SIVI YAKITLAR Genel olarak sıvı yakıtlar üçe ayrılır; -Petrol esaslı yakıtlar -Alkol -Yağlar Doğal akaryakıtlar petrol ve bunun destilasyon ve kraklama (termik veya katalitik)ürünleri teşkil eder.Yapay akaryakıtlar ise sentez yoluyla elde edilen akaryakıtlar ve bunların destilasyon ürünleridir.İspirtoda yapay akaryakıttır.Petrol çeşitli hidrokarbonların karşımıdır.Bütün petrollerin esas bileşenleri parafinler, naftenler ve aromatik hidrokarbonlardır.Ortalama bir petrol %30 parafinler %25 aromatik hidrokarbonlardır.Geriye kalan %5’lik kısmı ise oksijen , azot ve kükürt bileşenlerdir.Petrol özellikle motorlu ve tepkili ulaşım araçlarının gerekli yakıtını ,makine yağlarının üretimini ve asfalt gereksinimini karşılamakta , bundan başka Fuel-Oil olarak ısıtmada kullanılmaktadır.

Ham petrolün terkibi; Akaryakıtlar ve minarel yağlar organik bileşilerdir.Organik bileşiklerin özelliği 4 değerli (C) ‘nun yaptığı bileşikler olmasıdır.(C) atomunun 4 basamağının her biri ayrı ayrı veya ikisi bir diğerleri ayrı ayrı veya üçü bir birisi ayrı hatta dördü de birden bir yere bağlanabilir. Renginin koyuluğu nisbetinde karbonu fazladır.Bazen siyaha yakın bazende sarımtrak renk olabilir.Siyahlığı içersinde asfalt bulunmasından ileri gelir.Ham petrol aktarma ve vakum cihazlarında damıtma suretiyle beraber sürüklediği toprak ve sudan ayrılır.Sonra kesif sülfirik asitle muamele edilerek içersindeki oksijenli birleşikleri tahrip edilir,petrol tabakası ayrılarak sodyum hidroksitle nötürlenir,yıkanıp suyundan ayrıldıktan sonra damıtılır. Ham petrolün alevlenme noktası takriben (0)0C olmakla beraber içreisndeki hafif kısımların olmasına göre değişir. Ham petrolün kalori değeri 10000 kcal/kg civarındadır.

Doğal Akaryakıtların Elde Ediliş Yöntemleri Sıvı yakıtlar genel olarak ham petrolün damıtılması ile elde edilirler.Bunun yanı sıra damıtma ile az miktarda elde edilebilen bazı ürünlerin miktarlarını artırmak amacıyla büyük moleküllü hidrokarbonları parçalamak (kraking yöntemi) veya temel elemanlar olan karbon ve hidrojeni birleştirerek yeni hidrokarbon molekülleri oluşturmak (sentez yöntemi) mümkündür.Ayrıca bazı tip hidrokarbonların yapıları değiştirilerek istenilen kalite ve yapıda benzin elde edilebilmektedir.

Ham Petrolün Elde Ediliş Yöntemleri Ham petrol, propan, bütan gibi çok küçük moleküllerle ,ağır yaylar,asfalt gibi çok büyük moleküllerin ve ayrıca parafinik, naftanik ve aromatik yapıların karışımından oluşmuştur.

Ham petrol ısıtıldığında önce buharlaşma sıcaklığı düşük olan küçük moleküllü bileşenler buharlaşmaya başlar.Isıtma ilerledikçe belli sıcaklık aralıklarında buharlaşan kısımlar tekrar yoğunluşturularak benzin, gaz yağı, fuel oil, makine yağları gibi ürün grupları elde edilmektedir. Ancak belli sıcakılık aralığnda ayrılan moleküllerden oluşan bu ürün gruplarınıda ,örneğin benzini de, kendi içinde damıtarak daha uçucu olan hafif benzin (kuş benzini) veya standart benzin elde edilir.Ham petrolün damıtılması sonucunda %30 benzin, %20-40 dizel yakıtı ,%20 ağır yakıtlar ,%10-20 ağır yağlar elde edilmektedir.Petrolden ;petrol gazı, gazyağı ,benzin ,motorin , fuel oil ,yağlama yağları ,mum ve asfaltik bitüm gibi çeşitli ürnler elde edilmektedir.Ayrıca alkol benzeri yağlar çeşitli tarım ürünlerinden (şeker pancarı-

ispirto üretimi gibi) yakıtlar eşde edilmektedir. Ham petrolden elde edilen yakıtların damıtma oranları yaklaşık olarak aşağıda verilmiştir.

