دانلود مقاله بنزین

بنزین برشی از نفت است که برای سوخت موتورهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد .

این سئخت مخلوطی است از گروههای مختلف هیدروکربنی که در مولکولشان بین 4 تا 12 کربن دارند .

نقطه های جوش آنها بین 30 تا 120 درجه سانتی گراد است .

دو نوع سوخت مونور در بازار عرضه می شود : 1 – بنزین معمولی 2 – بنزین سوپر ، که تفاوتشان در عدد اکتان (درجه آرام سوزی ) است .

این دسته بندی بنزین اتومبیل بر مبنای عدد اکتان در حقیقت بر پایه مرغوبی بنزین است .

زیرا هر چه عدد اکتان بنزین بالاتر باشد ، مرغوبتر است .

از دهه 1920 به بعد برای بالا بردن درجه اکتان از ترکیبات سرب دار مانند تترااتیل سرب ( TEL ) استفاده می شود .

به علت سمی بودن این ماده و جلوگیری از آلودگی محیط زیست ، اغلب کشورهای صنعتی به تدریج استفاده از این ماده ممنوع شده است .

به جای آن از بنزین بدون سرب استفاده می شود .

در ایران پالایشگاه اراک ، اولین پالایشگاهی است که بنزین بدون سرب تولید می کند .

بررسی مشخصات بنزینها معمولا از نظر کاربردشان در موتور مورد توجه قرار می گیرد .

در زیر این گونه مشخصات ارائه گردیده است .

الف – چگالی نسبی چگالی نسبی نمی تواند به تنهائی کیفیت یک بنزین را مشخص کند .

چگالی نسبی بنزین معمولی 76/0 و در بنزین سوپر 77/0 می باشد .

ب – تقطیر منحنی تقطیر ASTM انعکاسی از ترکیب بنزین است و اطلاعاتی درباره سهولت راه اندازی موتور در سرما ، رقیق شدن روغن و امکان فرسایش پوشش ها می دهد .

چنانچه دمای 10% تقطیر بین C 60-50 باشد ، مقدار حداقلی از برشهای سبک وجود دارد که تبخیرشان برای راه اندازی موتور در سرما کفایت می کند .

اگر نقطه 50% بین C 110-90 باشد ، فراریت قسمت میانی بنزین مناسب است و تبخیر سوخت به خوبی صورت می گیرد ، در نتیجه امکان استفاده از حداکثر قدرت موتور میسر می شود .

برای قسمت انتهایی بنزین نقطه 95% کمتر از c 205 در نظر گرفته شده است .

در قسمت انتهایی ، هیدروکربن های سنگین قرار دارند که از نظر ارزش گرمائی مفیدند ولی فراریت اندکشان موجب بعضی اشکالات می شود از قبیل تبخیر نامناسب بنزین و تولید رسوب در نتیجه احتراق ناقص ، شستشوی پوششها و رقیق کردن روغن .

این اشکالات بلافاصله پس از راه اندازی موتور به وجود می آید .

همچنین تا زمانی که موتور به دمای عادیش نرسیده و جریان سوخت حاوی قطرات مایع است ، توزیع تترااتیل سرب در سیلندرها مناسب است زیرا دمای جوش این ماده C 200 است و دیرتر تبخیر می شود و در قطرات تبخیر نشده غلضتش افزایش می یابد و در مواقع خروج ، رسوبهایی بر روی سوپاپ ها به جا می گذارد .

با توجه به گستره تقطیر بنزین ، مشخص می شود که هیدروکربن های سازنده آن از C4 تاC12 می باشند و نقطه آنها میان 30 تا 210 درجه سانتیگراد است .

ج – فشار بخار مواد فرار باعث سهولت راه اندازی موتور در زمستان می شوند ولی احتمال انجماد سوخت را نیز به وجود می آورند که با کاهش فشار بخار و افزایش ضد یخ به بنزین ، از این امر جلوگیری می شود .

در تابستان نیز مقدار زیاد هیدروکربن های سبک به علت تشکیل سدی از بخار در لوله بنزین ، باعث توقف موتور می شود .

