای دیزلی استفاده می شود. این سوخت با روش تقطیر خاصی غیر از روغن دیزل ساخته می‌شود، اما روش‌های دیگری نیز برای فرآوری سوخت دیزل بدون استفاده از روغن وجود دارد، مانند بیودیزل، بیوماس مایع (BTL) و زیست توده مایع (BTL). گاز نفتی (GTL) ذکر شده است و استفاده جهانی از آن به سرعت در حال رشد است. برای حل معمای انواع نفتی و انواع دیگر، انواع نفت را گازوئیل یا پترودیزل می نامند. دیزل بسیار کم گوگرد، تعریف استاندارد دیزل با محتوای گوگرد بسیار کم است. طبق آمار سال 2007، تقریباً تمام سوخت‌های دیزلی که در ایالات متحده و اروپا استفاده می‌شوند دارای محتوای گوگرد بسیار کم هستند.
ویژگی های دیزل
شدت
گازوئیل وزن نسبتاً بالاتری نسبت به سایر سوخت های معمولی دارد و چگالی آن تقریباً بین 0.8 کیلوگرم در لیتر تا 0.87 کیلوگرم در لیتر است. هر چه مقدار روغن و هیدروکربن های معطر در گازوئیل بیشتر باشد، چگالی آن نیز بیشتر می شود.
تقطیر
نقطه تقطیر اولیه گازوئیل 180 درجه سانتیگراد و نقطه پایان تقطیر تقریباً 370 درجه سانتیگراد است. درصد تقطیر گازوئیل در دماهای مختلف طبق استاندارد ASTM به شرح زیر است:
کمتر از 65% در 250 درجه سانتیگراد
بیش از 85 درصد در دمای 350 درجه سانتیگراد
بیش از 95٪ در 370 درجه سانتیگراد
ویسکوزیته
دیزل ویسکوزیته و ویسکوزیته نسبتاً بالایی دارد. اگر ویسکوزیته دیزل خیلی زیاد باشد، جریان گازوئیل به لوله ها و پمپ ها و انژکتور تزریق سوخت کاهش می یابد. سپس انتقال و کارکرد سوخت با مشکل مواجه خواهد شد. در ضمن اگر ویسکوزیته گازوئیل کم باشد، کیفیت سوخت کاهش می یابد و در موتور دیزل به خوبی کار نمی کند. مقدار مجاز ویسکوزیته استاندارد دیزل باید بین 12 تا 40 سانتی متر باشد.
نقطه سقوط و نقطه ابر
نقطه ابری دمای اولیه ای است که در آن بلورهای جامد هنگام سرد شدن مایع تشکیل می شوند. علاوه بر این، اولین دمایی که در آن حرکت در سیال پس از انجماد و هنگام گرم شدن رخ می دهد، نقطه ریزش نامیده می شود. گازوئیل و به طور کلی یک سوخت مناسب باید در برابر سرما بسیار مقاوم بوده و سیالیت خود را در دماهای پایین حفظ کند و نباید متبلور شود.
محدوده مناسب برای نقاط ابری و ریزش در گازوئیل به ترتیب 0 تا 10- و 15- تا 30- است. هر چه روغن و آروماتیک بیشتر در دیزل باشد، نقطه ریزش و نقطه ابر بهتر است.
میزان گوگرد در گازوئیل.
وجود گوگرد و ترکیبات گوگردی در گازوئیل باعث بروز مشکلاتی مانند خوردگی و آلودگی هوا در بدنه موتور دیزل می شود. طبق استانداردهای بین المللی، میزان مجاز گوگرد در گازوئیل کمتر از 50 ppm است و گازوئیل باید در پالایشگاه به طور کامل تصفیه شود تا ترکیبات گوگردی کاهش یابد.
عدد استن و نقطه آنیلین
عدد سیتان معیاری برای سنجش کیفیت گازوئیل و سوخت دیزل است. هر چه عدد ستان بیشتر باشد، احتراق سریعتر در سیلندر و کیفیت دیزل بالاتر است.
نقطه آنیلین پایین ترین دمایی است که در آن حجم مساوی سوخت و آنیلین تک فاز می شود. نقطه آنیلین بالا در گازوئیل به معنای شاخص دیزل بالاتر و کیفیت سوخت بهتر است.
