دید کلی
سوخت های مایع را می‌توان از اثر هیدروژن روی زغال و مشتقات آن ، در دما و فشار زیاد بدست آورد. در این حال ، زغال خاکستری در حدود 8 تا 10 درصد وزنی از خود به جای گذارده و نفت خام ، به میزان 75 درصد وزنی زغال مصرف شده است.
تاریخچه تولید بنزین
گزارش‌های ثبت شده حاکی از آن است که در سال 1923 ، "برجیوس" اولین بار از روش هیدروژناسیون برای تولید بنزین استفاده کرد. در آن سال ، 350000 تن سوخت اتومبیل از این راه تهیه شد. در 1944، حدود 20 کارخانه برای تولید 3.5 میلیون‌تن سوخت مایع بکار مشغول بوده که از این مقدار 2.25 میلیون‌تن بنزین بوده است. امروزه از این روش برای تولید انواع بنزین مخصوصا بنزین هواپیما با خاصیت آرام سوزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ویژگی های بنزین
ویژگی ضد ضربه یا آرام سوزی را بوسیله عدد اکتان که عبارت است از درصد ایزواکتان در مخلوطی از ایزواکتان و هپتان نرمال تعیین می‌کند. بدین منظور انفجار ناشی از مخلوطی از ایزواکتان و هپتان نرمال را در موتور استاندارد با هیدروکربور مورد نظر مقایسه می‌کنند. اجسامی با توان ضد انفجاری بیش از اکتان ، عددی بالاتر از 10 را اتخاذ می‌کنند. بر حسب معمول عدد اکتان بنزین اتومبیل در حدود 70 درصد و در مورد هواپیما این مقدار به 130 می‌رسد.
خاصیت آرام سوزی با افزودن ترکیبات مختلفی از قبیل ایزواکتان ، ایزوپنتان ، اتیل بنزین و ایزوپروپیل و برای افزایش بیشتر با تترا اتیل سرب تحقق می‌یابد. ترکیب اخیر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و از واکنش بین PbNa و کلروراتیل حاصل میشود. با افزودن 4 میلی لیتر از آن به یک کیلوگرم اسانس ، عدد اکتان بنزین از 70 به 89 می‌رسد.
از آنجا که سرب در موتور رسوب کرده و اشکلاتی را ایجار می‌کند، آنرا با مخلوطی از کلرور یا برموراتیلن مخلوط کرده تا پس از احتراق ، سرب به صورت کلرور یا برمور که جسم فراری است درآمده و همراه گازهای حاصل از احتراق از موتور خارج شود.
مزایای بنزین و سوخت‌های مایع نسبت به سوخت‌های جامد
پس از سوختن ، خاکستر بر جا نمی‌گذارند.
سوخت‌های مایع را می‌توان در محوطه‌ای دور از محل مصرف و به اشکال مختلف انبار کرد.
سوخت مایع خود به خود آتش نمی‌گیرد و چنانچه فرار نباشد، در اثر ماندن فاسد نمی‌شود.
سوخت‌های مایع ، وزنشان 30% و حجمشان 50% کمتر از سوخت‌های جامد با همان ارزش حرارتی است.
آنالیز بنزین از نفت اطلاعات اولیه
نفت مخلوطی پیچیده از آلکان ها ، سیلکو آلکان‌ها و هیدروکربنهای آروماتیک است. در نفت خام هزاران ماده مرکب وجود دارد، و ترکیب درصد واقعی نفت بسته به جاهای متفاوت؛ تغییر می‌کند. مثلا ؛ نفت های خام پنسیلوانیا بیشتر هیدروکربنهای زنجیری است، در حالی که نفت خام کالیفرینا بیشتر ترکیبات آروماتیک دارد. ترکیب درصد نفت را می‌توان بر حسب گستره‌های نقطه جوش طبقه بندی کرد. هر یک از برش‌های حاصل کاربردهای مهمی دارد. پالایش نفت ، جدا سازی اجزایی با گستره نقطه جوش معینی است که بوسیله فرایند تقطیر جز به جز صورت می‌گیرد.
