تاریخچه بنزین، از کشف تا استفاده در جنگ جهانی دوم

به گزارش سرویس وبگردی خبرگزاری صدا و سیما ، نام بنزین در حقیقت از بنزویین وارد شده که آن هم تحریف شده لفظ عربی لوبانجاوا بمعنی عطر جاوایی است.

بنزین چیست؟
بنزین که به آلمانی Benzin گفته می‌شود برشی از نفت است که در دمای ۷۰ تا ۱۷۵ درجه سانتی گراد شروع به تقطیر می‌کند. این ماده حاوی هیدروکربور‌های C۵ تا C۱۱ یا C۱۲ است. بنزین را در پالایشگاه‌های نفت تولید می‌کنند، در حقیقت ماده‌ای که با تقطیر از نفت خام جدا می‌شود همان بنزین طبیعی است که خصوصیات مورد نیاز را برای موتور‌های پیشرفته ندارد، اما بخشی از مخلوط مورد نیاز را شکل می‌دهد. توده بنزین دارای هیدورکربن‌هایی است که ۵ تا ۷ اتم کربن در هر مولکول خود دارند. بنزین طبیعی ۱۵ درصد از نفت خام را شکل می‌دهد و در موتور‌های احتراقی استفاده می‌شود.

کاشف بنزین:
در روز ۱۴ آگوست سال ۱۸۲۵ میلادی دانشمندی به نام مایکل فارادی توانست بنزین را از نفت خام کشف کند. این فیزیک و شیمیدان معروف در سال ۱۷۹۱ در نوینگتون به دنیا آمد. خانواده وی مدتی بعد از تولدش به لندن مهاجرت کردند. او در یک خانواده شلوغ بزرگ شد به طوری که پدر و مادرش ۱۰ فرزند داشتند. او در جوانی به خواندن و نوشتن علاقه بسیار زیادی داشت، همچنین در علوم بیش از همه، عاشق مثلثات بود.

با رسیدن به سن ۱۴ سالگی به دلیل علاقه بسیاری زیادی که به کتاب داشت توانست شغل هدف خود را پیدا کند و به عنوان کتابدار و کتاب فروش در یک مغازه شروع به کار کرد.

علاقه و شوق بسیار او به کتاب سبب شد تا مایکل دوران جوانی خود را همواره کنار کتاب‌ها باشد و مدام کتاب بخواند. در کلاس درس اساتید به عنوان مخاطب آزاد حاضر می‌شد. یکی از این استاد‌ها «سرهامفری دیوی» بود.

موقعیت اصلی در زندگی فارادی با این استاد آغاز شد، زمانی که دیوی به دلیل نابینایی نسبی از مایکل خواست تا دستیار او در کالج سلطنتی علوم باشد، توانست از استاد بزرگ شیمی درس‌های زیادی بگیرد. وی پس از مشارکت در پروژه‌های مختلف به جایی رسید که می‌توانست به طور مستقل در آزمایشگاه تحقیق و مطالعه کند. تحقیقات مستقل او در زمینه‌هایی بود که خارج از محیط کاری خود به آن می‌پرداخت و همین تحقیق ها، موقعیتی بزرگ برای او فراهم آورد. 
در نهایت در سال ۱۸۲۵ بعد از تحقیقاتی که بر روی مشتقات نفتی انجام داد توانست بنزین را کشف کند.

نامگذاری بنزین:
آلمان نخستین کشوری بود که برای این سوخت نام بنزین را مطرح کرد. برخلاف آنچه مردم تصور می‌کنند نام بنزین از برتا بنز که در سال ۱۸۸۸ برای رانندگی از شهر مانهایم به شهر فورتزهایم از داروخانه بنزین مورد نیاز خود را خریداری می‌کرد، گرفته نشده است بلکه از نوعی ماده شیمیایی به نام بنزن می‌آید. تلفظ بنزین در بساری از کشور‌ها و زبان‌ها به همین صورت می‌باشد، در فارسی هم از زبان روسی گرفته شده است.

در کشور‌های مشترک المنافع بریتانیا به غیر از کانادا به جای بنزین از عبارت «پترول» (به معنی روغن سنگ) استفاده می‌شود. در آمریکای شمالی هم عمدتا از عبارت گسولین استفاده می‌شود، که غالبا در محاوره‌ها آن را گس می‌نامند که باید استفاده از آن را در زمینه کاربردی از سایر سوخت‌های فسیلی مانند گاز یا نفت مایع متمایز کرد. واژه بنزین در انگلیسی بریتانیایی به یکی از مشتقات دیگر نفت که در چراغ‌ها استفاده می‌شود و امروزه خیلی کاربردی نیست هم رایج بوده است.

