Πετρέλαιο – Χαρακτηριστικά και Πρόσθετα
αλλοίωση ιξώδους

Πετρέλαιο – Χαρακτηριστικά και Πρόσθετα

Παραδοσιακά χρησιµοποιούνταν ως καύσιµο, όπως έβγαινε από το διυλιστήριο, χωρίς ανάγκη άλλης επεξεργασίας. Με την εξέλιξη των κινητήρων, ωστόσο, απαιτείται διόρθωση των ιδιοτήτων του και αυτό γίνεται, κυρίως, µε τη χρήση πρόσθετων.

Το πετρέλαιο κίνησης ή πετρέλαιο diesel ή πετρέλαιο εσωτερικής καύσης ή petrodiesel αποτελεί το σηµαντικότερο καύσιµο, σήµερα. Το αργό πετρέλαιο βρίσκεται σε κοιτάσµατα µέσα στο έδαφος. Από αυτό, µε κλασµατική απόσταξη, παίρνουµε τα διάφορα συστατικά του, όπως: τα υγραέρια, τη βενζίνη, την κηροζίνη, το πετρέλαιο diesel, το µαζούτ, τα ορυκτέλαια, την άσφαλτο κλπ.

Το πετρέλαιο diesel, που χρησιµοποιείται ως καύσιµο στις πετρελαιοµηχανές, αποστάζεται µεταξύ 200 και 360°C.

Χαρακτηριστικά του πετρελαίου

Τα κυριότερα χαρακτηριστικά του πετρελαίου είναι τα εξής:

  • Ιξώδες: Εκφράζει την αντίσταση ενός υγρού στη ροή και προέρχεται από τις εσωτερικές τριβές των μορίων. Στο diesel, το ιξώδες πρέπει να βρίσκεται μεταξύ των τιμών 2,5 και 6 CS για θερμοκρασία 37,8°C. Πετρέλαιο με μεγάλο ιξώδες έχει ως αποτέλεσμα την υπερφόρτιση της αντλίας εγχύσεως, διότι και δύσκολα αντλείται και δύσκολα ψεκάζεται. Πετρέλαιο με μικρό ιξώδες, έχει ως αποτέλεσμα ατελή καύση.
  • Ποσοστό θείου: Η παρουσία θειούχων ενώσεων στο πετρέλαιο έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία θειικών ενώσεων στα καυσαέρια, που, σε συνδυασμό με την υγρασία, μετατρέπονται σε θειικό οξύ -είναι υπεύθυνο για την όξινη βροχή. Η περιεκτικότητα σε θείο δεν πρέπει να ξεπερνά το 1%.
  • Σηµείο ανάφλεξης: Αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία στην οποία αναφλέγονται οι ατμοί πετρελαίου, όταν τους πλησιάζει κάποια φλόγα. Για λόγους ασφαλείας, η θερμοκρασία αυτή πρέπει να είναι όσο το δυνατόν υψηλότερη. Ως όριο δεχόμαστε τους 60°C.
  • Βαθµός καθαρότητας: Από αυτόν εξαρτάται η ομαλή καύση του πετρελαίου, καθώς και τα στερεά υπολείμματα που θα μείνουν μετά την καύση. Τα ξένα σώματα δεν πρέπει να ξεπερνούν το 0,01% του όλου όγκου του πετρελαίου. Επειδή είναι δύσκολο να επιτύχουμε ικανοποιητικό βαθμό καθαρότητας, στις πετρελαιομηχανές χρησιμοποιούμε πολλά φίλτρα στη διαδρομή του πετρελαίου.
  • Ειδικό βάρος: Η τιμή του δεν είναι σταθερή, αλλά κυμαίνεται από δείγμα σε δείγμα. Γενικά, βρίσκεται μεταξύ 0,8 και 0,87 και παίζει σπουδαίο ρόλο στη διακίνηση του πετρελαίου.

CFPP Cold Filter Plugging Point

Το πετρέλαιο είναι επιρρεπές στη στερεοποίηση, σε μερικώς κρυσταλλική κατάσταση, κάτω από μία συγκεκριμένη θερμοκρασία, όπου το καύσιμο αρχίζει να αναπτύσσει στερεά σωματίδια κεριού, που προσδίδουν μία θολή εμφάνιση. Η αιτία του προβλήματος είναι η παραφίνη, που υπάρχει στο ντίζελ. Η παραφίνη στερεοποιείται σε χαμηλές θερμοκρασίες, κρυσταλλώνει και οι κρύσταλλοι φράζουν το φίλτρο καυσίμου.

