รู้ไว้ใช่ว่า

รู้ไว้ใช่ว่า

จากหนังสือยานยนต์ เล่ม 390 ประจำเดือน พฤศจิกายน 2541

 คิดว่าทุกคนที่ขับรถต้องรู้แน่ว่ารถจะวิ่งได้นั้นต้องอาศัยน้ำมันเป็นเชื้อเพลิงและทุกคนต้องเคยควักกระเป๋าจ่ายน้ำมันมาคนละไม่น้อยแล้ว แต่เชื่อว่ามีคนใช้รถอยู่ไม่มากนัก ที่จะรู้จักกับเจ้าน้ำมันเบ็นซินนี้ ว่ามีความเป็นมาสถานใด และตัวมันเป็นประการใด เพราะส่วนใหญ่มักจะเป็นประเภทเติมกันลูกเดียว

          คราวนี้เรามาลองทำความรู้จักกับเจ้าน้ำมันเบ็นซินกันหน่อย แม้มันจะไม่ให้ประโยชน์อะไรมากนักในฐานะผู้บริโภค ก็คิดว่าเป็นความรู้ติดตัวไว้บ้างก็แล้วกัน

น้ำมันเบ็นซิน

          เจ้าน้ำมันเบ็นซินนั้นที่เราใช้กรอกลงไปในถังน้ำมันนั้น มันเป็นผลิตภัณฑ์น้ำมันชนิดหนึ่ง เป็นของผสมของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอันสลับซับซ้อน ที่มีคาร์บอนตั้งแต่ 4-11 อะตอมผสมรวมกัน ที่ได้มาจากขบวนการกลั่นน้ำมันดิบ มากลั่นแยกส่วนในหน่วยกลั่นตรงหรือหอกลั่นบรรยากาศ (Crude Distillaiton Unit) เพื่อแยงองค์ประกอบต่างๆ ที่มีอยู่ในน้ำมันดิบออกจากกัน โดยอาศัยความแตกต่างของจุดเดือด ซึ่งน้ำมันเบ็นซินจะอยู่ในช่วงอุณหภูมิ 30-200 องศาเซลเซียส

          ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับจากการกลั่นอาจมีไม่พอเพียงกับปริมาณที่ต้องการใช้ เช่น น้ำมันเบ็นซินที่ได้จากการกลั่นน้ำมันดิบ อาจมีปริมาณไม่พอกับความต้องการ ฉะนั้นผู้กลั่นน้ำมันจึงต้องหาทางผลิตน้ำมันเบ็นซินให้มากขึ้น ซึ่งสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุล จากน้ำมันชนิดอื่นให้เป็นน้ำมันเบ็นซินตามต้องการ หลักพื้นฐานของกรรมวิธีแบบนี้ ได้แก่ การทำให้โมเลกุลของน้ำมันแตกตัวด้วยความร้อน Thermal Cracking หรือทำให้แตกตัวด้วยสารเร่งปฏิกิริยา Catalytic Cracking รวมทั้ง Hydrocracking เพื่อให้น้ำมันแตกตัวเป็นการเพิ่มปริมาณการผลิต หรือการรวมโครงสร้างโมเลกุลของน้ำมันเบา ให้ได้โมเลกุลของน้ำมันที่หนักกว่า เป็นการเพิ่มขนาดของโมเลกุล ได้แก่ Polymerization และ Alkylation นอกจากนั้นยังมีวิธีเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ อีกหลายวิธี เช่น วิธี Isomerization และวิธีปฎิรูปด้วยสารเร่งปฎิกิริยา Catalytic Reforming ที่เป็นการจัดรูปโมเลกุลของปิโตรเลียมเสียใหม่เพื่อให้มีค่าอ๊อคเทนสูงขึ้น เช่นขบวนการ Isomerization  โดยการนำแนฟธามาเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุล จะได้ Isomerater ที่มีค่า

