گازوئیل چیست و در چه مواردی استفاده می شود؟

گازوئیل که به عنوان سوخت دیزل نیز شناخته می شود مایعی قابل احتراق است که به عنوان سوخت موتورهای دیزلی استفاده می شود و معمولاً از تقطیر جزء به جزء خام حاصل می شود.

در موتورهای دیزلی ، سوخت نه با جرقه ، مانند موتورهای بنزینی ، بلکه با گرمای هوای فشرده شده در سیلندر می سوزد. سوخت دیزلی نسبت به حجم مساوی بنزین انرژی بیشتری طی احتراق آزاد می کند ، بنابراین موتورهای دیزلی به طور کلی انرژی بهتری نسبت به موتورهای بنزینی تولید می کنند.

علاوه بر این ، تولید سوخت دیزل نسبت به بنزین به مراحل تصفیه کمتری نیاز دارد ، بنابراین قیمت های خرده فروشی گازوئیل به طور سنتی بسته به مکان ، فصل ، مالیات و مقررات کمتر از بنزین است. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با این سوخت پرمصرف در ادامه مقاله با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

تاریخچه تولید گازوئیل

مخترع گازوئیل دانشمند آلمانی به نام رودولف دیزل بود. قبل از اینکه صنعت نفت تصفیه گازوئیل را شروع کند ، رودولف آزمایش بیودیزل و همچنین گرد و غبار زغال سنگ را انجام داد.

در حال حاضر سوخت دیزل بسیار محبوب است و موتورهای دیزلی نیز پیشرفت چشمگیری داشته اند. مهمترین ویژگی این موتورها استفاده از کمپرسور به منظور اشتعال در سوخت است. علاوه بر این ، بازده ترمودینامیکی بالاتر آنها و در نتیجه بهره وری سوخت منجر به افزایش استفاده از آن در صنایع مختلف شده است.

سوخت دیزل از منابع زیادی تولید می شود. مهمترین انواع سوخت دیزل ، بسته به منبع تولید آن عبارتند از:

• گازوئیل نفتی (رایج ترین نوع سوخت دیزل)
• دیزل مصنوعی
• بیودیزل
• روغنها و چربیهای هیدروژنه
• دی متیل اتر (DME)

موتورهای دیزل همیشه به دلیل  آلودگی های زیادی که در هوا ایجاد می کنند از شهرت بدی برخوردار بوده اند ولی در حال حاضر دیگر اینگونه نیست و قطعاً محبوبیت دیزل افزایش خواهد یافت.

انواع گازوئیل

علاوه بر گازوئیل سنتی که از تصفیه نفت تولید می شود  می توان از گاز طبیعی ، گاز سنتتیک  مشتق شده از زغال سنگ یا از بیوگاز حاصل از زیست توده نیز دیزل مصنوعی یا دیزل فیشر- تروپش (Fischer-Tropsch) تولید کرد.

همچنین  بیودیزل ، یک سوخت زیستی است که می تواند در درجه اول از گیاهان روغنی مانند سویا یا نخل تهیه شود. این سوخت های دیزلی جایگزین را می توان با سوخت دیزل سنتی مخلوط کرد و یا بدون تغییر در موتورهای دیزلی به تنهایی استفاده کرد زیرا گوگرد بسیار کمی تولید می کنند.

سوخت های دیزلی جایگزین اغلب به عنوان وسیله ای برای کاهش وابستگی به نفت و کاهش میزان انتشار گازهای گلخانه ای پیشنهاد می شوند و تنها بیودیزل می تواند مزایایی برای  چرخه دی اکسید فراهم کند. در حال حاضر هفت گرید گازوئیل تولید می شود که مورد تائید ایالات متحده هستند.

آنالیز شیمیایی گازوئیل

گازوئیل مشتق شده از نفت حدود ۷۵٪  از هیدروکربن های اشباع شده (در درجه اول پارافین ها شامل n ، ISO  و سیکلوپارافین ها) و ۲۵٪ هیدروکربن های معطر (از جمله نفتالین ها و آلکیل بنزن ها) تشکیل شده است. فرمول شیمیایی تقریبی برای سوخت دیزل معمولی C12H23 است که تقریباً از C10H20 تا   C15H28  متغیر است.

بیشتر سوخت های دیزلی در دمای معمول زمستان منجمد می شوند البته این دما بسیار متغیر است. مثلا پترو دیزل به طور معمول در دمای ۸.۱- درجه سانتیگراد منجمد می شود ، در حالی که بیودیزل بین دمای ۲ تا ۱۵ درجه سانتیگراد منجمد می شود.