در این حالت باید صبر کرد تا موتور سرد شود سپس آن را راه انداخت .

د – صمغها غلظت صمغ موجود در بنزین نباید از 10 میلی گرم در cc 100 تجاوز کند .

صمغها ترکیباتی هستند که در اثر اکسید شدن و پلیمری شدن اولفین های ناپیدار ایجاد می شوند .

اگر غلظتشان بیش حد مجاز باشد ، اشکالاتی پیش می آورند ، از جمله ایجاد رسوبهای بسیار مزاحم در نقاط داغ لوله ها که منجر به انسداد آنها می شود .

مخزن بنزین نیز از یک ورقه صمغ پوشیده می شود که در صورت جدا شدن ، باعث انسداد لوله مکش خواهد شد .

چون واکنش های اکسید شدن و پلیمری شدن اولفین های موجود در بنزین ادامه می یابد ، بنابراین اندازه گیری صمغ موجود باید درست قبل از مصرف بنزین انجام شود و غلظت آن نباید از ml 10 در cc100 تجاوز نماید .

در حالتی که بنزین باید مدتی نگهداری شود ، برای آگاهی از میزان صمغی که در این مدت تشکیل خواهد شد ، آزمایش صمغ بر پتانسیل که عبارت است از پیر کردن مصنوعی بنزین ، انجام می شود .

تشکیل صمغ بر روی عدد اکتان میز تاثیر می گذارد ، بدین ترتیب که تبدیل اولفین ها به پلیمرها باعث کاهش عدد اکتان بنزین می شود .

( 2 تا 3 واحد ) این کاهش عدد اکتان را باید در موقع انبارکردن طولانی بنزین در نظر گرفت .

ه – پایداری یکی از ویژگیهای بنزین ، پایداری آن در برابر اکسیژن است .

برای تعیین این ویژگی ، بنزین را تحت psi100 و دمای C100 در ظرفی سربسته قرار می دهند .

زمان را از شروع آزمایش تا هنگام افت فشار اکسیژن که نشانگر به پایان رسیدن مقاومت بنزین است ، تحت عنوان زمان پایداری بنزین گزارش می دهند .

برای بهبود پایداری می توان از مواد ضد اکسید شدن استفاده کرد .

و – گوگرد حد مجاز مقدار گوگرد در بنزین معمولی 17/0% وزنی و در مورد بنزین سوپر 15/0% می باشد .

با این مصرف بنزین هائی با 25/0% و حتی 4/0% گوگرد نیز اشکالات عمده به وجود نمی آورد .

بعضی اشکالات ناشی از حضور گوگرد در بنزین ها عبارتند از : تولید اندیریدهای سولفورو و سولفوریک بر اثر احتراق ، این ترکیبات که در حضور بخار آب اسید سولفوریک رقیق بسیار خورنده تولید می کنند .

آلودگی محیط زیست بر اثر دودهای سولفور روی مسموم کننده .

کاهش حساسیت سرب بنزین .

هر چه میزان گوگرد سوخت بیشتر باشد ، افزایش عدد اکتان سوخت به ازای مقدار معینی سرب ، کمتر خواهد بود .

این کاهش حساسیت تابع نوع ترکیبات گوگردی است .

مثلا برای بنزینی که 10/0% گوگرد دارد ، در صورتی که تمام این گوگرد به صورت مرکاپتان ها باشد ، 70% سرب بی اثر می شود .

اگر گوگرد به صورت آزاد باشد 50% سرب بی اثر شده و اگر گوگرد تیوفنی باشد ، 40% سرب بی اثر می شود .

ز – عدد اکتان ( آرام سوزی ) همانگونه که بیان شد ، عدد اکتان معرف کیفیت احتراق بنزین است .

با آن که در استانداردهای رسمی عدد اکتان را با روش پژوهش تعیین می کنند ، ولی اگر دو روش پژوهش ( F1 ) و موتور ( F2 ) استفاده شود ، تصور بهتری از آرام سوزی سوخت به دست خواهد آمد .

