رقم السيتان

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

يُعرف السيتان برقم سيتان يساوي 100، بينما رقم السيتان المقاس للأيزوسيتان (هنا) هو 15

رقم السيتان ( تصنيف السيتان ، CN ) هو مؤشر على سرعة احتراق وقود الديزل والضغط اللازم للاشتعال . ويؤدي دورًا مشابهًا لدور تصنيف الأوكتان في البنزين . يُعدّ رقم السيتان عاملًا مهمًا في تحديد جودة وقود الديزل ، ولكنه ليس العامل الوحيد؛ إذ تشمل القياسات الأخرى لجودة وقود الديزل (على سبيل المثال لا الحصر) محتوى الطاقة، والكثافة ، والتشحيم، وخصائص التدفق في درجات الحرارة المنخفضة، ومحتوى الكبريت. [ 1 ]

تعريف

يُحدد رقم السيتان للوقود بإيجاد مزيج من السيتان والإيزوسيتان له نفس زمن تأخير الاشتعال. يُعرّف رقم السيتان للسيتان بأنه 100، بينما يُقاس رقم السيتان للإيزوسيتان بـ 15، ليحل محل وقود ألفا-ميثيل نفثالين المرجعي السابق ، الذي كان رقم السيتان الخاص به 0. بمجرد معرفة المزيج، يُحسب رقم السيتان كمتوسط ​​مرجح بالحجم، مُقربًا إلى أقرب عدد صحيح، لرقم السيتان 100 ورقم الإيزوسيتان 15. [ 2 ]

عدد السيتاني =  % n - السيتاني + 0.15(% إيزوسيتاني) [ 2 ]

رقم السيتان هو دالة عكسية لتأخير اشتعال الوقود، أي الفترة الزمنية بين بدء الاشتعال وأول ارتفاع ملحوظ في الضغط أثناء احتراق الوقود. في محرك ديزل معين، يكون لتأخير الاشتعال في الوقود ذي رقم السيتان الأعلى فترات أقصر من الوقود ذي رقم السيتان الأقل. يُستخدم رقم السيتان فقط لزيوت الديزل المقطرة الخفيفة نسبيًا. أما بالنسبة لزيت الوقود الثقيل (المتبقي)، فيُستخدم مقياسان آخران، هما CCAI و CII .

القيم النموذجية

بشكل عام، تعمل محركات الديزل بكفاءة عالية مع وقود ذي رقم سيتان يتراوح بين 48 و50. وتتطلب أنواع الوقود ذات رقم السيتان المنخفض وقتًا أطول للاشتعال، مما يستلزم وقتًا أطول لإتمام عملية الاحتراق. لذا، تعمل محركات الديزل عالية السرعة بكفاءة أكبر مع أنواع الوقود ذات رقم السيتان المرتفع.

في أوروبا، حُدِّدت أرقام السيتان للديزل عند حد أدنى قدره 38 في عام 1994، ثم عند 40 في عام 2000. ويُحدَّد معيار الديزل المُباع في الاتحاد الأوروبي، وأيسلندا، والنرويج، وسويسرا بموجب المعيار EN 590. ومنذ 1 يناير 2001 ، يشترط المعيار EN 590 حدًا أدنى لمؤشر السيتان يبلغ 46، وحدًا أدنى لرقم السيتان يبلغ 51. ويمكن أن يصل رقم السيتان لوقود الديزل الممتاز إلى 60. [ 3 ]

في فنلندا، يبلغ الحد الأدنى لرقم السيتان لوقود الديزل الممتاز الذي تبيعه سلاسل محطات الوقود St1 (ديزل بلس)، وشل (الذي يحتوي على GTL)، وABC (الديزل الذكي) 60، بينما تبلغ القيمة النموذجية 63. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] أما ديزل Neste MY المتجدد الذي يُباع في فنلندا، فيبلغ الحد الأدنى لرقم السيتان فيه 70. [ 7 ]

