الاختلافات الرئيسية بين الكيروسين ووقود الديزل: التطبيقات، الخصائص، والسلامة
في عالم المنتجات البترولية، يُعد كل من الكيروسين ووقود الديزل (المعروف أيضًا بزيت الغاز) من المنتجات الهامة جدًا وشائعة الاستخدام، وكلاهما يُستخرج من تقطير النفط الخام. ورغم أنهما سائلان هيدروكربونيان وينبعان من مصدر واحد، إلا أن لديهما اختلافات هيكلية وكيميائية كبيرة تؤدي إلى تطبيقات متباينة وخصائص فريدة. يُعد فهم هذه الفروقات أمرًا بالغ الأهمية لاختيار الوقود الصحيح، والالتزام بإجراءات السلامة، وكذلك لمعرفة الجوانب البيئية المرتبطة بهما.
يتناول هذا المقال الشامل تحليلًا دقيقًا للاختلافات بين الكيروسين ووقود الديزل من جوانب متعددة، بما في ذلك التركيب الكيميائي، الخصائص الفيزيائية، الاستخدامات، اعتبارات السلامة، والآثار البيئية.
1. التركيب الكيميائي وعملية التقطير
يكمن الاختلاف الأهم بين الكيروسين ووقود الديزل في تركيبهما الكيميائي ونقطة غليانهما. يتكون كلاهما من الهيدروكربونات (مركبات الكربون والهيدروجين)، ولكن نسبة وأنواع هذه الهيدروكربونات تختلف.
الكيروسين (البارافين)
يُحصل على الكيروسين ضمن نطاق درجات حرارة أقل في عملية تقطير النفط الخام. تتكون هذه المادة بشكل أساسي من هيدروكربونات أخف ذات سلاسل كربونية أقصر (عادة ما بين 10 إلى 15 ذرة كربون). ولهذا السبب:
- نقطة غليانه منخفضة نسبيًا (حوالي 150 إلى 280 درجة مئوية).
- أكثر تطايرًا ويميل أكثر إلى التبخر.
وقود الديزل (زيت الغاز)
يُفصل وقود الديزل ضمن نطاق درجات حرارة أعلى من الكيروسين وأقل من الزيوت المزلقة في عملية التقطير. يشمل هذا الوقود هيدروكربونات أثقل ذات سلاسل كربونية أطول (عادة ما بين 12 إلى 20 ذرة كربون). ونتيجة لذلك:
- لديه نقطة غليان أعلى (حوالي 180 إلى 370 درجة مئوية).
- أقل تطايرًا.
2. الخصائص الفيزيائية والكيميائية الرئيسية
يؤدي الاختلاف في التركيب الكيميائي إلى خصائص فيزيائية وكيميائية مميزة لكل من الكيروسين ووقود الديزل.
الكثافة
- الكيروسين: لديه كثافة أقل (حوالي 0.78 إلى 0.81 جرام لكل سنتيمتر مكعب).
- وقود الديزل: لديه كثافة أعلى (حوالي 0.82 إلى 0.86 جرام لكل سنتيمتر مكعب). يؤثر هذا الاختلاف في الكثافة على كمية الطاقة المخزنة لكل وحدة حجم، وكذلك على سلوك الوقود في المضخات والحاقنات.
نقطة الوميض (Flash Point)
نقطة الوميض هي أدنى درجة حرارة ينتج فيها الوقود بخارًا كافيًا لتكوين خليط قابل للاشتعال مع الهواء. هذه الخاصية حيوية جدًا للسلامة:
- الكيروسين: لديه نقطة وميض أقل (عادة من 38 إلى 72 درجة مئوية). هذا يعني أنه يمكن أن يطلق أبخرة قابلة للاشتعال حتى في درجات حرارة منخفضة.
- وقود الديزل: لديه نقطة وميض أعلى (عادة من 52 إلى 96 درجة مئوية). هذه الخاصية تجعل وقود الديزل أكثر أمانًا في درجات الحرارة المحيطة العادية وأقل عرضة للاشتعال.
اللزوجة
- الكيروسين: لديه لزوجة أقل وهو أكثر سيولة.
- وقود الديزل: لديه لزوجة أعلى، وهو أمر مهم لتزييت الأجزاء المتحركة في نظام تزويد الوقود لمحركات الديزل.
نقطة الغيوم (Cloud Point) ونقطة الانسكاب (Pour Point)
تشير هاتان النقطتان إلى سلوك الوقود في درجات الحرارة المنخفضة:
- الكيروسين: بفضل هيدروكربوناته الأخف، يظل سائلًا في درجات حرارة منخفضة جدًا ويتمتع بمقاومة أفضل للبرودة.