(جداول در فایل اصلی موجود است)
مراحل فرآیند ««تقطیر جز به جز
نفت خام را تا حدود ˚400C گرم می‌کنند تا بخاری داغ و مخلوطی سیال تولید کند که وارد برج تقطیر میشود. در این برج بخارها بالا می‌روند و در نقاط مختلف در طول برج متراکم و به مایع تبدیل می‌شوند. اجرایی که نقطه جوش کمتری دارند (یعنی آنها که فرارترند) بیشتر از اجزایی که نقطه جوش بیشتری دارند، به حالت گازی باقی می‌مانند. این تفاوت در گستره‌های نقطه جوش امکان می‌دهد که اجزای نفت از هم جدا شوند. به همان طریق که در یک تقطیر آب و الکل به طور جزئی از هم جدا می‌شوند.
بعضی از گازها مایع نمی‌شوند و از بالای برج بیرون می‌روند. باقیمانده تبخیر نشده نفت نیز در ته برج جمع میشود. محصولاتی که نوعا از جدا سازی نفت به دست می‌آیند به این ترتیب است. بنزین دست اول که از تقطیر جز به جز نفت به دست می‌آید، عمدتا شامل هیدروکربنهای خطی است که به سرعت می‌سوزد و به عنوان سوخت برای وسائل نقلیه موتوری مناسب نیست. آتشگیری سریع این ماده سبب کوبش یا صدای تق تق در موتور میشود که توان موتور را کم می‌کند و به آن آسیب می‌رساند.
درجه اکتان بنزین
برای درجه بندی خواص کوبش نسبی بهترین‌ها مقیاس دلخواه معین شده است. هپتان نرمال که نوع بنزین اول است و کوبش زیادی دارد و به عنوان بنزین در نظر گرفته شده که درجه اکتان آن صفر است. از طرف دیگر به 2 ، 2 ، 4-تری متیل پنتان «ایزو اکتان) که از این لحاظ بسیار عالی است، درجه اکتان 100 نسبت داده شده است.
برای تعیین تعیین درجه اکتان نوعی بنزین ، آن را در یک موتور استاندارد به کار می‌گیرند و خواص کوبشی آن را ثبت می‌کنند. در این عمل رفتار مخلوط‌هایی از n- هپتان و ایزواکتان را با رفتار بنزین مورد نظر مقایسه می‌کنند. درصد ایزواکتان مخلوطی را که خواص کوبش یکسانی با رفتار بنزین مورد آزمایش دارد، درجه اکتان آن بنزین می‌نامند.
ملکول بنزین
عدد اکتان مخلوط معینی از بنزین را می‌توان با افزایش عوامل ضد کوبش یا اکتان افزاینده‌ها بالا برد. پیش از سال 1975 متداول‌ترین عامل ضد کوبش تترااتیل سرب ، C2H3) 4Pb) بود. افزایش 3g تترااتیل سرب در هر گالن عدد اکتان را 10 تا 15 درجه بالا می‌برد، و پیش از آنکه سازمان حفاظت محیط زیست (EPA) کاهش محتوای سرب بنزین را ضروری بداند، هم بنزین معمولی و هم بنزین سوپر در هر گالن به طور متوسط 3g تترااتیل سرب یا تتراامتیل سرب ، C2H3) 4Pb) ، داشت.
افزودنی های بنزین
ترکیبات سربدار فوق العاده سمی است، و نقطه جوش کم تترااتیل سرب بر این خطر می‌افزاید. اما ، بر اثر دو اقدامی که از طرف سازمان محیط زیست به عمل آمد، میزان سرب در محیط به طوری موثر کاهش یافت. نخستین اقدام ، تصمیم گیری دوباره استفاده از مبدل‌های کاتالیزوری پلاتین‌دار بود که صدور منو اکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن‌دار را کاهش دهد، ولی در این صورت لازم بود که بنزین‌های عاری از سرب مصرف شود، زیرا سرب کاتالیزور پلاتین را از فعالیت می‌اندازد.