في أمريكا الشمالية، تعتمد معظم الولايات معيار ASTM D975 لوقود الديزل، ويُحدد الحد الأدنى لرقم السيتان بـ 40، مع قيم نموذجية تتراوح بين 42 و45. قد يحتوي وقود الديزل الممتاز على رقم سيتان أعلى أو أقل، وذلك حسب المورد. غالبًا ما يُضاف إلى وقود الديزل الممتاز مواد لتحسين رقم السيتان وخصائص التزييت ، ومنظفات لتنظيف حاقنات الوقود وتقليل ترسبات الكربون ، ومشتتات للماء، ومواد مضافة أخرى حسب الاحتياجات الجغرافية والموسمية. يبلغ الحد الأدنى لرقم السيتان لوقود الديزل في كاليفورنيا 53. [ 8 ] وبموجب برنامج تكساس للديزل منخفض الانبعاثات (TxLED)، يوجد 110 مقاطعات يُشترط فيها أن يكون رقم السيتان لوقود الديزل 48 أو أعلى، وإلا يجب استخدام تركيبة بديلة معتمدة أو الامتثال للحدود البديلة المحددة. [ 9 ]

يحتوي وقود الديزل المتجدد Neste MY المباع في أمريكا الشمالية على رقم سيتان يزيد عن 70. [ 10 ]

المواد المضافة

تُستخدم نترات الألكيل (وخاصة نترات 2-إيثيل هكسيل [ 11 ] ) وبيروكسيد ثنائي ثالثي بوتيل كمواد مضافة لرفع رقم السيتان.

الوقود البديل

سُجِّل أن وقود الديزل الحيوي المُستخلص من الزيوت النباتية يتراوح رقم السيتان فيه بين 46 و52، بينما يتراوح رقم السيتان لوقود الديزل الحيوي المُستخلص من الدهون الحيوانية بين 56 و60. [ 12 ] يُعد ثنائي ميثيل الإيثر وقود ديزل محتملاً نظرًا لارتفاع رقم السيتان فيه (55-60) وإمكانية إنتاجه كوقود حيوي . [ 13 ] يمكن استخدام معظم الإيثرات البسيطة، بما فيها الإيثرات السائلة مثل ثنائي إيثيل الإيثر، كوقود ديزل، مع الأخذ في الاعتبار أن خاصية التزييت قد تكون موضع شك.

الأهمية الكيميائية

السيتان هو الهيدروكربون ذو الصيغة الكيميائية C16H34 ، وتحديدًا الصيغة البنائية CH3(CH2) 14CH3 . يُعرف أيضًا باسم الهيكساديكان العادي ، وهو ألكان مشبع غير متفرع . يشتعل السيتان بسرعة تحت الضغط، ويُعطى رقم سيتان 100. أما ألفا -ميثيل نفثالين ، الذي يتميز بفترة اشتعال طويلة، فقد أُعطي رقم سيتان 0، ولكن تم استبداله كوقود مرجعي بـ 2،3،4،5،6،7،8-هيبتاميثيل نونان ، الذي يُعطى رقم سيتان 15. [ 2 ] تُقاس سرعة اشتعال جميع الهيدروكربونات الأخرى في وقود الديزل بالنسبة إلى السيتان، أي في ظروف محرك الديزل . ونظرًا لأن وقود الديزل يتكون من مئات المكونات، فإن رقم السيتان الإجمالي لهذا الوقود هو متوسط ​​جودة السيتان لجميع المكونات. للمكونات ذات رقم السيتان العالي تأثير غير متناسب، ومن هنا يأتي استخدام إضافات ذات رقم سيتان عالٍ.

قياس رقم السيتان

يصعب قياس رقم السيتان بدقة، إذ يتطلب ذلك محرك ديزل خاص يُسمى محرك أبحاث الوقود التعاوني (CFR). في ظل ظروف الاختبار القياسية، يستخدم مشغل محرك CFR عجلة يدوية لزيادة نسبة الانضغاط (وبالتالي ذروة الضغط داخل الأسطوانة) حتى يصبح الزمن بين حقن الوقود والاشتعال 2.407 مللي ثانية. ثم يُحسب رقم السيتان الناتج بتحديد أي خليط من السيتان ( الهيكساديكان ) والإيزوسيتان (2،2،4،4،6،8،8-هيبتاميثيل نونان) يُؤدي إلى نفس تأخير الاشتعال.