- وقود الديزل: في درجات الحرارة المنخفضة، وبسبب وجود البارافينات، قد يصبح غائمًا (نقطة الغيوم) ثم يتحول إلى حالة هلامية (نقطة الانسكاب)، مما قد يتسبب في انسداد المرشحات ومشاكل في محركات الديزل. لهذا السبب، يتم إنتاج أنواع خاصة من وقود الديزل الشتوي للمناطق الباردة.
محتوى الكبريت
في السابق، كان محتوى الكبريت في كلا الوقودين أعلى. ولكن مع سن لوائح بيئية صارمة، انخفض مستوى الكبريت فيهما بشكل كبير، خاصة في وقود الديزل منخفض الكبريت جدًا (ULSD). يُسبب الكبريت إنتاج أكاسيد الكبريت () التي تُعد من الملوثات الرئيسية للهواء وتتسبب في الأمطار الحمضية.
الرقم السيتاني (Cetane Number)
- وقود الديزل: يُعد هذا المؤشر ذا أهمية بالغة لوقود الديزل. يشير الرقم السيتاني إلى جودة احتراق الوقود في محركات الديزل؛ فكلما ارتفع الرقم السيتاني، اشتعل الوقود بشكل أسرع واحتراقًا أكثر اكتمالًا.
- الكيروسين: لا يُعرف الرقم السيتاني للكيروسين لأنه غير مصمم لمحركات الديزل.
الرائحة واللون
- الكيروسين: عادة ما تكون له رائحة مميزة، وفي حالته النقية، يكون عديم اللون أو يميل قليلًا إلى الأصفر.
- وقود الديزل: له رائحة أقوى وأكثر تحديدًا، وعادة ما يكون لونه أصفر أو أخضر (في بعض البلدان لتمييز الأنواع المختلفة).
3. التطبيقات
تُحدد الاختلافات في الخصائص الكيميائية والفيزيائية التطبيقات الرئيسية للكيروسين ووقود الديزل.
استخدامات الكيروسين
- وقود الطائرات النفاثة (Jet Fuel / Kerosene-type Jet Fuel): يُعد الاستخدام الأكثر شيوعًا وأهمية للكيروسين هو استخدامه كوقود للطائرات النفاثة. فنقطة تجمده المنخفضة وطاقته العالية لكل وحدة حجم تجعله مناسبًا لمحركات الطائرات النفاثة.
- وقود المصابيح وسخانات الكيروسين: في الماضي، ولا يزال في بعض المناطق الريفية أو البلدان، يُستخدم الكيروسين كوقود للمصابيح وسخانات الكيروسين (مواقد البريموس).
- مذيب صناعي ومخفف: بسبب قدرته على الإذابة، يُستخدم في بعض العمليات الصناعية كمذيب ومخفف (مثل الدهانات).
- عامل تنظيف: يُستخدم في بعض الحالات للتنظيف وإزالة الشحوم.
استخدامات وقود الديزل
- وقود محركات الديزل: الاستخدام الرئيسي والأوسع انتشارًا لوقود الديزل هو كوقود لأنواع مختلفة من محركات الديزل. تُستخدم هذه المحركات في:
- المركبات الثقيلة: الشاحنات، الحافلات، القطارات، السفن.
- الآلات الزراعية: الجرارات، الحصادات.
- معدات البناء: اللوادر، الجرافات.
- مولدات الكهرباء: لتوليد الكهرباء في حالات الطوارئ أو بشكل دائم.
- بعض السيارات الركاب: السيارات التي تعمل بالديزل.
- زيت التدفئة (Heating Oil): في بعض البلدان، يُستخدم نوع من وقود الديزل كوقود لأنظمة التدفئة المنزلية والصناعية.
4. السلامة والتخزين
يُؤثر الاختلاف في نقطة الوميض بشكل كبير على اعتبارات السلامة المتعلقة بتخزين ونقل هذين المنتجين.
- الكيروسين: نظرًا لنقطة وميضه المنخفضة، فهو أكثر تطايرًا، ويمكن أن تكون أبخرته قابلة للاشتعال في درجة حرارة الغرفة. لذلك، يُعد تخزينه في بيئات مغلقة وبدون تهوية مناسبة أكثر خطورة. يجب تخزينه في أوعية محكمة الإغلاق وفي مكان بارد وجيد التهوية.
- وقود الديزل: بفضل نقطة وميضه الأعلى، يُعد أكثر أمانًا في درجة حرارة الغرفة ولا ينتج أبخرة قابلة للاشتعال بسهولة. ومع ذلك، يجب التعامل معه بحذر والالتزام بمبادئ السلامة عند تخزينه.