برای تعیین نقطه آنیلین، حجم معینی از یک فرآورده نفتی مانند گازوئیل را در ظرفی می ریزند. به مقدار مساوی ماده ای به نام آنیلین اضافه می شود. سپس دمای مخلوط را بالا ببرید و با همزن مخلوط کنید. دمایی که در آن دو ماده به یک محلول همگن تبدیل می شوند، نقطه آنیلین سوخت در نظر گرفته می شود.
گازوئیل
این سوخت مخلوطی از آلکان ها و سیکلوآلکان ها است که از تقطیر نفت خام به دست می آید. طول زنجیره کربن در هر مولکول بنزین بین 5 تا 12 است. معمولاً از بنزین در "موتورهای احتراق داخلی" برای افزایش سرعت استفاده می شود. این سوخت سبکتر از گازوئیل است و آلودگی بهتری تولید می کند.
گازوئیل
ترکیب این سوخت به طور کلی شامل آلکان ها و زنجیره های کربنی است. هر مولکول زنجیره کربن حاوی 12 اتم کربن است. دیزل سوخت نسبتاً سنگین‌تر، فرار کمتر و چسبناک‌تر از بنزین است. این سوخت معمولا در "موتورهای جرقه زنی فشرده" استفاده می شود.
تفاوت بین گازوئیل و بنزین
این دو سوخت در جنبه های مختلف با هم تفاوت دارند که در ادامه به تفصیل بیشتر آنها را بررسی می کنیم.
ترکیب شیمیایی بنزین عمدتاً از ترکیبی از 7 (هپتان) یا 8 (تری متیل پنتان) هیدروکربن بلند تشکیل شده است. دیزل حاوی ترکیبی از هیدروکربن های نفتی در محدوده 8 (اکتان) تا 21 (بدون برش) است. فرمول شیمیایی بنزین C8H18 و فرمول شیمیایی گازوئیل C12H23 است.
انتشار CO2 بنزین حدود 13٪ بنزین، CO2 یا دی اکسید کربن بیشتری تولید می کند، زیرا درصد بیشتری از اتم های کربن در هر مولکول دارد.
محتوای انرژی گازوئیل از نظر محتوای انرژی بیشتر از بنزین است. محتوای انرژی بنزین 33.7 مگاژول در کیلوگرم و محتوای انرژی گازوئیل 36.7 مگاژول در کیلوگرم است. در نتیجه سوخت دیزل 16 درصد از رقیب خود در این زمینه جلوتر است.
ویسکوزیته بنزین ویسکوزیته کمتری نسبت به دیزل دارد. البته ویسکوزیته گازوئیل با کاهش دما افزایش می یابد، اما چنین رفتاری در بنزین تحت تغییرات دمایی محدود رخ نمی دهد.
به دلیل ماهیت سبک تر مولکول های بنزین فراریوم و وجود برخی مواد افزودنی، این سوخت فرارتر از گازوئیل است. این بدان معناست که در دمای ثابت، مولکول های بنزین بیشتر از گازوئیل تبخیر می شوند. در نتیجه بنزین سریعتر مشتعل می شود.
محدوده منبع ابتدا باید توجه داشت که به دلیل ترکیبی بودن این دو سوخت، نمی توان از اصطلاح نقطه جوش به عنوان یک ماده خالص (مثلا آب) استفاده کرد. به این معنا که هر دو در یک محدوده دمایی می جوشند. این محدوده برای بنزین 20 تا 150 درجه سانتیگراد و برای گازوئیل 37 تا 450 درجه سانتیگراد است.
از این نظر مصرف بنزین از رقبای خود جلوتر است. این بدان معناست که در هر 100 کیلومتر بنزین کمتری نسبت به گازوئیل مصرف می شود.
دیزل قدرتمندتر از بنزین است. ظرفیت تولید انرژی این سوخت 38.6 مگاژول در لیتر است. نکته دیگر این است که موتورهای بنزینی معمولا دور موتورهای بالاتری تولید می کنند. موتورهای دیزلی طبیعتاً به گشتاور بیشتری نیاز دارند.
