بنزین (gasoline) چیست

بنزین; بازار نفت گاز پتروشیمی

بنزین محصولی مشتق شده از نفت خام است که در طی فرآیند تقطیر جزئی به دست می آید و به شکل مایع نیمه شفاف است و به شکل خام استفاده نمی شود. بنزین زمانی ساخته می شود که نفت خام از طریق فرآیند تقطیر جزئی به فرآورده های نفتی مختلف تبدیل شود. سپس محصول نهایی از طریق خطوط لوله به پمپ بنزین ها توزیع می شود و افزودنی های مختلفی مانند اتانول برای استفاده از آن به عنوان سوخت وسایل نقلیه مسافربری اضافه می شود. در واقع یک سوخت ثانویه پر انرژی است که می‌توان آن را به عنوان ارز انرژی در نظر گرفت.

بنزین برای راه اندازی بیشتر خودروهای موتور احتراق داخلی ضروری است. به همین دلیل، یکی از پرمصرف ترین فرآورده های نفتی است و حدود نیمی از کل فرآورده های نفتی مصرفی را تشکیل می دهد. در مقابل، گازوئیل حدود 20٪ و نفت سفید (یا سوخت جت) 8٪ را تشکیل می دهند. قیمت بنزین در سراسر جهان به شدت متفاوت است و این بر هزینه های راه اندازی یک وسیله نقلیه تأثیر می گذارد.

علاوه بر این، اقتصاد جهانی به طور فزاینده‌ای با تولید و قیمت نفت در هم تنیده شده است و بنابراین بر سبد مصرف ‌کننده تأثیر می‌گذارد. بنابراین، WPI کشورها یا تورم را تحت تأثیر قرار می دهد. محرک اصلی قیمت بنزین، قیمت نفت خام است که یکی از مهم ترین شاخص های کلان اقتصادی جهان است. ایالات متحده بزرگترین مصرف کننده بنزین در سراسر جهان است که نزدیک به 45 درصد در آن مصرف می شود که بالاترین نرخ استفاده را برای نفت خام و بنزین را دارد.

مصرف کنندگان عمده بنزین

سایر مصرف کنندگان عمده بریتانیا، چین، ژاپن و هند هستند. ایالات متحده همچنین بزرگترین پالایشگاه در جهان است. کشورهای اروپایی بالاترین قیمت بنزین را در مقایسه با سایر کشورهای جهان دارند زیرا عمده واردکنندگان آن هستند. در هند قیمت بنزین در ابتدا یارانه بود، اما اکنون قیمت آن در بازار آزاد با کنترل دولت ثابت است.

بنزین در ابتدا از طریق تقطیر تولید می شد و به سادگی بخش های فرار و ارزشمندتر نفت خام را جدا می کرد. فرآیندهای بعدی که برای افزایش بازده آن از نفت خام طراحی شدند، مولکول های بزرگ را با فرآیندهایی به نام کراکینگ به مولکول های کوچکتر تقسیم کردند. ترک حرارتی، با استفاده از گرما و فشار بالا در سال 1913 معرفی شد، اما پس از سال 1937 با ترک کاتالیستی، استفاده از کاتالیزورهایی که واکنش‌های شیمیایی را تسهیل می‌کنند و بنزین بیشتری تولید می‌کنند، جایگزین شد. روش های دیگر برای بهبود کیفیت و افزایش عرضه آن عبارتند از پلیمریزاسیون، تبدیل الفین های گازی مانند پروپیلن و بوتیلن به مولکول های بزرگتر.

آلکیلاسیون، فرآیندی که یک الفین و یک پارافین مانند ایزوبوتان را ترکیب می کند. ایزومریزاسیون، تبدیل هیدروکربن های زنجیره مستقیم به هیدروکربن های زنجیره ای شاخه دار که به اصطلاح با استفاده از گرما یا کاتالیزور برای بازآرایی ساختار مولکولی به کار می رود.

بنزین مخلوط پیچیده ای از صدها هیدروکربن مختلف است. بیشتر آنها اشباع شده و دارای 4 تا 12 اتم کربن در هر مولکول هستند. gasoline مورد استفاده در خودروها عمدتاً بین 30 تا 200 درجه سانتیگراد (85 درجه و 390 درجه فارنهایت) می جوشد، این ترکیب با ارتفاع و فصل تنظیم می شود. بنزین هوانوردی نسبت به بنزین خودرو دارای نسبت‌های کمتری از اجزای کم‌ فرار و فرارتر است.

