בנזין

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

ערך זה עוסק בחומר בנזין. לערך העוסק בלהקה בשם זה, ראו בנזין (להקה).

בנזין הוא תערובת נוזלית המופקת מנפט ומורכבת בעיקר מפחמימנים. הבנזין משמש כדלק למנועי בעירה פנימית.

תוכן עניינים

1 מבנה כימי וייצור
- 1.1 נדיפות
- 1.2 דירוג אוקטאן
2 סכנות
3 תכולת אנרגיה
4 היסטוריה
- 4.1 תוספות עופרת
- 4.2 אוקטאן במלחמת העולם השניה
5 ראו גם
6 קישורים חיצוניים

[עריכה] מבנה כימי וייצור

בנזין מופק בבתי זיקוק לנפט. בעבר, "נפט טבעי" היה מופק מנפט גולמי בתהליך זיקוק פשוט; אולם תוצר זה אינו מתאים למנועים מודרניים, והוא מהווה רק חלק מהתערובת.

הבנזין מורכב ברובו מפחמימנים ובהם בין 5 ל-12 אטומים של פחמן בכל מולקולה.

לתוצרי הזיקוק השונים, אותם מערבבים כדי ליצור בנזין, יש מאפיינים שונים. ההבדלים הם בדירוג האוקטאן, תכולת חומרים ארומטיים, תכולת אלקן (פחמן רווי) ועוד. היחס בין החומרים השונים תלוי בחברה המייצרת, בבתי הזיקוק, ובאיכות הנפט הגולמי. במדינות רבות כיום ישנן מגבלות חמורות על תכולת החומרים הארומטיים (בעיקר בנזן) בבנזין.

בנזין מכיל לעיתים תרכובות אורגניות נוספות, כגון אתר אורגני (המוסף בכוונה), ורמות קטנות של תוספות לא רצויות כגון תרכובות גופרית שונות. ייצרני הבנזין חייבים להסיר חלק מהתוספות הלא-רצויות, כגון מרקפטן ומימן גופרי, משום שהם גורמים לאיכול המנועים.

[עריכה] נדיפות

הבנזין הוא דלק נדיף יותר מסולר ומקרוסין, הן בשל מרכיביו הבסיסיים והן בשל התוספים השונים. ניתן לשנות את מידת הנדיפות על-ידי עירוב בוטאן. במדינות שונות קיימים חוקים המגבילים את הנדיפות המותרת; במזג-אוויר חם יותר שואפים לנדיפות נמוכה יותר. במרבית המדינות ישנה מגבלה נפרדת לנדיפות מותרת בחורף ובקיץ; באוסטרליה, מידת הנדיפות המותרת מתעדכנת מדי חודש בחודשו והיא משתנה גם בין אזורים שונים.

בשנים האחרונות הורדו מידות הנדיפות המותרת במדינות רבות, כדי להקטין את מידת הזיהום בעת תדלוק.

[עריכה] דירוג אוקטאן

המאפיין החשוב ביותר של בנזין הוא דירוג האוקטאן שלו; דירוג זה מסמל עד כמה הבנזין חסין בפני פיצוץ מוקדם מדי (פיצוץ מוקדם מדי פוגע ביעילות המנוע). דירוג זה הומצא בידי הכימאי ראסל מרקר.

הדירוג נמדד ביחס לתערובת של איזואוקטאן (2,2,4-trimethylpentane) ושל n-heptane. לפיכך, לבנזין עם דירוג "87 אוקטאן" יש אותה עמידות בפני פיצוץ מוקדם כמו לתערובת של 87% איזואוקטאן ו-13% n-heptane.

בארצות הברית נעשה שימוש במדידת אוקטאן שונה במקצת, ולכן מידת האוקטאן המצוינת על משאבות הדלק נמוכה ב-5 יחידות בערך מזו המקובלת בשאר העולם. למשל, בנזין "90 אוקטאן" בארצות הברית שקול לבנזין "95 אוקטאן" בשאר העולם.

לבנזין יכול להיות דירוג אוקטאן גבוה מ-100, משום שאיזואוקטאן עצמו אינו חסין ב-100% בפני פיצוץ מוקדם. לפיכך, בנזין בעל דירוג אוקטאן מעל 100 הוא חומר עם חסינות בפני פיצוץ מוקדם הגבוהה מזו של איזואוקטאן (ללא n-heptane). הדלק המשמש במירוצי מכוניות, כמו גם דלק מטוסים, הוא בעל דירוג אוקטאן של 110 ואף הרבה יותר.

העובדה שדלקים בעלי דירוג אוקטאן גבוה יותר הם דליקים פחות, אולם נחשבים ל"חזקים" יותר, עשויה להראות מוזרה. השימוש בבנזין בעל דירוג אוקטאן גבוה מאפשר למנוע לפעול ביחס דחיסה גבוה יותר, ללא בעיות של פיצוץ מוקדם. הדחיסה קשורה ישירות להספק, כך שמנועים הדורשים בנזין באוקטאן גבוה מפיקים בדרך-כלל הספק גבוה יותר. מנועים מסוימים מתוכננים לפעול ביחס דחיסה המתאים לרמות אוקטאן מסוימות, ולפיכך דורשים בנזין בדירוג אוקטאן גבוה. יש לציין כי הספק המנוע תלוי גם בתכולת האנרגיה של הדלק, שאינה קשורה באופן מיידי לדירוג האוקטאן. יש החושבים כי שימוש בבנזין באוקטאן גבוה ישפר את ביצועי המנוע שלהם ויקטין את צריכת הדלק; אולם הדבר שגוי, ומנועים פועלים באופן הטוב ביותר כשמשתמשים בבנזין עם רמת האוקטאן עבורה תוכננו.