อ๊อคเทนประมาณ 88 หรือใช้ขบวนการรีเจนเนอเรชั่น (Continuous Catalyst Regeneration) โดยการนำแนฟธามาเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุล จะได้ Platformate ที่มีค่าอ๊อคเทนสูงถึง 100-103 ซึ่งเกินพอสำหรับความต้องการของเครื่องยนต์ จึงใช้ผสมกับแนฟธาเพื่อทำเป็นน้ำมันเบ็นซินพิเศษ อีกทั้งยังมีการเพิ่มค่าอ๊อคเทนของน้ำมันเบ็นซิน โดยการใช้สารออกซิเจนเนตผสม สำหรับพวกสารออกซิเจนเนตสารที่มีค่าอ๊อคเทนสูง หรือเรียกว่า Octane Booter นั้นมีอยู่มากมาย แต่ที่นิยมใช้กันมากที่สุดในขณะนี้คือ MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether)

ค่าอ๊อคเทน

          ค่าของอ๊อคเทนถือว่ามีความสำคัญต่อน้ำมันเบ็นซินมาก อย่างในบ้านเราตอนนี้นับตั้งแต่วันที่ 1 พฤษภาคม 2541 ได้มีการกำหนดค่าอ๊อคเทนกันใหม่ เพราะเห็นว่าทางผู้ผลิตน้ำมันได้ผลิตน้ำมันเบ็นซิน ที่มีค่าอ๊อคเทนสูงเกินความจำเป็น โดยปรับเปลี่ยนแบ่งเป็น 3 ชนิด แล้วเรียกชื่อตามอ๊อคเทน คือ

-          เบ็นซินอ๊อคเทน 95 สีเหลือง

-          เบ็นซินอ๊อคเทน 91 สีแดง

-          เบ็นซินอ๊อคเทน 87 สีเขียว

ส่วนเจ้าค่าของอ๊อคเทนนั้น มันเป็นตัวเลขที่บอกถึงคุณภาพการต้านทานการน็อค (Antiknock Quality) หรือความสามารถของน้ำมันเบ็นซินที่จะเผาไหม้โดยปราศจากการน็อค (Knock) ในเครื่องยนต์ ซึ่งในสภาพการทำงานอย่างธรรมดาของเครื่องยนต์ เมื่อส่วนผสมของอากาศและน้ำมันเบ็นซินถูกจุดระเบิดไฟ (Flame Front) ลุกลามเผาไม้จนหมดแต่ถ้าบางส่วนของเชื้อเพลิงที่เปลวไฟยังไปไม่ถึง แต่มีการจุดระเบิดขึ้นด้วยตัวของมันเอง (Self-Ignition) อันเนื่องมาจากความร้อยและความดัน ก็จะเกิดการน็อคขึ้นมาเป็นเสียงเคาะของโลหะดังมาจากในเครื่องยนต์

          ปริมาณค่าของอ๊อคเทนสามารถวัดได้ด้วยเครื่องยนต์มาตรฐานสูบเดียว ที่สามารถปรับอัตราส่วนกำลังอัดได้เรียกว่า เครื่องยนต์ “CFR” (Cooperative Fuels Research) ตามวิธีการสอบของ ASTM (American Society for Testing and Materials) โดยใช้เชื้อเพลิงอ้างอิงเป็นตัวเปรียบเทียบ ดังนั้นน้ำมันที่มีค่าอ๊อคเทนทานการน็อค เท่ากับน้ำมันเชื้อเพลิงอ้างอิง ที่มีส่วนประกอบของ iso-Octane 95 เปอร์เซ็นต์ โดยปริมาตร และ normal-Heptane 5 เปอร์เซ็นต์โดยปิรมาตร

การวัดค่าอ๊อคเทน

          การวัดค่าของอ๊อคเทนมีด้วยกันอยู่ 3 แบบคือ

1.     Research Octane Number (RON) เป็นการวัดโดยใช้เครื่องยนต์มาตรฐานCFR F-1 วัดที่รอบเครื่องยนต์ 600 รอบต่อนาทีและอุณหภูมิไอน้ำมันผสมประมาณ 125 องศาฟาเรนไฮท์

2.     Motor Octane Number (MON) เป็นการวัดโดยใช้เครื่องยนต์มาตรฐาน CFR F-2 วัดที่รอบเครื่องยนต์ 900 รอบ ต่อนาที และอุณหภูมิไอน้ำผสม 300 องศาฟาเรนไฮท์