جهاز اختبار جودة الاشتعال (IQT)

يُعد جهاز اختبار جودة الاشتعال (IQT) طريقةً موثوقةً أخرى لقياس رقم السيتان المشتق (DCN) لوقود الديزل. يعتمد هذا الجهاز على منهجية أبسط وأكثر دقةً لقياس رقم السيتان مقارنةً بجهاز قياس الاحتراق التقليدي (CFR). يُحقن الوقود في غرفة احتراق ذات حجم ثابت عند درجة حرارة 575  درجة مئوية تقريبًا وضغط 21 بار ( 310 رطل لكل بوصة مربعة) . يُعرَّف زمن تأخير الاشتعال بأنه الفترة الزمنية بين بدء الحقن وعودة ضغط غرفة الاحتراق إلى 21 بار (310 رطل لكل بوصة مربعة). يُستخدم زمن تأخير الاشتعال المقاس لحساب رقم السيتان المشتق للوقود. ثم يُحسب رقم السيتان المشتق للوقود باستخدام علاقة عكسية تجريبية مع زمن تأخير الاشتعال. نظرًا لإمكانية تكرار نتائج جهاز IQT، وانخفاض تكلفة المواد المستخدمة فيه، وسرعته، فقد أصبح المصدر الرئيسي لقياسات رقم السيتان المشتق للوقود منذ أواخر العقد الأول من الألفية الثانية. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]    

جهاز اختبار اشتعال الوقود

يُعدّ جهاز اختبار اشتعال الوقود (FIT) طريقةً موثوقةً أخرى لقياس رقم السيتان المُشتق لوقود الديزل. يستخدم هذا الجهاز أسلوبًا أبسط وأكثر دقةً لقياس رقم السيتان مقارنةً بجهاز قياس رقم السيتان التقليدي (CFR). يُحقن الوقود في غرفة احتراق ذات حجم ثابت، حيث تبلغ درجة الحرارة المحيطة حوالي 575  درجة مئوية. يحترق الوقود، ويُحدد معدل التغير السريع في الضغط داخل الغرفة بداية الاحتراق. يُمكن بعد ذلك حساب تأخير اشتعال الوقود كالفترة الزمنية المنقضية بين بداية حقن الوقود وبداية الاحتراق. ومن ثم، يُمكن حساب رقم السيتان المُشتق للوقود باستخدام علاقة عكسية تجريبية مع تأخير الاشتعال.

مؤشر السيتان

من الإحصائيات الأخرى التي يستخدمها مستهلكو الوقود للتحكم في الجودة مؤشر السيتان (CI)، وهو رقم محسوب بناءً على كثافة الوقود ونطاق تقطيره. توجد نسخ مختلفة من هذا المؤشر، تبعًا لاستخدام الوحدات المترية أو الإمبراطورية ، وعدد نقاط التقطير المستخدمة. في الوقت الحالي، تستخدم معظم شركات النفط "طريقة النقاط الأربع" (ASTM D4737)، التي تعتمد على الكثافة ودرجات حرارة الاستخلاص عند 10% و50% و90%. أما "طريقة النقطتين" ( ASTM D976) فتعتمد فقط على الكثافة ودرجة حرارة الاستخلاص عند 50%. تميل هذه الطريقة إلى المبالغة في تقدير مؤشر السيتان، لذا لا يُنصح باستخدامها. لا تأخذ حسابات مؤشر السيتان في الاعتبار إضافات تحسين السيتان، وبالتالي لا تقيس رقم السيتان الكلي لوقود الديزل المُضاف إليه إضافات. يرتبط تشغيل محرك الديزل بشكل أساسي برقم السيتان الفعلي، ومؤشر السيتان ليس سوى تقدير لرقم السيتان الأساسي (غير المُضاف إليه إضافات).