[עריכה] סכנות

רבים מהפחמימנים הלא-שמניים המצויים בבנזין (בעיקר אלו הארומטיים, כגון בנזן), כמו גם תוספים שונים, הם חומרים מסרטנים. לפיכך, כל דליפת בנזין מתמשכת, או דליפה חד-פעמית בקנה-מידה גדול, מהווה סכנה לבריאות הציבור במידה והבנזין יגיע למאגרי מי שתיה. הסיכון העיקרי לדליפות מעין אלה אינו מכלי רכב דווקא, אלא מתאונות בהן מעורבות משאיות להובלת דלק או דליפות ממיכלי בנזין תת-קרקעיים. בשל כך, וגם בשל נדיפותו הגבוהה של הבנזין, יש להבטיח איטום מלא של מיכלי בנזין.

[עריכה] תכולת אנרגיה

בנזין מכיל בערך 45 מיליון ג'אול לקילוגרם. ככלל, בנזין בעל דירוג אוקטאן גבוה הוא בעל תכולת אנרגיה נמוכה יותר מבנזין בדירוג אוקטאן נמוך.

לשם השוואה, דלק דיזל מכיל בערך 50 מיליון ג'אול לק"ג, ואילו מתאנול מכיל בערך 22.5 מיליון ג'אול לק"ג.

[עריכה] היסטוריה

[עריכה] תוספות עופרת

כדי להקטין את מידת הפיצוץ המוקדם של בנזין, הומצאה בשנות העשרים של המאה ה-20 הוספת עופרת לבנזין. מנהג זה נמשך עד לשנות השמונים של אותה מאה. עם גילוי הנזק הסביבתי הנגרם על-ידי העופרת, ועם הופעת הממיר הקטליטי, שאינו מתאים לדלק עם עופרת, החל מעבר לדלק נטול עופרת. כיום נעשה שימוש בתוספים אחרים, כגון חומרים ארומטיים או סוגים שונים של אתר ואלכוהול.

[עריכה] אוקטאן במלחמת העולם השניה

במהלך מלחמת העולם השניה קיבלה גרמניה את מרבית הנפט שלה מרומניה, והקימה בתי זיקוק ענקיים להפקת בנזין מנפט. הנפט הגולמי בארצות הברית היה טוב פחות, ותעשיית הדלק האמריקאית נאלצה להשקיע הון במערכות שונות לשיפור איכות הבנזין. בדיעבד הייתה זו השקעה מוצלחת, משום שהאמריקאים פיתחו שיטות לשיפור הבנזין שאיפשרו להם, לקראת סוף המלחמה, לייצר אף בנזין בדירוג אוקטאן של 130 עד 150. בנזין זה איפשר ניצול טוב יותר של מנועי המטוסים. הגרמנים לעומתם הסתמכו רק על הנפט ה"איכותי" יותר, ולא פיתחו מערכות שיפור מקבילות; לפיכך היה עליהם להשתמש במנועים גדולים יותר במטוסיהם. המנועים הבריטיים והאמריקאים הציגו ביצועים טובים יותר מאלו הגרמניים, והייתה לכך תרומה לא קטנה לניצחון על הלופטוואפה (חיל האוויר הגרמני) במלחמה.

תוספת העופרת לבנזין שאיפשרה לייצר בנזין עם דירוג אוקטאן גבוה גרמה להצטברות של עופרת בצילינדרים של המנועים ושיבושים בהצתה את הבעייה פתרו על ידי תוספת של תרכובת ברום, אתילן דיברומי, C₂H₄Br₂ לדלק. התוספת של תרכובת הברום לבנזין גרמה בשעת שריפת הדלק ליצירת עופרת ברומידית בצורת אבקה שיוצאת עם גזי הפליטה ועל ידי כך נמנעה הצטברות של עופרת בצילינדר ובתא השריפה.
כבר בנובמבר 1924 החלו להתעניין בניצול הברום בים המלח לצורך התוסף לבנזין, שתי החברות האמריקניות הגדולות ג'נרל מוטורס ודופונט כשמאחוריהן עמדה חברת הנפט סטאנדרד אויל מניו ג'רסי. הקבוצה שיגרה נציגים ללונדון כדי לקדם קבלת זיכיון להפקת ברום מים המלח שישמש אותם כתוסף לבנזין למכוניות ולמטוסים. אכן היה ייצור של ברום בים המלח ובמהלך מלחמת העולם השנייה היה שיתוף פעולה עם האוניברסיטה העברית בירושלים לניצול הברום מים המלח הפיכתו לתרכובת בטוחה למשלוח והכנתו לשם ניצולו במאמץ המלחמתי כתוסף לדלק(המשלוח של ברום בצורת נוזל הוא מסוכן ורעיל).