3.     Road Octain Number ทำการวัดโดยใช้รถยนต์จริง ๆ วิ่งบนถนน ซึ่งความเร็วและภาระเปลี่ยนแปลงไปต่างๆ กัน เพื่อให้ได้ใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุด แต่วิธีนี้สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายและมีความยุ่งยาก

นอกจากนี้ยังมีวิธีการหาค่าอ๊อคเทนโดยการกลั่นน้ำมันเบ็นซินในห้องทดลองจนถึงอุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส แล้วนำส่วนที่กลั่นได้ไปหาค่าอ๊ออคเทนด้วยวิธี RON อีกทีหนึ่งซึ่งค่าอ๊อคเทนที่ได้นี้เรียกว่า RON @ 100 C (Front End Octane Number) ซึ่งมีผลต่อการน็อคของเครื่องยนต์ ขณะเร่งออกตัวหรือตอนอุ่นเครื่อง

คุณสมบัติของน้ำมันเบ็นซิน

          น้ำมันเบ็นซินได้มาจากการกลั่นน้ำมันดิบ โดยนำส่วนเบาที่พอเหมาะมาผสมกัน แล้วเติมสารเคมีเพิ่มคุณภาพลงไป เพื่อให้มีความเหมาะสมในการใช้เป็นเชื้อเพลิง ซึ่งเครื่องยนต์ในปัจจุบันได้ออกแบบให้มีกำลังสูง และทำงานหนัก ดังนั้นน้ำมันเบ็นซินจึงต้องมีคุณภาพและคุณสมบัติที่ดี เนื่องจากคุณสมบัติของน้ำมันเบ็นซิน จะเกิดผลกระทบต่อเครื่องยนต์

ผลของคุณสมบัติน้ำมันเบ็นซินต่อการใช้งานและเครื่องยนต์

          ค่าอ๊อคเทน

          เป็นค่าที่บ่งถึงคุณภาพในการต้านทานการน็อค (Knock) หรือความสามารถของน้ำมันเบ็นซินที่จะเผาไหม้ได้อย่างต่อเนื่องและสม่ำสมอ จากการจุดระเบิดาของหัวเทียน โดยปราศจากการลุกไหม้ซ้อนขึ้นมา ทำให้เกิดการน็อคเครื่องยนต์ไม่มีกำลัง

          ปริมาณตะกั่ว

          เป็นสารที่ใช้ในการเพิ่มค่าอ๊อคเทนของน้ำมัน และเป็นสารมลพิษในไอเสีย

          ปริมาณกำมะถัน

          มีผลต่อการสึกหรอ การกัดกร่อน การเกิดสิ่งสกปรกที่เครื่องยนต์ และปริมาณฝุ่นละออง (Particulate) ในไอเสีย

          ปริมาณฟอสฟอรัส

          มีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องกรองไอเสีย (Catalytic Converter)

          การกัดกร่อน

          เป็นสิ่งชี้ถึงการกัดกร่อนชิ้นส่วนโลหะ

          เสถียรภาพต่อการเกิดปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั้น และปริมาณยางเหนียว

          เป็นค่าที่บ่งถึงความสามารถของน้ำมันที่จะเกิดปฏิกิริยากับออกซิเจนแล้วได้ยางเหนียว ซึ่งก่อให้เกิดสิ่งสกปรกที่ระบบไอดีและห้องเผาไหม้ เช่น ทำให้วาล์วติดตาย คาร์บูเรเตอร์ขัดข้อง ห้องเผาไหม้สกปรก แหวนติด ตลอดจนการเก็บสำรองน้ำมัน

          อุณหภุมิการกลั่น

          มีผลต่อการสตาร์ทติดของเครื่องยนต์การเร่งเครื่องยนต์และการประหยัดน้ำมัน

          ความดันไอ

          มีผลต่อการสตาร์ทติดของเครื่องยนต์และการเกิดไอน้ำมัน (Vapor Lock) อุดขวางท่อทางเดินน้ำมันของรถ ซึ่งจะทำให้เครื่องยนต์สตาร์ทไม่ติดหรือเดินสะดุด