فشار بخار
آتش سوزی انبارها بدون شک خطرناک تر از هر سوخت ضروری است. به عنوان مثال، بنزین به دلیل "فشار بخار" بالا به عنوان سوختی بسیار قابل اشتعال و خطرناک شناخته می شود. به دلیل فشار بخار کمتر دیزل، این سوخت دیرتر مشتعل می شود و در تصادف خطر کمتری دارد.
نوع «دمای احتراق خودکار» بنزین بین 247 تا 280 درجه سانتیگراد است. این پایین ترین دمایی است که در آن یک ماده به طور خود به خود در یک جو معمولی بدون هیچ گونه محرک خارجی مانند جرقه یا شعله مشتعل می شود. البته جرقه برای سوختن کامل سوخت و اکسیژن خودرو ضروری است. از سوی دیگر، گازوئیل دارای نقطه اشتعال خودکار 210 درجه سانتیگراد است و برای احتراق نیازی به جرقه ندارد. فقط از افزایش فشار سوخت برای ایجاد انفجار استفاده می شود. با فشرده سازی مجدد مخلوط سوخت و اکسیژن، دمای مخلوط تا نقطه انفجار افزایش می یابد.
نقطه اشتعال «نقطه اشتعال» پایین ترین دمایی است که در آن سوخت در حالت بخار آماده سوختن قرار دارد. در این مرحله باید شعله روشن شود. این دما برای بنزین منفی 43 درجه سانتیگراد و برای گازوئیل 52-96 درجه سانتیگراد محاسبه می شود.
در دمای "نقطه آتش"، بخار سوخت حداقل به مدت 5 ثانیه پس از شروع احتراق می سوزد. این دما حدود 10 درجه بالاتر از نقطه اشتعال هر دو سوخت است.
درجه اکتان بنزین با "عدد اکتان" آن اندازه گیری می شود. هرچه این عدد بیشتر باشد، مقاومت سوخت در برابر احتراق خودبه‌خودی بیشتر می‌شود که موتور را صاف می‌کند. تفاوت دیگر این است که گازوئیل با "عدد ستان" اندازه گیری می شود. هرچه این عدد بیشتر باشد، سوخت در طی فرآیند افزایش فشار سریعتر مشتعل می شود. سرعت سوختن سوخت دیزل به عدد ستان بستگی دارد.
قیمت با توجه به افزایش تولید گازوئیل، این سوخت ارزان تر از بنزین است.
احتراق دیزل در موتورهای دیزلی
فرآیند کار یک موتور دیزلی با موتورهای بنزینی کاملاً متفاوت است. در موتور دیزل فاصله ای به نام زمان تاخیر احتراق بین پاشش سوخت و احتراق وجود دارد، بر خلاف موتور بنزینی که در آن سوخت به سیلندر تزریق می شود و احتراق همزمان انجام می شود. زمان تاخیر بستگی به نوع سوخت، طراحی موتور و شرایط احتراق دارد.
در موتور دیزل، هوای تازه در مرحله اول به داخل کشیده می شود. در مرحله دوم، هوا فشرده شده و دما تا تزریق سوخت به سیلندر بالا می رود. پس از رسیدن سوخت به شرایط احتراق، بدون احتراق شمع، خود به خود در اثر فشار و دمای بالا می سوزد و در مرحله سوم سیلندر منبسط می شود. در نهایت در مرحله چهارم گازهای احتراق از طریق اگزوز از محفظه خارج می شوند.
با توجه به موارد فوق، ساختار شیمیایی گازوئیل به عنوان سوخت موتور دیزل و شرایط موتور دیزل باید به گونه ای باشد که احتراق خود به خود در محفظه احتراق را تسهیل کند.
مفهوم اعداد خوشه ای و روش های تعیین
روش تعیین عدد ستان گازوئیل تقریباً مشابه عدد اکتان بنزین است. این کار در یک موتور آزمایشگاهی تک سیلندر CFR برای احتراق سوخت دیزل انجام می شود. عدد ستان یک سوخت عمدتاً به نوع هیدروکربن های تشکیل دهنده آن بستگی دارد و هیدروکربن هایی با عدد ستان بالا دارای عدد اکتان پایینی هستند.