اختلاف F1-F2 یاحساسیت سوخت تابع ترکیب شیمیائی آن است .

هیدروکربن های پارافینی حساسیت خیلی کمی دارند ، در حالی که جساسیت آروماتیک ها زیاد است .

شرط مرغوبیت یک بنزین تنها بالا بودن عدد اکتان نیست .

سایر ویژگیها نظیر فشار بخار ، منحنی تقطیر ، مقدار صمغ و گوگرد نیز باید در حد مطلوب باشند .

انواع مواد افزودنی مواد افزودنی ، موادی هستند که می توانند در بهبود کیفیت بنزین مؤثر باشند ، این مواد عبارتند از : مواد افزایش دهنده عدد اکتان : در این رابطه تترااتیل سرب ماده بسیار مؤثری است که کاربرد آن در همه جا متداول است .

عیب این ماده سمیت و آلوده نمودن محیط زیست است و به همین دلیل سعی در جایگزینی آن شده است .

طبق آخرین تحقیقات ، ماده متیل ترشیئری بوتیل اتر ( MTBE ) می تواند جانشین مناسبی برای تترااتیل سرب باشد .

مواد بازدارنده تشکیل صمغ نظیر فنل ها و آمین ها مواد بازدارنده تشکیل رسوبهای سخت مواد ضد یخ رنگها برای تمایز انواع بنزین سرب دار .

این رنگها هیچ ارتباطی با کیفیت بنزین ندارند و فقط نشان می دهند که بنزین حاوی سرب است و به علت سمیت نباید به غیر از موتور در جای دیگر به کار رود .

دسته بندی بنزین ها بر اساس درجه آرام سوزی و یا درجه اکتان صورت می پذیرد .

درجه اکتان بنزین معمولی و سوپر در چند کشور منتخب در جدول بالا و مشخصات بنزین های تولیدی در پالایشگاههای ایران در جدول پائین نشان داده شده است .

درحالی‌که مصرف کننده عادی تصور می‌کند که شمار فراورده‌های نفتی نظیر بنزین ، سوخت جت ، نفت سفید و غیره محدود است، ولی بررسیهایی که موسسه نفت آمریکا ( API ) در مورد پالایشگاههای نفت و کارخانه‌های پتروشیمی انجام داده است، نشان می‌دهد که بیش از 2000 فراورده نفتی با مشخصات منحصر بفرد تولید می‌شود که در 17 گروه طبقه‌بندی می‌شوند و عبارتند از: گازهای سوختی - گازهای مایع - انواع بنزین - سوختهای توربین گازی (جت) - نفت سفید - فراورده های میان تقطیر (سوخت دیزل و نفت کوره های سبک) - نفت کوره باقیمانده ای - روغن‌های روان‌ساز - روغن‌های سفید - فراورده های میان روغن‌های ترانسفورماتور و کابل- گریس- مومها (واکس) - آسفالتها - ککها - دوده‌ها - مواد شیمیایی ، حلالها ، متفرقه.

معمولا شمار فراورده‌هایی که طراحی پالایشگاه را جهت می‌دهند نسبتا کم است.

فرایندهای اصلی پالایش را با توجه به فراورده‌هایی که تولیدشان زیاد است مانند بنزین ، سوخت جت ، سوخت دیزل طراحی می‌کنند.

بعضی از اجزای نفت خام را همان‌گونه که هستند (یعنی فراورده ها تقطیر مستقیم) بفروش می‌رسانند و یا اینکه عملیات پالایش بعدی را بر روی آنها انجام می‌دهند تا فراورده‌های با ارزشتری بدست آورند.

فرایندهای پالایش در پالایشگاه تقطیر نفت خام دستگاه‌های تقطیر نفت خام ، نخستین واحدهای فراورش (پالایش) عمده در پالایشگاه هستند.

تفکیک نفت خام در دو مرحله صورت می‌گیرد، اول تفکیک جزء به جزء همه نفت خام در فشار اتمسفر و سپس ارسال باقیمانده دیر جوش این مرحله به دستگاه تفکیک دیگری که تحت خلاء شدید عمل می‌کند.

