Rodzaje paliw płynnych

Paliwa ciekłe pochodzą zwykle z przeróbki ropy naftowej lub (w marginalnym stopniu) z węgla kamiennego i brunatnego. Stosowane są przede wszystkim do napędu silników spalinowych, a w mniejszym stopniu do rozruchu kotłów parowych, do celów grzewczych i technologicznych.

Do najważniejszych paliw ciekłych zaliczają się: benzyna, olej napędowy, mazut, nafta, paliwo syntetyczne.

Benzyna

Mieszanina ciekłych węglowodorów, jeden z głównych rodzajów paliwa stosowanego do napędu samochodów, samolotów i niektórych innych urządzeń mających silnik spalinowy. Używana także jako rozpuszczalnik. Z chemicznego punktu widzenia głównymi składnikami benzyny są węglowodory alifatyczne o liczbie atomów węgla od 5 do 12. Występują w niej również śladowe ilości węglowodorów nienasyconych oraz aromatycznych.

Benzyna dostarcza energii silnikowi poprzez spalanie się, czyli reakcję chemiczną z tlenem pochodzącym z atmosfery. Ponieważ spala się ją w bardzo krótkich cyklach, proces ten musi przebiegać maksymalnie szybko i równomiernie w całej objętości cylindrów silnika. Osiąga się to poprzez mieszanie benzyny z powietrzem przed dostarczeniem jej do cylindrów, tworząc tzw. mieszaninę paliwowo-powietrzną, czyli zawiesinę (mgłę) bardzo drobnych kropelek benzyny w powietrzu. Benzynę produkuje się w wyniku rektyfikacji ropy naftowej. Jej skład jest zależny od wyjściowego składu ropy i warunków rektyfikacji. W celu poprawy własności benzyny jako paliwa, do silników dodaje się niewielkie ilości (poniżej 1%) wybranych związków chemicznych, nazywanych środkami przeciwstukowymi (zapobiegających spalaniu stukowemu, czyli niekontrolowanemu i nierównomiernemu).

fot. www.storyblocks.com

Olej napędowy

Paliwo przeznaczone do silników wysokoprężnych z zapłonem samoczynnym. Stanowi mieszaninę węglowodorów parafinowych, naftenowych i aromatycznych, wydzielonych z ropy naftowej w procesach destylacyjnych. Destylaty oleju napędowego mają temperatury wrzenia znacznie wyższe (180-350°C) niż destylaty, z których produkuje się benzynę. Ponieważ jest w nich dużo siarki, konieczne staje się jej usuwanie poprzez obróbkę wodorową w procesach katalitycznych (hydrorafinacja).

Oleje napędowe to również produkty otrzymywane z frakcji pozostałych po destylacji, ale konieczne jest zachodzenie katalitycznych procesów rozkładowych (kraking katalityczny, hydrokraking). Skład i wzajemne proporcje węglowodorów zawartych w olejach napędowych są różne w zależności od charakteru przerabianej ropy oraz od procesów technologicznych zastosowanych przy ich produkcji.

Ze względu na sposób zapłonu mieszanki olejowo-powietrznej w silnikach - mający charakter nie iskrowy, lecz temperaturowy (samozapłon) - nie występuje problem spalania stukowego. Stąd ustalanie liczby oktanowej dla olejów nie ma sensu. Kluczowym parametrem dla tych paliw jest natomiast zdolność do szybkiego samozapłonu pod wpływem wysokiej temperatury, której miarą jest liczba cetanowa.

Mazut, ciężki olej opałowy

Oleista ciecz będąca pozostałością po destylacji niskogatunkowej ropy naftowej w warunkach atmosferycznych, w temperaturze 250-350°C. Składa się z węglowodorów wysokocząsteczkowych. Z uwagi na niską cenę używany jest jako: paliwo do okrętowych wolnoobrotowych silników tłokowych, parowych kotłów okrętowych oraz do rozruchu energetycznych kotłów parowych, paliwo do kotłów parowych w niektórych modelach parowozów, paliwo do pieców przemysłowych (np. przy produkcji gipsu), surowiec do destylacji próżniowej, w celu uzyskania smarów ciekłych (olejów smarnych) i smarów stałych (np. wazeliny) oraz jako surowiec do krakingu, w celu uzyskania olejów pędnych i benzyn.

zdjęcie: www.storyblocks.com

Nafta

Ciekła frakcja ropy naftowej wrząca w granicach 170-250°C, mająca gęstość 0,78-0,81 g/cm³. Żółtawa, palna ciecz o charakterystycznym zapachu, będąca mieszaniną węglowodorów, których cząsteczki zawierają 12-15 atomów węgla. Stosowana jako paliwo lotnicze (pod nazwą "kerozyna" lub "nafta lotnicza"), jako rozpuszczalnik oraz do celów kosmetycznych.

Paliwo syntetyczne

Paliwo otrzymane w drodze syntezy chemicznej, mogące stanowić alternatywę dla benzyny lub oleju napędowego. W zależności od zastosowanego surowca wyróżnia się technologie:

gas to liquid (GTL) - paliwa peodukowane z gazu ziemnego;
coal to liquid (CTL) - z węgla;
biomass to liquid (BTL) - z biomasy.

Dotychczas najbardziej rozwinięte są dwie pierwsze technologie. Benzynę syntetyczną opartą na węglu stosowano podczas II wojny światowej, a współcześnie jest ona powszechnie wykorzystywana w RPA. Produkcja paliw syntetycznych opartych na biomasie znajduje się wciąż w fazie eksperymentów, jednak może zdobyć dużą popularność dzięki promocji rozwiązań korzystnych dla środowiska naturalnego (biopaliwa są promowane w ramach walki z globalnym ociepleniem). Podstawowym rodzajem syntezy zastosowanym przy produkcji paliw syntetycznych jest synteza Fischera-Tropscha.

Mirosław Usidus