عدد ستان در واقع معیاری برای سنجش کیفیت سوخت دیزل است و هر چه عدد ستان بیشتر باشد، احتراق خود به خودی سوخت در محفظه بیشتر است، زمان تاخیر احتراق کمتر و سوخت سریعتر می سوزد.
اگر عدد ستان کم باشد، به خصوص در فصول سرد، راه اندازی خودرو مشکل خواهد بود. همچنین به دلیل تاخیر زیاد، سوخت در محفظه احتراق جمع می شود و در نهایت مقدار زیادی سوخت با انرژی زیاد مشتعل شده و باعث ایجاد ضربه و ترک در موتور دیزل و قطع آن می شود.
هنگام آزمایش ترکیبات مختلف در موتور CFR، مقدار ستان خالص (C16H34) 100 درجه سانتیگراد و محتوای آلفا متیل نفتالین 0٪ برای مقایسه کیفیت احتراق سوختها به روش معمولی بود. نرمال استن به دلیل زمان تاخیر کوتاه کیفیت احتراق خوبی دارد و آلفا متیل نفتالین دارای تاخیر طولانی و احتراق بسیار ضعیف در موتور دیزلی است.
طبق تعریف، عدد ستان یک نمونه سوخت دیزل، درصد حجمی ستان معمولی در مخلوطی با آلفا متیل نفتالین است، اگر کیفیت احتراق آن مخلوط هنگام آزمایش با روش استاندارد یکسان باشد. کیفیت احتراق تعداد سوخت های دیزل معمولی معمولا بین 45 تا 55 عدد است.
از آنجایی که مهندسی CFR گاهی وقت گیر و دشوار است، برخی از شرکت ها از روش های دیگری برای تعیین عدد ستان سوخت با استفاده از نقطه آنیلین و عدد دیزل استفاده می کنند.
افزایش تعداد غرفه ها
بهبود تعداد پیل سوختی دیزل معمولاً با تعدادی افزودنی حاصل می شود که به احتراق خود به خود در موتور کمک می کند. به این تقویت کننده های عدد ستان، Pro-Cetane می گویند. پروستات اکسیدان های ناپایداری هستند که برای تولید رادیکال های آزاد تجزیه می شوند و فرآیند احتراق خود به خود در موتور دیزل را تسهیل می کنند.
دو گروه از ترکیبات آلی به نام‌های پراکسید (R-O-O-Rˊ) و نیترات‌ها برای افزایش تعداد ستان شناخته شده‌اند. نیترات هایی مانند اتیل هگزیل نیترات به دلیل هزینه کم، در دسترس بودن و سهولت استفاده، به طور گسترده ای به عنوان بزرگ کننده پروستات استفاده می شوند.
راه حل
گازوئیل به عنوان سوخت مورد استفاده در موتورهای دیزلی یکی از مهم ترین فرآورده های نفتی است. گازوئیل نه تنها به عنوان سوخت خودرو، بلکه به عنوان سوخت برای برخی تجهیزات گرمایشی، نیروگاه ها، کوره ها و کارخانه ها نیز استفاده می شود.
دیزل با کیفیت باید دارای عدد ستان بالا باشد و آخرین استانداردهای آلایندگی یورو را داشته باشد. دود ناشی از حضور آلاینده ها در گازوئیل به محیط زیست سرایت می کند و سلامت انسان و محیط زیست را به خطر می اندازد.
جایگاه های توزیع گازوئیل تجهیزات مخصوص به خود را دارند که گاهی با پمپ بنزین متفاوت است. همچنین محل استقرار جایگاه های گازوئیل باید در حاشیه شهر و مناطقی که وسایل نقلیه سنگین به راحتی تردد کنند انتخاب شود.
از آنجایی که گازوئیل محصولی با چگالی و ویسکوزیته نسبتاً بالا است، باید در مراحل انتقال، توزیع و بهره برداری تمهیدات خاصی اندیشیده شود تا اطمینان حاصل شود که سوخت مصرفی از کیفیت مطلوبی برخوردار است و فرآیندهای انتقال و توزیع قابل انجام است. به روشی سالم
در آیدت،
فایل‌های
خود را به فروش بگذارید و یا
مقالات‌تان
را منتشر کنید👋
پاسخ ها