Το σημείο θόλωσης είναι η υψηλότερη θερμοκρασία στην οποία παρατηρείται διαχωρισμός κρυστάλλων παραφίνης από το καύσιμο, όταν αυτό ψυχθεί, κάτω από ειδικές συνθήκες. Το σημείο ροής δίνει τη θερμοκρασία στην οποία ο διαχωρισμός παραφίνης είναι τόσο έντονος, που δεν επιτρέπει στο καύσιμο να είναι ρευστό, όταν ψυχθεί κάτω από ειδικές συνθήκες. Το πρόβλημα με το σημείο θόλωσης και το σημείο ροής είναι ότι δίνουν δύο ακραίες θερμοκρασίες. Το σημείο θόλωσης υποεκτιμά τις ιδιότητες ψυχρής ροής του καυσίμου, ενώ, αντίθετα, το σημείο ροής τις υπερεκτιμά.

Το σημείο απόφραξης ψυχρού φίλτρου (CFPP – Cold Filter Plugging Point) είναι η θερμοκρασία που το καύσιμο ντίζελ θα ρέει μέσω μίας τυποποιημένης συσκευής διήθησης, σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα, όταν ψύχεται υπό ορισμένες συνθήκες.

Το σηµείο απόφραξης ψυχρού φίλτρου είναι µία ρεαλιστική προσέγγιση, όσον αφορά τη θερµοκρασία κάτω από την οποία ο κινητήρας θα αντιµετωπίσει προβλήµατα τροφοδοσίας.

Αριθµός Κετανίου

Η ποιότητα καύσης ενός πετρελαίου diesel εξαρτάται από την ταχύτητα με την οποία αναφλέγεται. Ο χρόνος μεταξύ ψεκασμού και έναυσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερος. Επιβράδυνση της έναυσης έχει ως αποτέλεσμα απότομες αυξήσεις στην πίεση, που δημιουργούν το γνωστό μας χτύπημα, με αποτέλεσμα τη μείωση της απόδοσης της μηχανής. Επιπλέον, οι πρόσθετοι κραδασμοί καταπονούν τον στροφαλοφόρο.

Ο αριθμός κετανίου είναι μία αυθαίρετη κλίμακα που μοιάζει αρκετά με αυτή του οκτανίου της βενζίνης. Έχει αρίθμηση από το 0 έως το 100. Τις δύο ακραίες τιμές αντιπροσωπεύουν δύο γνωστοί υδρογονάνθρακες. Βαθμό κετανίου 0 παρουσιάζει το α-μεθυλοναφθαλίνιο, που παρουσιάζει πολύ μεγάλη επιβράδυνση καύσης. Βαθμό κετανίου 100 παρουσιάζει το κανονικό δεκαεξάνιο, που έχει ελάχιστη επιβράδυνση. Σχηματίζοντας μίγματα μεταξύ των δύο, παίρνουμε την κλίμακα κετανίου.

Αριθμός κετανίου είναι το % μίγμα σε δεκαεξάνιο που έχει την ίδια ποιότητα καύσης με το εξεταζόμενο πετρέλαιο. Η σύγκριση γίνεται σε πρότυπη μονοκύλινδρη μηχανή. Αριθμός κετανίου 40 σημαίνει ότι το πετρέλαιο έχει την ίδια επιβράδυνση ανάφλεξης (ίδιο χτύπημα) με μίγμα υδρογονανθράκων που περιέχει 40% κανονικό δεκαεξάνιο ή κετάνιο και 60% α-μεθυλοναφθαλίνιο.

Ο αριθµός κετανίου πρέπει να βρίσκεται µεταξύ 45 και 60. Καύσιµο µε µικρότερο αριθµό κετανίου από το κανονικό έχει ως αποτέλεσµα η µηχανή να εµφανίζει κραδασµούς και να χάνει ισχύ. Καύσιµο µε µεγαλύτερο αριθµό κετανίου δηµιουργεί ατελή καύση, µε αποτέλεσµα απώλεια ισχύος, αλλά και ρύπανση τόσο της µηχανής, όσο και του περιβάλλοντος.