Yakıt Petrol gazları Uçak benzini Taşıt benzini Gaz yağı –kerozen Dizel yakıtı(ince) Dizel yakıtı (Standard) Ağır yakıtlar

Damıtma sıcaklıkları 0-35 35-150 35-200 150-260 175-290 200-370 370-550

Ham petrol damıtılmaya başlanmadan önce dinlendirilmekte ve bazı işlemlerle tuz ve sudan arındırılmaktadır.Ham petrolün yapısında ,elde edildiği bölgeye göre parafinik veya naftanik bileşenler daha fazla bulunabilir.Aromatlar ham petrolde çok az bulunurlar.Ham petrolün damıtılması ile elde edilen benzinde %50-75 oranında parafinler vardır.

Kraking Yöntemi:Bu usulle daha fazla miktarda benzin elde edilebilir.Yani parçalanma ile %40’a kadar bir istihsal temin edilebilir.Bazı petrollerde bu oran %60’a kadar çıkar.Kraking metodunda esas büyük moleküllü ve kaynama dereceleri yüksek olan hidrokarbonları parçalamak sureti ile küçük molküllü ve düşük derecede kaynayan hidrokarbonları elde etmektir.İki yöntemle yapılır. a.Haruri (termik) Kraking:Bu metodunda iki tatbik yolu vardır.Sıvı durum ve buhar durumu. Sıvı durumda benzini ayrılmış petrol yüksek basınç tesiri ile buharlaşmaz ve böylece değişme sıvı durumda olur.Buhar durumdaki temparatör sıvı durumundakinden bir miktar yüksek ve basınç ise bir miktar azdır. b.Katalitik Kraking:Haruri krakingin gerek sıvı gerekse buhar durumunda da bazen katalizörler kullanılır.Bunlar parçalanmayı çabuklaştırırlar.Aynı zamanda reaksiyonun oluşaması için daha düşük sıcaklık ve basınca ihtiyaç duyarlar.Bu yolla elde edilen jraking bezin büyük bir kısım doymamış hidrokarbonları ihtiva etmesi sebebi ile damıtma benzinine nazaran daha fazla vuruntu dirençlidir.Fakat bunlara nazaran daha esaslı bir temizlemeye ihtiyaç gösterir.Bu suretle subaplara yapışan ve kolaşma yapan kısım ayrılır.Muhtelif miktarda parçalanma gazı bu arada sıvılaştırılabilen gazlar elde edilir.

Polimersazyon:Kraking usulunun tersidir.Yani elverili basınç ve sıcaklık şartlarında uygun katalizörler kullanarak moleküller birbirleriyle birleştirilerek polimerize edilir ve böylece küçük moleküllü bileşiklerden büyük moleküllü bileşikler meydana getirilir.Bazı moleküller düşük sıcaklıkta polimerize olur.Polimerisazyonda ilkel madde olarak yer-gazınmın doymamış hidrokarbonları ve ayrımsal damıtma ve parçalamadan artan gazlar kulşlanılır.Bu gazlar %5 ‘e kadar olefine ihtiva ederler.Bunlar 50 atmosfere kadar basınç ve 700 0C’ye kadar sıcaklıkta reaksiyona getrilirler.Esas mahsül damıtma benzininden daha az müddet depo edilmesi mümkün vuruntu dirençli polimerisazyon benzinidir.Bunu yanında birazda gaz oil meydana gelir.Tahvil edilecek hidrokarbonların lmolkül ağırlığı yükseldilçe reaksiyon sıcaklığı düşer ve sıvı maddeler bakımından elde edilen verimde genellikle aynı oranda artar.

Hidrojenleme:Kraking olayı sırasında doymamış ağır olarakhidrojen ilave etmektir.

1-İlkel maddenin büyük moleküllerini küçültmek, parçalamak 2-Her moleküle hidrjen yığılmasını temin etmek

hidrokarbonlara

kimyevi

Her çeşit petrol atıklarını işlemek mümkündür.