          ปริมาณเบ็นซิน และปริมาณสารอะโรมาติค

          มีผลต่อค่าอ๊อคเทนของน้ำมัน ปริมาณสารมลพิษในไอเสีย และเป็นสารก่อมะเร็ง (Car cinogen) ซึ่งเบ็นซินจัดว่าเป็นสารอะไรมาติคชนิดหนึ่ง

          ปริมาณน้ำ

          มีผลทำให้น้ำมันเสื่อมคุณภาพเร็ว และทำให้เกิดการอุดตันที่อุณหภูมิต่ำ หรือทำให้เครื่องยนต์เดินไม่เรียบ

          ปริมาณสารอ๊อกซิเจนเนต

          มีผลต่อค่าอ๊อคเทนของน้ำมัน และช่วยลดปริมาณสารมลพิษในไอเสีย คือ ก๊าซคาร์บอนมอน็อคไซด์ (CO) และไฮโดรคาร์บอน (HC)

          ปริมาณกากน้ำมัน

          เป็นสิ่งบ่งถึงปริมาณกากที่เหลืออยู่หลัการเผาไหม้ มีผลต่อการเกิดสิ่งสกปรกที่ระบบไอดีและห้องเผาไหม้

สารเติมแต่งในน้ำมันเบ็นซิน

          สารเติมแต่งในน้ำมันเบ็นซินมีหลายชนิดด้วยกัน การจะใช่สารเติมแต่งชนิดใด ขึ้นอยู่กับคุณภาพของน้ำมันเป็นซินที่ผลิตได้ และคุณสมบัติที่ต้องการ เพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งาน อย่างเช่น ถ้าต้องการให้น้ำมันเป็นซินไร้สารตะกั่วมีค่าอ๊อคเทนสูงถึง 98 แต่ในกระบวนการผลิตจริง ๆ นั้น สามารถทำการผลิตน้ำมันเบ็นซินที่มีค่าอ๊อคเทนเพียงแค่า 95 ก็เพียงพอ แล้วใช้สารเติมแต่งจำพวก Antinock Compound เช่น MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether) ผสมลงไปเพื่อเพิ่มค่าอ๊อคเทนจาก 95 เป็น 98

ชนิดของสารเติมแต่งและคุณสมบัติ

          สารต้านทานการเกิดการน็อค (Anti knock Compound) ป้องกันการน็อคของเครื่องยนต์ เพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้

          สารป้องกันการทำปฏิกิริยากับอ๊อกซิเจน (Oxidation Inhibitor) ลดการเกิดตะกอนและยางเหนียวจากการทำปฏิกิริยากับอ๊อกซิเจนระหว่างเก็บสำรอง

          สารป้องกันการกัดกร่อนและการเกิดสนิม (Corrosion & Rust Inhibitor) ลดการกัดกร่อนและสนิมในระบบเชื้อเพลิงของรถยนต์ ตลอดจนในระบบเก็บสำรองและจ่าย ของคลังน้ำมันตลอดจนสถานีบริการ

          สารลดการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาของโลหะ (Metal Deactivator) ลดการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั่นรของโลหะ ในระบบเชื้อเพลิง

          สารเพิ่มประสิทธิภาพการแยกตัวจากน้ำมัน (Demulsifier) ช่วยให้น้ำแยกตัวจากน้ำมันเร็วขึ้น

          สารชะล้างทำความสะอาด (Detergent-Dispersant) ช่วยรักษาความสะอาดของระบบเชื้อเพลิง ชะล้างและป้องกันการเกิดคราบเขม่า ทำให้เครื่องยนต์เดินเรียบและประหยัดเชื้อเพลิง

          สารปรับสภาพคราบเขม่า (Com bustion deposit modifier) ทำให้ผิวของคราบเขม่หมดสภาพไม่อาจเกิด Surface Ignition ได้อีกจึงทำให้เครื่องยนต์เดินเรียบ

          สารเคลือบบ่าวาล์ว (Valve Seat Recession Protection) ช่วยหล่อลื่นบ่าวาล์วไอเสียที่ทำด้วยโลหะอ่อน ไม่ให้สึกหรอเร็วกว่าปกติ เมื่อใช้น้ำมันเบ็นซินไร้สารตะกั่ว

          สี (Dye) ทำให้น้ำมันมีสีแตกต่างกัน ช่วยในการแยกประเภทของน้ำมัน