کلمه پترول نخستین بار در سال ۱۸۹۲ به عنوان یک ماده پالایش شده مورد استفاده بود و با نام تجاری توسط کاپل و لئونارد و کارلس ثبت شد، البته هنوز به صورت رسمی به عنوان علامت تجاری به ثبت نرسیده است، اما رقبای کارلس تا سال ۱۹۳۰ عبارت Motor Spirit را به کار می‌بردند.

تاریخچه بنزین:
قبل از اختراع موتور‌های درون سوز در نیمه قرن نوزدهم، بنزین را در بطری‌های کوچک برای کشتن شپش و تخم آن می‌ریخته و به فروش می‌رساندند. در آن زمان‌ها کلمه پترول به عنوان یک نام تجاری شناخته می‌شد و این روش درمانی به دلیل افزایش علائم و خطرات ایجاد حساسیت پوستی برای مدتی طولانی استفاده نشد.

در سال ۱۸۷۱-۱۸۷۰ در پاریس یعنی زمان جنگ میان فرانسه و پروس، برای استفاده بر علیه حمله‌های احتمالی پادشاهی پروس در شهر ذخیره می‌شد. بعد‌ها در سال ۱۸۷۱ زمانی که کمون پاریس بود، مخالفان انقلاب شایعه کردند که در شهر زنانی که با عنوان نفتی شناخته می‌شدند با استفاده از بطری‌های بنزین ساختمان‌های شهر را به صورت عمدی آتش می‌زنند، همچنین از آن به عنوان گاز استنشاقی فرح بخش استفاده می‌کنند.

اکتان و جنگ جهانی دوم:
یکی از زمینه‌های تاریخی جالبی که در خصوص اکتان وجود دارد زمان جنگ جهانی دوم صورت گرفت. آلمان تقریبا همه نیاز‌های نفتی خود را از رومانی دریافت می‌کرد و کارخانه‌های بزرگی را برای تقطیر و تولید بنزین از زغال سنگ تاسیس کرد. در ایالات متحده کیفیت نفت چندان مناسب نبود به همین دلیل صنعت نفت مجبور بود در سیستم‌های مختلف افزایش کیفیت تولید، سرمایه گذاری‌های گسترده و البته کلان انجام دهد. این مسئله نفع کشور را به دنبال داشت.

صنایع ایالات متحده شروع به تحویل سوخت‌هایی با عدد اکتان بالاتر و بالاتر کرد و زیر ساخت‌های آن را بهبود داد، در نتیجه آن‌ها صنعت تولید عوامل اکتان پس از جنگ رونق بسیار زیادی پیدا کرد.

اهمیت مسئله کیفیت نفت خام از زمان جنگ تا اتمام آن کاهش پیدا کرد. سوختی که برای هواپیما‌های آمریکایی استفاده می‌شد دارای عدد اکتانی برابر با ۱۳۰ تا ۱۵۰ داشتند. این عدد اکتان بالا به آسانی در موتور‌های موجود استفاده می‌شود به طوری که با افزایش فشار اعمال شده به ابر شارژ‌ها توان بیشتری حاصل می‌شود. در مقابل آلمانی‌ها به بنزین مناسب وابسته بودند و صنعت دیگری نداشتند، به همین دلیل مجبود شدند که به موتور‌های بزرگ‌تر جهت ارائه توان بیشتر تکیه کنند.

به هر صورت موتور‌های هواپیما‌های آلمانی از نوع تزریق مستقیم سوخت فعالیت می‌کردند و می‌توانستند با تزریق متانول– آب و همچنین تزریق اکسید نیترو استفاده نشده که به ازای هر پنج دقیقه از جنگ بین هواپیما‌های شکاری توان موتور را پنجاه درصد افزایش می‌داد، نیز کار کنند. اما از این موضوع تنها می‌توانستند پنج مرتبه یا بعد از چهل ساعت زمان استفاده، بهره گرفت بعد از آن موتور نیاز به بازسازی داشت.

بیشتر موتور‌های آلمانی سوختی با عدد اکتان ۸۷ را که B۴ نامیده می‌شوند، استفاده می‌کردند این درحالی بود که برخی از موتور‌های پرقدرت، سوختی با عدد اکتان ۱۰۰ استفاده می‌کردند.
این موضوع تاریخی بر اساس یک سوء تفاهم معمولی درباره اعداد اکتان سوخت زمان جنگ می‌باشد. برای هر سوختی دو عدد اکتان وجود دارد که یکی را برای مخلوط رقیق و دیگری برای مخلوط غلیظ استفاده می‌کنند و عدد مربوط به مخلوط غلیظ همواره بزرگتر است.