Sıvı Yakıtların Özellikleri Özgül Ağırlık:Akaryakıtlarda ve diğer sıvı petrol destilasyonu ürünlerinde ,birim hacmin ağırlığı olan özgül ağırlığın tespiti için çeşitli yömtemler vardır.Analizde kullanılan ve gövde kısmı içinde termometre bulunan tiplerine ‘’termo-hidrometre‘’ adı verilir.Özgül ağırlığı belirlenecek numune,çapı hidrometre çapından en az 2,5 cm daha geniş ve yüksekliğinde hidrometre yüzer vaziyette iken dipten 2.5 cm yukarı olacak şekilde cam bir kabın çine konulur.Yakıtın kendi sıcaklığında ölçülen özgül ağırlık değerleri 15,5 0C (60 0F) standart sıcaklığı çevrilerek yapılır. Akaryakıtlarda ASTM yöntemlerinin kabul ettiği diğer bir özgül ağırlık birimi A.P.I. derecesi olup , d 15,5 0 C( 0 F) ‘daki yoğunluk olmak üzere A.P.I=141.5/d-131.5 ifadesinden bulunabilir.

Vizkozite : Bizkozite bir akıcılık ölçüsüdür.Yakıtın düşük çalışma sıcaklıklarında dahi serbestçe akacak kadar vizkozitesi düşük olmalı ,sıızntıya engel olacak ve pompa sistemini yağlayabilecek kadar da yüksek vizkoziteli olmalıdır.Aynı zamanda yanma hücresine kolayca atomize edebilecek uygun vizkozitede olmalıdır. Vizkozite akış halinde olan bir sıvının akmaya karşı gösterdiği direnç olarak da tanımlanabilmekte ve mutlak vizkozite ve bağıl vizkozite olmak üzere iki grupta verilmektedir.

Mutlak vizkozite ,1cm2’lik düzlem yüzey elemanını 1cm uzakta ,yine 1cm 2’lik düper bir yüze nazaran 1cm/sn’lik bir hızl hareket ettirmek için 1dyn’lik bir kuvvet gerekiyorsa söz konusu sıvının vizkozitesine mutlak vizkozite veya mutlak içsel sürtünme adı verilir.CGS sisteminin vizkozite birimi poise (gr/sn.cm) dir.Vizkozite ölçülmesinde en çok şu birimler kullanılmaktadır.

-Engler derecesi (0E) -Redword saniye (RI) -Saybolt saniye (SSU) Destilasyon: Akaryakıtların özelliğini ve cinsini aydınlatmaya yarayan en önemli yöntemlerden biri destilasyondur.Bu deney ASTM’nin kabul ettiği standart bir deney seti ile yapılmaktadır.Deneyde ; yakıt , ısıtalarak buharlaştırılır.Buhar ,bir soğutucudan geçirilerek ,yoğunlaşan yakıt bir ölçü kabında toplanır.%10 ,%20 ,%30 ,%40, %50,%60,%70, %80, %90 ve son yakıtın yoğunlaştığı sıcaklıklar kaydedilir.Yakıt yüzdeleri ,ordinat eksenine ,sıcaklıklarda apsis eksenine alınarak her yakıt karışımı için buharlaşma eğrisi elde edilir.Düzgün bir yanma için , buharlaşma erisininde düzgün olması gerekmektedir.

Alevlenme Noktası:Sıvı bir yakıtın yanabilmesi için ,bu yakıtın buharı ile havanın belirli oranlar dahilinde karışmış olması gerekir.Bir yakıt ne kadar kolay buhar haline gelebilirse ,hava ile yanıcı bir karışım oluşturması da o derece kolay olur.yakıtın bu kolay yanabilme özelliği ,alevlenme noktası ile tespit edilir.Yanıcı bir cismin alevlenme noktası bir cismin hava ile yanıcı karışım meydana getiren bir buhar çıkardığı en düşük sıcaklık derecesidir.Alevlenme noktasının yanma tekniği bakımından çok büyük bir önemi lmadığı kaydedilmektedir.Ancak soğuk havalarda yanabilme özelliği bakımından sınırlamalar getirmektedir. Özel kabına konulan numuneye istenilen bir sıcaklıktan itibaren bir derece aralıklarla alev yaklaştırlmakta , yakıt buharının alevi aldığı sıcaklık , yakıtın alevlenme noktası olarak belirlenmekte ve deney cihazı sesli sinyal vererek bu sıcaklığı dijital olarak belirtmektedir.