Περιεκτικότητα σε θείο

Στο παρελθόν, το πετρέλαιο περιείχε μεγαλύτερες ποσότητες θείου. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση, η περιεκτικότητα σε θείο μειώθηκε πολύ στα τελευταία 20 χρόνια, νομοθετικά. Το πετρέλαιο ντίζελ για οχήματα καλύπτεται στην ΕΕ από το πρότυπο EN 590. Τη δεκαετία του 1990 οι προδιαγραφές επέτρεπαν μία περιεκτικότητα σε θείο μέχρι 2000ppm, που μειώθηκε σε 350ppm στις αρχές του 21ου αιώνα, με την εισαγωγή των προδιαγραφών Euro 3. Το όριο χαμήλωσε με την εισαγωγή του Euro 4, το 2006, στα 50ppm (ULSD, diesel με πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο).

Πρόσθετα

Για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών ποιότητας του πετρελαίου κίνησης, επιτρέπεται από τη νομοθεσία η χρήση πρόσθετων. Αυτά είναι χημικές ουσίες, που βελτιώνουν τα χαρακτηριστικά του πετρελαίου diesel.

Κατάλληλα πρόσθετα, χωρίς επιβλαβείς επιπτώσεις για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον, είναι δυνατό να προστίθενται στο πετρέλαιο κίνησης σε ενδεδειγµένη ποσότητα, µε σκοπό να αποφεύγεται η µείωση της απόδοσης των κινητήρων, να αυξάνεται η διάρκεια ζωής τους και να ελέγχονται οι εκποµπές καυσαερίων.

Τα πρόσθετα μπορούν να προστεθούν στο πετρέλαιο στο διυλιστήριο, κατά τη διανομή ή κατά την πλήρωση της δεξαμενής του αυτοκινήτου. Θα ήταν βολικό για τον οδηγό ενός αυτοκινήτου, εάν το πετρέλαιο που αγοράζει από το πρατήριο μπορούσε να ικανοποιήσει όλες τις απαιτήσεις του, χωρίς τη χρήση συμπληρωματικών πρόσθετων. Αν και αυτό συμβαίνει, συνήθως, ορισμένοι χρήστες απαιτούν επιπλέον πρόσθετα, επειδή οι θερμοκρασίες στην περιοχή τους είναι πιο χαμηλές από αυτές για τις οποίες σχεδιάστηκε το καύσιμο ή λόγω άλλων ειδικών απαιτήσεων.

Ένας μεγάλος αριθμός πρόσθετων προϊόντων Aftermarket είναι διαθέσιμος για να καλύψει αυτές τις πραγματικές ανάγκες. Αυτά πρέπει να χρησιμοποιούνται σύμφωνα με τις συστάσεις του κατασκευαστή του κινητήρα και τις οδηγίες του προμηθευτή πρόσθετων. Μερικές φορές, η χρήση τους μπορεί να κάνει περισσότερο κακό παρά καλό, λόγω απροσδόκητων αλληλεπιδράσεων.

Τα πρόσθετα πετρελαίου χρησιμοποιούνται για μία μεγάλη ποικιλία σκοπών. Τέσσερις είναι οι σημαντικότεροι τομείς:

  1. Απόδοση κινητήρα
  2. Διαχείριση καυσίµου
  3. Σταθερότητα καυσίµου
  4. Έλεγχος ρύπων

Τα κυριότερα πρόσθετα είναι τα παρακάτω:

  • Βελτιωτικά αριθµού κετανίου: Αυξάνουν τον αριθμό κετανίου του καυσίμου. Το νιτρικό 2-αιθυλεξύλιο (EHN – 2-Ethylhexyl nitrate) είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο βελτιωτικό αριθμού κετανίου. Ονομάζεται, επίσης, νιτρικό οκτύλιο. Το EHN είναι θερμικά ασταθές και αποσυντίθεται γρήγορα στις υψηλές θερμοκρασίες στον θάλαμο καύσης. Τα προϊόντα αποσύνθεσης βοηθούν στην έναρξη της καύσης του καυσίμου και, έτσι, μειώνουν την περίοδο καθυστέρησης ανάφλεξης συγκριτικά με το καύσιμο χωρίς πρόσθετο. Το δι-τριτογενές υπεροξείδιο του βουτυλίου (DTBP – Di-tertiary butyl peroxide) είναι ένα άλλο πρόσθετο που χρησιμοποιείται στο εμπόριο ως βελτιωτικό κετανίου ντίζελ. Είναι λιγότερο αποτελεσματικό από το EHN, αλλά δεν περιέχει άζωτο, κάτι που είναι σημαντικό για την εκπλήρωση ορισμένων απαιτήσεων αναφορικά με τις εκπομπές ρύπων.
  • Καθαριστικά πρόσθετα: Το λάδι του κινητήρα μπορεί να σχηματίσει εναποθέσεις στην περιοχή των ακροφυσίων των μπεκ. Οι υπερβολικές εναποθέσεις μπορεί να αλλοιώσουν το σχέδιο ψεκασμού του μπεκ, το οποίο, με τη σειρά του, ενδέχεται να δημιουργήσει προβλήματα στη διαδικασία ανάμειξης καυσίμου-αέρα. Τα πρόσθετα απορρυπαντικών πολυμερών χωρίς στάχτη έχουν τη δυνατότητα να καθαρίσουν τις εναποθέσεις των μπεκ ψεκασμού και να διατηρήσουν τα μπεκ καθαρά.
  • Πρόσθετα λιπαντικότητας: Χρησιμοποιούνται για να αντισταθμίσουν τη χαμηλότερη λιπαντικότητα των καυσίμων ντίζελ, που έχουν υποστεί αυστηρή υδροεπεξεργασία. Περιέχουν ενώσεις που έλκονται από μεταλλικές επιφάνειες και σχηματίζουν μία λεπτή επιφανειακή μεμβράνη, η οποία λειτουργεί ως οριακό λιπαντικό, όταν δύο μεταλλικές επιφάνειες έρχονται σε επαφή. Τρεις πρόσθετες χημικές ουσίες, μονοοξέα, αμίδια και εστέρες, χρησιμοποιούνται, συνήθως. Τα καύσιμα ντίζελ χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο χρειάζονται πρόσθετο λιπαντικότητας, για να πληρούν τις προδιαγραφές, όσον αφορά τη λιπαντικότητα.
  • Κατασταλτικά καπνού: Ορισμένες οργανομεταλλικές ενώσεις δρουν ως καταλύτες καύσης. Η προσθήκη αυτών των ενώσεων στο καύσιμο μπορεί να μειώσει τις εκπομπές μαύρου καπνού, που προκύπτουν από την ατελή καύση. Αυτά τα οφέλη είναι πιο καθοριστικά, όταν χρησιμοποιούνται σε κινητήρες παλαιότερης τεχνολογίας, που είναι σημαντικοί παραγωγοί καπνού.
  • Αντιαφριστικά πρόσθετα: Ορισμένα πετρέλαια τείνουν να αφρίζουν, καθώς αντλούνται από τις δεξαμενές των αυτοκινήτων. Ο αφρισμός μπορεί να επηρεάσει την ολοκληρωτική πλήρωση της δεξαμενής. Τα περισσότερα αντιαφριστικά πρόσθετα είναι οργανοσιλικονούχες ενώσεις.
  • Αντιπαγωτικά πρόσθετα: Το νερό στο πετρέλαιο παγώνει σε χαμηλές θερμοκρασίες. Οι παγοκρύσταλλοι που προκύπτουν ενδέχεται να βουλώσουν τους σωλήνες καυσίμου ή τα φίλτρα, εμποδίζοντας τη ροή του. Στο πετρέλαιο μπορούν να προστεθούν αλκοόλες ή γλυκόλες, για να αποφευχθεί ο σχηματισμός πάγου.