في كلتا الحالتين، يُعد استخدام الأوعية المناسبة، التهوية الكافية، إبعاده عن مصادر الحرارة والشرر، وتدريب الأفراد المتعاملين مع الوقود أمرًا إلزاميًا.
5. الجوانب البيئية والتلوث
يؤدي احتراق كلا المنتجين إلى إنتاج غازات الدفيئة (ثاني أكسيد الكربون)، ولكن هناك اختلافات في الملوثات الأخرى.
- وقود الديزل: بسبب وجود هيدروكربونات أثقل وعملية الاحتراق في محركات الديزل، قد ينتج كميات أكبر من الجسيمات المعلقة (السخام) وأكاسيد النيتروجين (). ومع ذلك، فقد أدت التطورات الأخيرة في تكنولوجيا محركات الديزل واستخدام وقود الديزل منخفض الكبريت جدًا (ULSD) إلى تقليل هذه الملوثات بشكل كبير.
- الكيروسين: ينتج تلوثًا أقل بالجسيمات المعلقة ولكنه لا يزال ينتج غازات الدفيئة.
تتواصل الجهود العالمية لخفض الكبريت في الوقود لمنع الأمطار الحمضية والمشاكل التنفسية الناتجة عنها.
6. مقارنة شاملة: الكيروسين مقابل وقود الديزل
لتلخيص وفهم أفضل للاختلافات، يستعرض الجدول التالي الجوانب الرئيسية للكيروسين ووقود الديزل:
على الرغم من أن الكيروسين ووقود الديزل كلاهما يُستمدان من النفط الخام، إلا أنهما يمتلكان اختلافات جوهرية في التركيب الكيميائي، الخصائص الفيزيائية، والتطبيقات. فبينما يُعرف الكيروسين، بتقلبه العالي ونقطة وميضه المنخفضة، بشكل أساسي كوقود للطائرات ومذيب صناعي، يُعد وقود الديزل، بكثافته ولزوجته العالية ونقطة وميضه الأكثر أمانًا، الوقود الرئيسي لمحركات الديزل والآليات الثقيلة.
إن اختيار المنتج الصحيح لا يؤثر فقط على أداء الأنظمة، بل يلعب أيضًا دورًا حيويًا في الالتزام بمعايير السلامة وتقليل الآثار البيئية. نأمل أن يكون هذا الدليل الشامل قد ساعدك في فهم أعمق للاختلافات بين هذين المنتجين البتروليين القيمين.
ما هو الفرق الرئيسي في التركيب الكيميائي وعملية التقطير بين الكيروسين والديزل؟
شكرًا لسؤالك الدقيق! يتم الحصول على الكيروسين من نطاق درجة حرارة أقل في برج تقطير النفط الخام، ويتكون بشكل أساسي من هيدروكربونات أخف ذات سلاسل كربون أقصر (C10 إلى C15). وبالتالي، فإن له نقطة غليان أقل (150 إلى 280 درجة مئوية) وهو أكثر تطايرًا.
على النقيض، يتم فصل الديزل في نطاق درجة حرارة أعلى من الكيروسين ويتكون من هيدروكربونات أثقل ذات سلاسل كربون أطول (C12 إلى C20). وهذا يمنحه نقطة غليان أعلى (180 إلى 370 درجة مئوية) وتقلبًا أقل. هذا الاختلاف في التركيب الهيدروكربوني يميز خصائصهما الفيزيائية وتطبيقاتهما.
ما هو العامل الأهم الذي يجعل نقطة الوميض (Flash Point) في الكيروسين أقل من وقود الديزل؟ وهل هذا يعني أن تخزين الكيروسين في مستودعات المغلقة يتطلب إجراءات أمان مختلفة تماماً عن الديزل؟
العامل الأساسي هو التركيب الكيميائي. يتكون الكيروسين من سلاسل هيدروكربونية أقصر وأخف، مما يجعله أكثر تطايرًا وأسرع في إطلاق أبخرة قابلة للاشتعال عند درجات حرارة منخفضة. نعم، يتطلب تخزين الكيروسين تهوية أفضل وإجراءات أمان أكثر صرامة لأنه يشكل خطراً أكبر بكثير من الحرائق أو الانفجار في الأماكن المغلقة.
لماذا يعتبر تخزين الكيروسين أكثر خطورة من الديزل في البيئات الحارة؟
لأن الكيروسين له “نقطة اشتعال” أقل. هذا يعني أنه ينتج أبخرة قابلة للاشتعال في درجات حرارة منخفضة. في البيئات الحارة، تتراكم هذه الأبخرة بشكل أسرع، ويمكن لأي شرارة صغيرة أن تسبب حريقاً، بينما يعتبر الديزل أكثر أماناً في درجات الحرارة العادية.