Yakıtın Yapısal Bileşimi:Genel olarak parafin ve naften tipi yakıtlarda karbon miktarı %89 civarındadır.Yakıtın önemli özelliklerinden biri de içindeki asfalt miktarıdır.Asfaltlar ,oksijenliveküükrtlü büyük moleküllerdir.Sert asfalt normal sıcaklıkta yakıt içersinde erimez.böyle bir içeriğe sahip yakıt motorlarında kullanıldığı zaman piston ,silindir , subap yüzeylerine oturarak aşınmaya yol açar. Sert asfaltlar yakıt içersinde %0.5-0.7’yi geçmemelidir.Yakıt içersinde suyun bulunması da istenmez.Su bir yandan yakıt donanımında korozyana yol açarken , diğer taraftan yakııtn ısıl değerini düşürür.

Yakıtın ısıl değeri:Yakıtın ısıl değeri genellikle birim kütlenin enerjisi ile verilir.Gaz yakıtlarda ise ısıl değer ,uygulamada birim hacminin enerjisi olarak verilir.Yanma sonu sıcaklıklarında su her zaman buhar olarak bulunduğundan , ısıl değer,alt ısıl değer olarak alınmalıdır.

Hu=9822.2+36.6*A.P.I (kcal/kg) Benzin veya dizel yakıt için Hu=42000-44000 kj/kg Hu=10200-10500 kj/kg ‘dir.

Kükürt Miktarı:Yakıt içersinde kükürt varsa ,yakıt bu kükürtle yanar.Kükürtdioksit (SO 2) veya daha fazla oksijenle birleşerek kükürt trioksit (SO3) oluşturur.Yakıtın yanmasıyla meydana gelen su buharıyla SO3 ‘ün birleşmesinden oluşan sülfürük asit (H2SO4) çok şiddetli bir aşındırıcı olduğu için bulunduğu sistemin aşınmasına sebep olur.Bu amaçla yakıt içersindeki kükürt miktarı için deneyleri yapılır.

Karbon Miktarı:Bir yakıtın yanabilmesi için buhar haline gelmesi gerekliliği açıklanmıştı.

Karbon miktarı testi ,yakıtın uçucu kısımlarının buharlaşmasından geriye kalan kok miktarını verir.Karbonun yüksek olması brülor memelerinde tıkanmalar gibi sorunlara neden olmaktadır.

Yakıtın Yüzey Gerilimi:Yüzey gerilimidemetin parçalanmasında etkili olan bir özelliktir.Yakıtın yüzeyi gerilimi yoğunluka artar, sıcaklıkla azalır.Çeşitli yakıtlar için yüzey gerilimi; Benzin (0.019-0.023) Dizel yakıt (0.023-0.028) Gaz yağı (0.028-0.029) değerleri arasındadır.

Akaryakıtlarda Bulunan Önemli Hidrokarbonlar Doymuş Zincirli Hidrokarbonlar Bir tek zincirden meydana gelen bu hidrokarbonların birbirleriyle bir tek bağla bağlanmış moleküllerine parafin sırası veyahutta doymuş hidrokarbonlar denir.Bunların genel formülü (C2H2n+2)’dir.çünkü sıra üzerindeher karbonda iki hidrojen,başta ve sonda ayrıca birer hidrojen bulunmaktadır.Böylece (H) sayısı (C) sayısının iki mislinden iki fazladır.

Parafinler(CnH2n+2):Hidrojen atomu sayıları fazla olduğundan ısl değerleri büyük , yoğunlukları düşüktür.(620-770 kg/m3)Karbon atomlarının birbirine bağlanış şekline göre iki kısma ayrılır.

Normal parafinler:Atomlar sıra şeklinde bağlıdırlar.Her karbon atomunun dört bağlantı koluda bağlı olduğundan bunlara doymuş hidrokarbonlar denir.Bağlar kolayca ayrılabildiğinden tutuşma meyilleri oldukça yüksektir.N sayısı 1-4 arası ise gaz, 5-15 arası ise sıvı ve 16’dan büyük ise katı fazdadırlar.

İzoparafinler:Bazı karbon atomları genel zincir yapının üzerine çatallı bir şekilde yerleşmiştir.Grubun düz zincir kısmını oluşturankarbon atmu sayıısna ve d allanma yerlerine göre özel isim alırlar.Bu türde isimlendirme önemlidir.Çünkü aynı kapalı formüle sahip ,fakat farklı şekillerde dallanmış yakıtlar tamamen farklı özellikler gösterebilir.Tutuşma meyilleri ,dolaysıyla vuruntu meyilleri azdır.benzin motorları için uygundurlar.

