בנזין

בנזין

מספר CAS	86290-81-5
צפיפות	0.72±0.01 גרם/סמ"ק

בנזין הוא תערובת נוזלית המופקת מנפט שצבעה צהוב בהיר עד כתום, ומורכבת בעיקר מפחמימנים. הבנזין משמש כדלק למנועי בעירה פנימית.

אטימולוגיה

השם "בנזין" מקובל בשפות רבות עבור דלק לרכבים, בהן רוסית, גרמנית, איטלקית, אינדונזית ועברית, והוא נגזר מרכיב הבנזן שיש בו. בבריטניה נקרא הדלק "פטרול", בארצות הברית "גזולין" (או בקיצור "גז"), ובחלק מארצות אמריקה הדרומית הוא נקרא "נפטה", בגלל רכיב הנפטא שיש בו.

הרכב 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 האוקטן, תכולת חומרים ארומטיים, תכולת אלקאן (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.

נדיפות

הבנזין הוא דלק נדיף יותר מסולר ומקרוסין, הן בשל מרכיביו העיקריים 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.

דירוג אוקטן

ערך מורחב – מספר אוקטן

המאפיין החשוב ביותר של בנזין הוא מספר האוקטן שלו. מספר זה מסמל עד כמה הבנזין חסין בפני הצתה מוקדמת (הצתה מוקדמת מדי פוגעת ביעילות המנוע). דירוג זה הומצא בידי הכימאי ראסל מרקר.

מספר האוקטן נמדד ביחס לתערובת של איזואוקטן (2,2,4-trimethylpentane) ושל הפטן. לפיכך, לבנזין עם מספר אוקטן 87 יש אותה עמידות בפני פיצוץ מוקדם כמו לתערובת של 87% איזואוקטן ו-13% הפטן.

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

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

העובדה שדלק בעל מספר אוקטן גבוה יותר פחות דליק, אולם נחשב ל"חזק" יותר, עשויה להראות מוזרה. השימוש בבנזין בעל מספר אוקטן גבוה מאפשר למנוע לפעול ביחס דחיסה גבוה יותר, ללא בעיות של פיצוץ מוקדם. הדחיסה קשורה ישירות להספק, כך שמנועים הדורשים בנזין במספר אוקטן גבוה מפיקים בדרך-כלל הספק גבוה יותר. מנועים מסוימים מתוכננים לפעול ביחס דחיסה המתאים לרמות אוקטן מסוימות, ולפיכך דורשים בנזין במספר אוקטן גבוה. הספק המנוע תלוי גם בתכולת האנרגיה של הדלק, שאינה קשורה באופן מיידי למספר האוקטן. יש החושבים כי שימוש בבנזין באוקטן גבוה ישפר את ביצועי המנוע שלהם ויקטין את צריכת הדלק; אולם הדבר שגוי, ומנועים פועלים באופן הטוב ביותר כשמשתמשים בבנזין עם רמת האוקטן עבורה תוכננו.

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 אם הבנזין יגיע למאגרי מי שתייה. הסיכון העיקרי לדליפות מעין אלה אינו מכלי רכב דווקא, אלא מתאונות בהן מעורבות משאיות להובלת דלק או דליפות ממכלי בנזין תת-קרקעיים. בשל כך, וגם בשל נדיפותו הגבוהה של הבנזין, יש להבטיח איטום מלא של מכלי בנזין.

תכולת אנרגיה

בנזין מכיל בערך 44.9 מיליון ג'אול לקילוגרם. ככלל, בנזין בעל דירוג אוקטן גבוה הוא בעל תכולת אנרגיה נמוכה יותר מבנזין בדירוג אוקטן נמוך.

לשם השוואה, דלק סולר מכיל בערך 43.2 מיליון ג'אול לק"ג, ואילו מתאנול מכיל בערך 22.5 מיליון ג'אול לק"ג.

היסטוריה

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 ה-70 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.

אוקטן במלחמת העולם השנייה

במהלך מלחמת העולם השנייה 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 בנזין בדירוג אוקטן 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 לניצחון על הלופטוואפה (חיל האוויר הגרמני) במלחמה.

תוספת העופרת לבנזין שאיפשרה לייצר בנזין עם דירוג אוקטן גבוה גרמה להצטברות של עופרת בצילינדרים של המנועים ושיבושים בהצתה. את הבעיה 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 ב-1924 החלו שתי חברות אמריקניות גדולות, ג'נרל מוטורס ודופונט להתעניין בניצול הברום בים המלח כשמאחוריהן עמדה חברת הנפט סטנדרד אויל מניו ג'רזי. הקבוצה שיגרה נציגים ללונדון כדי לקדם קבלת זיכיון להפקת הברום מים המלח שישמש כתוסף בנזין למכוניות ולמטוסים.

שימוש נרחב באתילן דיברומי היה כתוסף בנזין למטוסי הקרב האמריקנים והבריטיים במלחמת העולם השנייה והיה גורם חשוב בניצחון. בימי המלחמה היה שיתוף פעולה עם האוניברסיטה העברית בירושלים לניצול הברום שהופק מים המלח והפיכתו לתרכובת סידן ברומי (CaBr2 Calcium Bromide) במצב מוצק הבטוח למשלוח באוניות (משלוח ברום בצורת נוזל הוא מסוכן ורעיל).

ראו גם

• סולר
• אתנול
• תחנת דלק
• מנוע בנזין

קישורים חיצוניים

• תשובות לשאלות נפוצות על בנזין (באנגלית)
• האם כדאי להשתמש בדלק עם אוקטאן גבוה יותר? (באנגלית)
• מידע לצרכן על בנזין באוקטן גבוה, באתר ועדת הסחר הפדרלית של ארצות הברית (אנגלית)
• יורם שורק, מהי משמעות מספרי האוקטאן של דלקים?, במדור "דברים שיורמים יודעים", באתר ארכיון האינטרנט (במקור, מאתר "nana10‏")
• בנזין, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)