  • Πρόσθετα λειτουργίας σε χαµηλή θερµοκρασία: Υπάρχουν πρόσθετα που μπορούν να μειώσουν το σημείο ροής του πετρελαίου ή το σημείο νέφωσης ή να βελτιώσουν τις ιδιότητες ροής του σε χαμηλές θερμοκρασίες. Τα περισσότερα από αυτά είναι πολυμερή που αλληλεπιδρούν με τους κρυστάλλους κεριού που σχηματίζονται στο πετρέλαιο, όταν ψύχεται κάτω από το σημείο νέφωσης. Αυτά τα πρόσθετα μετριάζουν την επίδραση των κρυστάλλων κεριού στη ροή του καυσίμου, τροποποιώντας το μέγεθος, το σχήμα ή και τον βαθμό συσσωμάτωσης τους.
  • Αντιοξειδωτικά: Ένας τρόπος αστάθειας του καυσίμου είναι η οξείδωση, που συμβαίνει όταν το οξυγόνο αντιδρά με ενώσεις που υπάρχουν στο πετρέλαιο, προκαλώντας πολύπλοκες αλυσιδωτές αντιδράσεις. Τα αντιοξειδωτικά δρουν διακόπτοντας τις αλυσιδωτές αντιδράσεις. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα αντιοξειδωτικά είναι οι φαινόλες και ορισμένες αμίνες, όπως η φαινυλενοδιαμίνη.
  • Βιοκτόνα: Οι υψηλές θερμοκρασίες κατά την επεξεργασία στο διυλιστήριο αποστειρώνουν αποτελεσματικά το καύσιμο diesel. Ωστόσο, μπορεί γρήγορα να μολυνθεί, εάν εκτεθεί σε μικροοργανισμούς που υπάρχουν στον αέρα ή το νερό, όπως βακτήρια και μύκητες. Επειδή οι περισσότεροι μικροοργανισμοί χρειάζονται ελεύθερο νερό για να αναπτυχθούν, η βιοανάπτυξη, συνήθως, συγκεντρώνεται στη διεπιφάνεια πετρελαίου-νερού, όταν υπάρχει. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες περιβάλλοντος ευνοούν, επίσης, την ανάπτυξή τους. Μερικοί οργανισμοί χρειάζονται αέρα για να αναπτυχθούν (αερόβιοι), ενώ άλλοι αναπτύσσονται μόνο απουσία αέρα (αναερόβιοι). Ο διαθέσιμος χρόνος για ανάπτυξη είναι, επίσης, σημαντικός. Όταν η ποσότητα των οργανισμών μεγαλώσει, θα έχει παράγει αρκετά όξινα υποπροϊόντα. Αυτό επιταχύνει τη διάβρωση της δεξαμενής ή αρκετή βιομάζα (μικροβιακή λάσπη), για να βουλώσει τα φίλτρα. Τα βιοκτόνα μπορούν να χρησιμοποιηθούν, όταν οι μικροοργανισμοί φτάσουν σε προβληματικά επίπεδα. Η καλύτερη επιλογή είναι ένα πρόσθετο που διαλύεται τόσο στο καύσιμο, όσο και στο νερό, για να επιτεθεί στα μικρόβια και στις δύο φάσεις. Ακόμα κι αν το βιοκτόνο σταματά αποτελεσματικά τη βιοανάπτυξη, μπορεί να χρειαστεί να αφαιρεθεί η συσσωρευμένη βιομάζα, για να αποφευχθεί η απόφραξη του φίλτρου.
  • Αναστολείς διάβρωσης: Οι περισσότεροι σωλήνες και δεξαμενές πετρελαίου είναι κατασκευασμένοι από χάλυβα και ο πιο συνηθισμένος τύπος διάβρωσης είναι ο σχηματισμός σκουριάς, λόγω της παρουσίας νερού. Με την πάροδο του χρόνου, η έντονη σκουριά μπορεί να δημιουργήσει τρύπες και να προκληθούν διαρροές. Επίσης, το καύσιμο μολύνεται από σωματίδια σκουριάς, τα οποία ενδέχεται να βουλώσουν τα φίλτρα πετρελαίου ή να αυξήσουν τη φθορά της αντλίας πετρελαίου και τα μπεκ. Οι αναστολείς διάβρωσης είναι ενώσεις που προσκολλώνται σε μεταλλικές επιφάνειες και σχηματίζουν ένα προστατευτικό φράγμα, το οποίο αποτρέπει την επίθεση από διαβρωτικούς παράγοντες.

ΤΟΥ ΝΙΚΟΥ ΒΑΣΙΛΑΚη   

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ
Εγγραφείτε στο newsletter

Για να λαμβάνετε τα τελευταία νέα, ενημερώσεις και ειδικές προσφορές απευθείας στο email σας.