Naftenler:CnH2n genel formülüne sahip hidrokarbonlardır.Yapıları halka şeklinde kapalı olduğu için parçalanmaları zor ve tutuşma meyilleri azdır.Hidrojen sayıları az olduğundan ,ısıl değerleri az yoğunlukları yüksektir.Bu yapının ısıl değerleri aromatlara göre yüksek ,parafinlere göre düşüktür. Hem benzin hemde dizel yakıt olarak kullanılabilirler.

Olefinler(CnH2n-CnH2n-6):Bazı karbon atomları çift bağlı doymamış hidrokarbonlardır.Isıl değerleri düşük yoğunlukları 620-820 kg/m3 arasındadır. Tutuşma meyilleri azdır.Bu grup ham petrolün damıtılması yoluyla çok az elde eilebilir.Daha çok büyük ürünlerin parçalanması ile elde edilenbenzinde bol miktarda bulunurlar.Kolay parçalanamayan olefinler benzin motoru olarak kullanılabilir.Tutuşma meyilleri artırılırsa dizel yakıtı olarak kullanılabilirler.

Aromatlar(CnH2n-6): Halka şeklinde yapıları, çok saıyda çift bağlı karbon atomları nedeniyle tutuşma meyilleri düşüktür.Kokuları keskin olduğundan aromatlar olarak adlandırılırlar.Kapalı formülleri CnH2n-6 ‘dır. Ana yapılarını benzen molekülü oluşturur.Daha çok kömürden yapay olarak elde edilirler ve vuruntu mukavemetini artırmak için benzine katılırlar.Ancak kansorojen olduklarından katkı miktarı sınırlandırılmaktadır. Genelde aromatların yoğunlukları yüksek (800-850 kg/m3) ,ısıl değerleri düşüktür.Karbon atomlarının aralarındaki bağlar sağlam olduğundan vuruntuya karşı dayanıklı olan aromatların oktan sayıları yüksektir.Benzin motoru yakıtı olarak kullanılmaya elverişli olup ,setan sayıları düşük olduğundan dizel motoru yakıtı olarak kullanılmazlar.

BENZİN:Buharlaşma sıcaklığı 40 0C ile 50 0C arasındadır.Benzinde vuruntu olayını kısmen önlemek bakımından , hidrojeni az ,doymamış hidrokarbonların yani naftenlerinfazla bulunması tecih edilir.Vuruntuyu önlemek için motor benzinine alkol kurşun tetraetil gibi bileşikler katılır.Benziini mukavemetini oktan sayısı ile ölçülür.Oktan sayısını belirlemek istenilen benzin bir standart motorda yakılır ve aynı motorda kullanılan izooktan ve n-heptan karışımıyla karıştırılır.İzooktan hemen hemen vuruntusuz yanar.Normal heptanın vuruntu yeteneği yüksektir.Bu karışımda izooktanın hacim yüzdesi oktan sayısını gösterir.Saf izooktanın oktan sayısı 100’dür.Bir Benzin hacmen %70 izooktan ve %30 normal heptan karışımı ile aynı vırıntu mukavemetini gösteriyorsa ,Bu benzinin oktan sayısı 70’dir.Uygun olan oktan sayısı 85’tir ve bunu elde etmek için benzine litre başına 0,84 gram kurşun tetra etil katılır.Uçak benzininde oktan sayısı 100, süper benzinde ise 95’tir.

DİZEL YAKITI:Bu motorlarda hava 30-40 atmosfere kadar sıkıştırılır ve bu suretle ısıtılmış hava akaryakıt püskürtülerek tedricen yanma temin edilir.Kullanılan akaryakıtın yani dizel yakıtın yanma yeteneğinin fazla olması gereklidir.Dizel yakıtı için ölçü olarak setan sayısı kullanılır.Yakıtlar standat motorlarda yakılarak setan ve α-metil Naftalin karışımıyla karşılaştırılır.Setan sayısı takriben 70 olmalıdır.

ISITMA YAĞLARI: Ham petrolün damıtılmasından elde edilen ağır hidrokarbon karışımıdır.Benzin miktarı düşük petroller ,destilasyon artıkları , kraklama tesislerinden çıkan artıklar veya bunların karışımları ısıtma yağları olarak kullanılır.Vizkozitelerine göre

sınıflandırılırlar.Isıtma yağları genellikle yüksek vizkoz olduğundan, yanma püskürtülmeden önce bir miktar ısıtılır.

yerine