بنابراین ، نفت خام پس از حرارت در کوره در برج تقطیر اتمسفری به فراورده های زیر تفکیک می شود : گازهای سوختی ( که عمدتا شامل متان و اتان است ) ، گازهای سبکتر (شامل پروپان ، بوتان و همچنین متان و اتان است) ، نفتهای سبک تثبیت نشده ، نفتهای سنگین ، نفت سفید ، نفت گاز اتمسفری و باقیمانده خام برج تقطیر اتمسفری (ARC).

در برج تقطیر در خلاء نیز باقیمانده برج تقطیر اتمسفری به جریان نفت گاز خلاء و باقیمانده برج تقطیر در خلاء (VRC ) تفکیک می‌شود.

نفت گاز اتمسفری و نفت گاز خلاء را غالبا برای تولید بنزین ، سوخت هواپیما و سوخت دیزل به واحد هیدروکراکینگ یا کراکینگ کاتالیزی می فرستند .

باقیمانده برج خلاء را نیز می‌توان در واحدهای گرانروی شکن ، کمک‌سازی و یا آسفالت‌زدایی برای تولید نفت کوره سنیگن و یا خوراک واحد کراکینگ و یا مواد خام روغن روان‌سازی پالایش کرد.

باقیمانده نفت خامهای آسفالتی را می‌توان برای تولید آسفالت جاده سازی و یا پشت بام ، مورد عملیات یا پالایش دیگری قرار داد.

رفرمینگ (تبدیل) کاتالیزی و همپارش نیاز اتومبیلهای امروزی به بنزینهای با عدد اکتان بالا ، محرکی برای استفاده رفرمینگ کاتالیزی شد.

در رفرمینگ کاتالیزی ، تغییر در نقطه جوش ماده‌ای که از این واحد می‌گذرد، نسبتا کم است، زیرا مولکولهای هیدروکربن ، شکسته نمی‌شوند، بلکه ساختارهای آنها بازآرایی می‌شوند تا آروماتیکهای با عدد اکتان بالا تولید شوند.

منابع خوراک واحد رفرمینگ کاتالیزی عبارتند از: بنزینهای سنگن تقطیر مستقیم (HSR ) و نفت سنگین حاصل از واحدهای برج تقطیر نفت خام ، کک سازی و کراکینگ.

فراوده های حاصل تبدیل کاتالیزی برای فروش به عنوان بنزین معمولی و بنزین سوپر با هم مخلوط می شوند .

عدد اکتان نفتهای سبک ( LSR ) را می‌توان با استفاده از فرایند همپارش که طی آن پارافینهای نرمال (راست زنجیر) به همپارهایشان تبدیل می‌شوند، بهبود بخشید.

بازیابی بخار (واحد صنعتی گاز ) جریانهای گاز تر حاصل از واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ در بخش بازیابی بخار ، به گاز سوختی ، گاز نفتی مایع ( LPG ) ، هیدروکربنهای سیر نشده (پروپیلن، انواع بوتیلن و پنتن )، نرمال بوتان و ایزوبوتان تفکیک می‌شوند.

گاز سوختی در کوره‌های پالایشگاه سوزانده می‌شود و n-بوتان با بنزین و یا LPG مخلوط می‌شود.

هیدروکربنهای سیر نشده و ایزوبوتان بمنظور فراورش ، به واحدهای آلکیل دار شدن فرستاده می‌شوند.

آلکیل دار کردن افزایش یک گروه آلکیل به هر ترکیب ، یک واکنش آلکیل دار کردن است.

ولی در پالایش نفت ، واژه آلکیل دار کردن در مورد واکش اولفین های دارای وزن مولکولی پایین با یک ایزوپارافین ، به منظور تشکیل ایزوپارافینهای دارای وزن مولکولی بالاتر ، بکار می رود.

نیاز به سوختهای هواپیمایی با عدد اکتان بالا انگیزه خوبی برای توسعه فرایند آلکیل دار کردن بمنظور تولید بنزین‌های ایزوپارافینی