ویسکوزیته گازوئیل با کاهش دما به طور محسوسی افزایش می یابد و آن را در دمای ۱۹ − درجه تا ۱۵− درجه سانتیگراد (۵ درجه فارنهایت) به ژل تبدیل می کند  که دیگر نمی تواند در سیستم های سوخت رسانی جریان یابد. علاوه بر این سوخت های معمولی دیزل در دمای بین ۱۴۹ درجه سانتیگراد تا ۳۷۱ درجه سانتیگراد بخار می شوند.

نقاط اشتعال دیزل متعارف بین ۵۲ تا ۹۶ درجه سانتی گراد متغیر است  که باعث می شود ایمن تر از بنزین باشد و برای موتورهای جرقه زنی نامناسب می باشد. بر خلاف بنزین ، نقطه اشتعال یک سوخت دیزلی هیچ ارتباطی با عملکرد آن در موتور و با کیفیت احتراق خودکار آن ندارد.

کاربرد گازوئیل در صنایع مختلف

محبوبیت بیشتر سوخت های دیزلی جدید با استفاده گسترده از آن همراه است. وقتی کالایی کارآمد ، بادوام و سازگار با محیط زیست باشد ، استفاده از آن نیز گسترش خواهد یافت.

موتور دیزلی تقریباً برای همه صنایع ضروری است و می تواند به عنوان موتور مکانیکی ، مولد برق یا درایو حرکتی مورد استفاده قرار گیرد. موتورهای صنعتی و ژنراتورهای مجهز به دیزل عمدتا در ساخت و ساز ، معدن ، دریا و غیره استفاده می شود. به علاوه ، مردم از مولدهای برق در خانه ها و بیمارستان ها استفاده می کنند که با گازوئیل کار می کند.

در بیشتر مناطق دنیا مردم محصولات را با کامیون و قطارهایی که از موتورهای دیزلی استفاده می کنند حمل می کنند. همچنین ، استفاده از این موتورها در کشاورزی غیر معمول نیست. گازوئیل یک سوخت کارآمد است و از ویژگی های ایمنی باورنکردنی برای وسایل نقلیه برخوردار است. موتورهای دیزلی در بیش از دو سوم تجهیزات مزارع در ایالات متحده استفاده می شوند. آنها همچنین می گویند برخی از کارهای ساختمانی مانند بلند کردن تیرهای فولادی ، آسفالت جاده ها و غیره را نیز با این سوخت انجام می دهند که باعث اعتماد بیشتر به وسایل نقلیه دیزلی می شود.

وسایل نقلیه دیگری که به موتورهای دیزلی اعتماد می کنند قایق ها و همچنین اتوبوس های مدارس و حمل و نقل عمومی هستند. از آنجا که گازوئیل به ما اجازه می دهد مسافت های طولانی را حتی در ارتفاعات طی کنیم ، برای وسایل حمل و نقل یک انتخاب نسبتاً محبوب است.

سرانجام ، با توجه به اینکه گازوئیل نسبت به سایر سوخت ها کمتر قابل اشتعال و انفجار است ، در ارتش برای تانک ها و کامیون ها استفاده می شود. در حقیقت ، وسایل نقلیه دیزلی مورد استفاده در ارتش بسیار ایمن تر از سایر گزینه ها هستند زیرا خطر آتش سوزی و انفجار در جنگ را کاهش می دهند.

تفاوت گازوئیل و بنزین

گازوئیل و بنزین معمولی هر دو از نفت خام تولید می شوند ، اما روش های تصفیه آنها متفاوت است. در اصل تصفیه گازوئیل نسبت به بنزین آسان تر است ، با این حال آلاینده های بیشتری دارد. گازوئیل به ازای هر لیتر  انرژی بیشتری نسبت به بنزین تولید می کند و فرآیند احتراق موتور خودرو با استفاده از آن کارآمدتر است و  بازدهی بالاتر و انتشار CO2 کمتری دارد. رنگ گازوئیل تیره تر از بنزین است و خرید گازوئیل نسبت به بنزین هزینه پایین تری دارد.

مضرات استفاده از گازوئیل

سوخت دیزل ، حداقل به صورت سنتی ، مقادیر بیشتری از آلاینده های هوا مانند گوگرد و ذرات جامد کربن را تولید می کند و مراحل تصفیه اضافی و مکانیزم های کنترل انتشار برای کاهش تولید گازهای گلخانه ای می تواند آنرا به سوخت بهتری تبدیل کند. علاوه بر این ، سوخت دیزلی بیشتر از بنزین دی اکسید کربن در واحد تولید می کند .