ترکیب بندی

ترکیب شیمیایی دقیق بنزین بسته به درجه یا درجه اکتان آن متفاوت است، اما به طور کلی مخلوطی از هیدروکربن های قابل احتراق است. این رتبه بندی اکتان کیفیت سوخت را توصیف می کند و مقدار آن بر اساس نسبت دو ترکیب موجود در بنزین است، به ویژه ایزو اکتان (ترکیبی با فرمول شیمیایی مشابه با اکتان اما با ساختار و خواص کمی متفاوت و نرمال) و هپتان. هر چه مقدار اکتان در سوخت بیشتر باشد، عدد اکتان بیشتر و سوخت با کیفیت بالاتری دارد. این کیفیت بالاترسوخت تضمین می کند که احتراق سوخت به موقع در نتیجه جرقه ناشی از شمع و در نتیجه فشرده سازی پیستون اتفاق می افتد.

اخیراً، بنزین با سوخت زیستی به نام اتانول مخلوط می شود. در کانادا، اکتانی مجاز است که تا حداکثر 10 درصد اتانول داشته باشد، زیرا این بالاترین درصد اتانولی است که یک موتور ماشین معمولی هنوز می تواند با آن کار کند.

علاوه بر این، ترکیب خاص این محصول منجر به چگالی انرژی بالا می شود. این چگالی انرژی بالا همان چیزی است که بنزین را به یک سوخت با ارزش تبدیل می کند، زیرا حجم نسبتاً کمی از سوخت می تواند مقدار زیادی انرژی مفید را فراهم کند.

تجزیه و تحلیل شیمیایی و تولید

بنزین تجاری مخلوطی از تعداد زیادی هیدروکربن مختلف است که با ترکیبات مختلف زیادی بر اساس مشخصات عملکرد موتور تولید می شود. از این رو، ترکیب شیمیایی دقیق بنزین تعریف نشده است. مشخصات عملکرد آن نیز با توجه به فصل تغییر می‌کند و به ترکیب‌های فرار بیشتری (به دلیل بوتان اضافه شده) در زمستان نیاز دارد تا بتوان موتور سرد را راه‌اندازی کرد. در پالایشگاه، ترکیب بنزین بسته به نفت خامی که از آن تولید می‌شود، نوع واحدهای فرآوری موجود در پالایشگاه، نحوه بهره‌ برداری از این واحدها، و پالایشگاه از کدام جریان‌های هیدروکربنی (مخلوط‌ها) برای اختلاط نهایی متفاوت است.

بنزین در پالایشگاه های نفت تولید می شود. تقریباً 72 لیتر (19 گال آمریکا) بنزین از یک بشکه 160 لیتری (42 گال آمریکا) نفت خام به دست می آید. مواد جدا شده از نفت خام از طریق تقطیر، به عنوان بنزین بکر یا مستقیم، با مشخصات موتورهای مدرن مطابقت ندارد اما می توان آن را در ترکیبات بنزین ترکیب کرد.

بخش عمده ای از محصول معمولی شامل مخلوط همگنی از هیدروکربن های کوچک و نسبتا سبک وزن بین 4 تا 12 اتم کربن در هر مولکول است (که معمولاً C4-C12 نامیده می شود). این ترکیبی از پارافین ها (آلکان ها)، الفین ها (آلکن ها) و سیکلوآلکان ها (نفتن ها) است. نسبت واقعی مولکول ها در هر بنزین به موارد زیر بستگی دارد:

ترکیبات عمده gasoline

• پالایشگاه نفت که بنزین تولید می کند، زیرا همه پالایشگاه ها مجموعه واحدهای فرآوری یکسانی ندارند.
• خوراک نفت خام مورد استفاده پالایشگاه
• درجه بنزین (به ویژه، درجه اکتان)

جریان های مختلف پالایشگاهی که برای تولید بنزین ترکیب می شوند، ویژگی های متفاوتی دارند. برخی از جریان های مهم شامل موارد زیر است:

• بنزین مستقیم که معمولاً به آن نفتا می گویند، مستقیماً از نفت خام تقطیر می شود. زمانی که به عنوان منبع اصلی سوخت باشد، رتبه اکتان پایین با سرب کم نیاز دارد، آروماتیک کمی دارد (بسته به عیار جریان نفت خام) و حاوی مقداری سیکلوآلکان (نفتن) و بدون الفین (آلکن) است. بین 0 تا 20 درصد از این جریان در بنزین تمام شده جمع می شود زیرا مقدار این بخش در نفت خام کمتر از تقاضای سوخت است و عدد اکتان تحقیقاتی (RON) این بخش بسیار کم است. خواص شیمیایی (یعنی RON و فشار بخار رید (RVP)) بنزین مستقیم را می توان از طریق اصلاح و ایزومریزاسیون بهبود بخشید. با این حال، قبل از تغذیه واحدها، نفتا باید به نفتای سبک و سنگین تقسیم شود. بنزین مستقیم نیز می تواند به عنوان ماده اولیه برای کراکرهای بخار برای تولید الفین استفاده شود.
• Reformate، تولید شده در یک اصلاح کننده کاتالیزوری، دارای رتبه اکتان بالا با محتوای آروماتیک بالا و محتوای الفین نسبتا کم است. بیشتر بنزن، تولوئن و زایلن (به اصطلاح هیدروکربن های BTX) به عنوان مواد اولیه شیمیایی ارزشمندتر هستند و بنابراین تا حدودی حذف می شوند.
• بنزین ترک خورده کاتالیزوری یا نفتای ترک خورده کاتالیزوری که با کراکر کاتالیزوری تولید می شود دارای درجه اکتان متوسط، محتوای الفین بالا و محتوای معطر متوسط است.
• هیدروکراکات (سنگین، متوسط و سبک)، تولید شده با هیدروکراکر، دارای درجه اکتان متوسط تا پایین و سطوح معطر متوسط است.
• آلکیلات در واحد آلکیلاسیون با استفاده از ایزوبوتان و الفین ها به عنوان خوراک تولید می شود. آلکیلات تمام شده حاوی مواد آروماتیک یا الفین نیست و دارای MON (عدد اکتان موتور) بالایی است.
• ایزومرات از ایزومریزاسیون بنزین مستقیم با اکتان پایین به ایزوپارافین ها (آلکان های غیر زنجیره ای مانند ایزواکتان) به دست می آید. ایزومرات دارای RON و MON متوسط است، اما فاقد مواد آروماتیک یا الفین است.
• بوتان معمولاً در استخر بنزین مخلوط می شود، اگرچه مقدار این جریان توسط مشخصات RVP محدود شده است.

 همچنین می تواند حاوی ترکیبات آلی دیگری مانند اترهای آلی (به عمد اضافه شده)، به علاوه سطوح کمی از آلاینده ها، به ویژه ترکیبات آلی گوگردی (که معمولاً در پالایشگاه حذف می شوند) باشد.

اثرات زیست محیطی

احتراق بنزین منبع مهمی از دی اکسید کربن (CO2) ساخته دست بشر است. همانطور که در مورد هر سوخت فسیلی احتراق وجود دارد، تشکیل این دی اکسید کربن به آب و هوای زمین کمک می کند و گرمایش جهانی و تغییرات آب و هوایی را افزایش می دهد. مقدار کل دی اکسید کربنی که هنگام سوختن آن منتشر می شود به جرم سوخت مصرفی بستگی دارد. بنابراین خودرویی که بنزین کمتری مصرف می‌کند، آلاینده‌های کمتری را در محیط منتشر می‌کند.

این امر طراحی خودروها را به صورت بهینه در مصرف سوخت برای کاهش هزینه ها و محدود کردن انتشار گازهای گلخانه ای ضروری می کند. افزایش راندمان سوخت (mpg یک وسیله نقلیه) هم باعث صرفه جویی در هزینه و هم کاهش انتشار گازهای گلخانه ای می شود. به عنوان مثال، در طی یک دوره 10 ساله، رانندگی با خودرویی با 30 MPG به جای خودرویی با 24 MPG، بیش از 4000 دلار در هزینه سوخت صرفه جویی می کند، با فرض اینکه هزینه سوخت ساکن 1.20 دلار در هر لیتر باشد. همچنین بیش از 8000 کیلوگرم کمتر CO2 منتشر می کند.

منبع: ویکی پدیا