معايير الصناعة

المعايير الصناعية لقياس رقم السيتان هي ASTM D613 (ISO 5165) لمحرك CFR، وD6890 لـ IQT، وD7170 لـ FIT.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فيرنر دابلشتاين، أرنو ريجليتزكي، أندريا شوتز وكلاوس ريدرز "وقود السيارات" في موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية ، 2007، Wiley-VCH، Weinheim. دوى : 10.1002/14356007.a16_719.pub2
  2. 1 2 3 سبيت، جيمس ج. (12 ديسمبر 2014). دليل تحليل المنتجات البترولية: سبيت/دليل تحليل المنتجات البترولية . هوبوكين، نيوجيرسي: جون وايلي وأولاده، المحدودة. doi : 10.1002/9781118986370 . ISBN 978-1-118-98637-0.
  3. ↑ bosch.de (ألماني) مؤرشف في 24 ديسمبر 2007، في أرشيف الإنترنت
  4. ↑ "ورقة بيانات المنتج St1 Diesel plus -20 °C" (PDF) . 15 مارس 2018.
  5. ↑ "بيانات منتج ديزل شل الصيفي -20 درجة مئوية" (ملف PDF) . 15 مارس 2018. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 3 يناير 2020. تم الاطلاع عليه في 3 يناير 2020 .
  6. ^ “NEOT DIESEL -10/-20، NEOT DIESEL -10/-20 Premium Smart Diesel Data Sheet” (PDF) . 15 مارس 2018.
  7. ↑ "ورقة بيانات منتج الديزل المتجدد من نيست ماي" (ملف PDF) . 1 يناير 2019.
  8. ↑ "جدول المواصفات" (ملف PDF) . www.arb.ca.gov . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 21 فبراير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 يونيو 2013 .
  9. ↑ "برنامج تكساس للديزل منخفض الانبعاثات (TxLED)" . هيئة تكساس للجودة البيئية (TCEQ ).
  10. ↑ "مزايا ديزل Neste MY المتجدد (HVO أو R99 ديزل)" . Neste في أمريكا الشمالية . 22 يوليو 2022. تم الاطلاع عليه في 16 أكتوبر 2023 .
  11. ↑ dorfketal.com مؤرشف بتاريخ 8 أغسطس 2007، في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine)
  12. ↑ "مقارنة اختبار محرك رقم السيتان للديزل الحيوي برقم مؤشر السيتان المحسوب" (ملف PDF) . www.biodiesel.org . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 14 يوليو 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 سبتمبر 2008 .
  13. ↑ أولاه، جي إيه ؛ جوبيرت، إيه؛ براكاش، جي كي (2006). "11". ما وراء النفط والغاز: اقتصاد الميثانول .
  14. ↑ هاين، كيربي، بومان، الطاقة والوقود ، 2009. doi : 10.1021/ef900715m
  15. ↑ دولي، ستيفن؛ هي وون، سانغ؛ هاين، جوشوا؛ فاروق، تنوير آي.؛ جو، ييغوانغ؛ دراير، فريدريك إل.؛ كومار، كمال؛ هوي، شين؛ سونغ، تشيه-جين؛ وانغ، هاوي؛ أوهلشلايغر، ماثيو إيه.؛ آير، فينكاتيش؛ آير، سوريش؛ ليتزينغر، توماس إيه.؛ سانتورو، روبرت جيه.؛ مالويكي، توماش؛ بريزينسكي، كينيث (2012). "التقييم التجريبي لمنهجية صياغة وقود بديل لمحاكاة ظواهر حركية الاحتراق في الطور الغازي". الاحتراق واللهب . 159 (4): 1444-1466 . doi : 10.1016/j.combustflame.2011.11.002 .
  16. ↑ دولي، ستيفن؛ هي وون، سانغ؛ تشاوس، ماركوس؛ هاين، جوشوا؛ جو، ييغوانغ؛ دراير، فريدريك ل.؛ كومار، كمال؛ سونغ، تشيه-جين؛ وانغ، هاوي؛ أوهلشلايغر، ماثيو أ.؛ سانتورو، روبرت ج.؛ ليتزينغر، توماس أ. (2010). "بديل لوقود الطائرات النفاثة مُصاغ بناءً على خصائص الوقود الحقيقي". الاحتراق واللهب . 157 (12): 2333-2339 . doi : 10.1016/j.combustflame.2010.07.001 .

للمزيد من القراءة