علت این سوء تفاهم که سوخت‌های آلمانی عدد اکتان کمتری داشتد در نتیجه کیفیت کمتری نیز داشتند، مربوط به همین سوء تفاهم است، زیرا آلمانی‌ها عدد اکتان مخلوط رقیق را برای سوخت هایشان عنوان می‌کردند، اما متحدین عدد مربوطه به مخلوط غلیظ را ذکر می‌کردند.

بعد از اتمام جنگ جهانی نیرو‌های دریایی ایالت متحده یک ابلاغیه تکنیکی به آلمان ارسال کردند تا شیمی دان‌های نفتی صحبت شود و کیفیت سوخت آلمان را ارزیابی کنند. گزارش‌های فنی آن‌ها که تحت عنوان گزارش فنی ساخت ۱۴۵۴۵بنزین هواپیما در آلمان شناخته می‌شود، انواع سوخت را از نظر شیمیایی تجزیه کرده و به این نتیجه رسیدند که تا پایان جنگ کیفیت سوخت مورد استفاده جنگنده‌های آلمانی کاملا شبیه کیفیت سوخت هواپیما‌های متحدین بود.

تجزیه شیمیایی و محصول:
بنزین در پالایشگاه‌های نفتی تولیده شده و همانطور که اشاره شده ماده‌ای است که با تقطیر از نفت خام جدا می‌شود. این ماده ویژگی‌های لازم برای موتور‌های پیشرفته را ندارد، اما بخشی از مخلوط آن را دارا می‌باشد.

بسیاری از هیدروکربن‌ها مواد حطرناکی هستند و بسیاری از قوانین مرتبط با آن‌ها از طریق OSHA وضع می‌شود. براساس آنچه MSDS عنوان می‌کند؛ بنزین‌های بدون سرب حداقل ۱۵ ماده شیمایی خطرناک دارند و در مقادیر حجمی مختلف بنزین از پنج تا ۳۵ درصد وجود دارد.

فرآورده‌های پالایشگاه‌های مختلف با هم دیگر ادغام شده و بنزین را به عنوان یک سوخت با خواص مختلف تولید می‌کنند، برخی از این فرآیند‌های شامل موارد زیر می‌باشد:
رفرمات که در اصلاح کننده کاتالیزوری با عدد اکتان بالا شامل مقدار زیادی ماده آروماتیک و مقدار بسیار کم آلکن‌ها است.

بنزینی که از طریق کاتالیزور شکسته می‌شود که ممکن است گازولین و یا مولکول نفتا هم عنوان شود، از فرآیند تجزیه کاتالیزوری با عدد اکتان مناسب محتوای آلکن اولفین‌های بالا و سطح بالای ماده آروماتیک تولید می‌شود.

بنزین طبیعی که با نام‌های بسیاری شناخته می‌شود به صورت مستقیم از نفت خام با عدد اکتان پایین ماده آروماتیک پایین (به نفت خام بستگی دارد) مقداری از نفتن‌ها سیکلو آلکان‌ها و اولفین ها‌ی صفر آلکن‌ها، ساخته شده است.

به طورکلی بنزین معمولی مخلوطی از پارافین‌ها، آلکان‌ها، نفتن‌ها، سیکلو آلکان‌ها، آروماتیک‌ها و اولفین‌ها آلکن‌ها است که نسبت‌های دقیق این مواد به عواملی بستگی دارند. در ادامه این عوامل عنوان شده اند:

پالایشگاه نفت که سازنده بنزین است از این نظر که پالایشگاه‌ها یکسری واحد‌های پردازش مشابه دارند. امروزه بسیاری از کشور‌ها درخصوص ترکیبات آروماتیک بنزین به طور عام، بنزن طور خاص و ترکیب اولفین آلکن محدودیت‌هایی را ایجاد کرده اند. تقاضا برای تولید اجزای تشکیل دهنده پارافین آلکان خالص با عدد اکتان بالا از قبیل آلکیلات در حال افزایش می‌باشد و پالایشگاه‌ها مجبور هستند واحد‌های پردازش را برای کاهش محتوی بنزن، اضافه کنند. بر اساس آنچه استاندارد‌های جهانی معین می‌کنند میزان بنزن موجود در هر لیتر بنزین نباید بیشتر از یک درصد باشد.