لازم به ذکر است که چندین گرید سوخت دیزلی تولید می شود – به عنوان مثال ، تقطیرهای “سبک متوسط” و “میانی” برای موتورهای پرسرعت با تغییرات مکرر و گسترده در بار و سرعت (مانند کامیون ها و اتومبیل ها) و تقطیرهای “سنگین” برای و موتورهای با سرعت متوسط با بار و سرعت پایدار (مانند قطارها ، کشتی ها و موتورهای ثابت) مناسب هستند.

معیارهای عملکرد این سوخت ها عبارتند از: عدد ستان (معیاری برای سهولت اشتعال) ، سهولت در فراریت و محتوای گوگرد. بالاترین گریدها ، برای موتورهای اتومبیل و کامیون ، بیشترین فراریت را دارند و پایین ترین گریدها برای موتورهای کم سرعت ، کمترین فراتریت را داشته و بیشترین باقی مانده کربن را به جا گذاشته و معمولاً بیشترین میزان گوگرد را تولید می کنند. گوگرد یکی از اجزای مهم آلاینده گازوئیلی است و به همین دلیل به شدت تحت نظارت است.

سوخت دیزل نسبت به بنزین کمتر قابل اشتعال است ولی به دلیل تبخیر آهسته در صورت ریختن در جاده ها می تواند خطرات لغزشی را برای وسایل نقلیه ایجاد کند. زیرا پس از تبخیر اجزاء سبک ، یک لکه چرب در جاده باقی می ماند که باعث کاهش چسبندگی لاستیک و جاده می شود و باعث لغزندگی وسایل نقلیه خواهد شد. از بین رفتن چسبندگی جاده شبیه وضعیتی است که در یخ زدگی جاده ها رخ می دهد در نتیجه برای خودروهای دو چرخ مانند موتورسیکلت و دوچرخه در دوربرگردان ها شرایط بسیار خطرناکی ایجاد خواهد شد.

قیمت گازوئیل

گازوئیل برای تقویت اقتصاد جهانی و استاندارد زندگی به طرق مختلف از جمله حمل و نقل محصولات مصرفی در سراسر جهان، ایجاد برق و بهبود بهره وری مزرعه ضروری است. بازار سوخت دیزل با افزایش تقاضای انرژی ناشی از رشد جمعیت و فعالیت های صنعتی هدایت می شود. علاوه بر این، پیش بینی می شود که این صنعت به دلیل افزایش هزینه های اکتشاف و تولید نفت و گاز، فرصت های بالقوه فوق العاده ای داشته باشد.

تقاضا برای سوخت دیزل در سراسر مناطق در نتیجه صنعتی شدن سریع بازارهای نوظهور و افزایش استفاده از گازوئیل در فعالیت های غیر حمل و نقلی مانند کاربردهای گرمایش خانگی و تجاری افزایش یافته است. تقاضای قابل توجهی برای سوخت دیزل در بسیاری از صنایع، به ویژه در بخش های خودرو و حمل و نقل مشاهده می شود. عناصر کلیدی موثر بر تغییرات بازار عبارتند از هزینه سوخت. پیشرفت در فناوری صنعت خودرو؛ مقررات دولتی؛ و جمعیت شناسی منطقه ای

با این حال، افزایش نگرانی‌های مربوط به انتشار کربن و همچنین حرکت به سمت خودروهای الکتریکی و منابع انرژی تجدیدپذیر پیش‌ بینی می‌ شود که مانع از گسترش صنعت شود. پیش ‌بینی می ‌شود که توسعه سوخت ‌های جایگزین، به ‌ویژه گاز طبیعی، و پیشرفت‌ ها در تعدادی از فناوری ‌های مبتنی بر برق، از جمله هیبریدی ‌های معمولی، پلاگین هیبریدی، و خودروهای الکتریکی خالص (EVs)، تقاضا برای دیزل را تغییر دهد.

با توجه به تعداد بیشتر ناوگان خودرو و کامیون نسبت به سایر کاربران نهایی، پیش‌بینی می‌شود صنعت سوخت دیزل در سراسر جهان تحت سلطه این خودروها باشد. به طور معمول گازوئیل به عنوان سوخت برای موتورهای دیزلی استفاده می شود. گازوئیل توسط خودروهای مختلف، اتوبوس و کامیون استفاده می شود و  مقرون به صرفه تر از بنزین است. فروش ژنراتورهای دیزلی به دلیل افزایش استفاده از برق و فقدان ساختار شبکه برق کافی در تعدادی از کشورهای در حال توسعه باعث توسعه بازار گازوئیل خواهد شد.