متانول در بنزین و ارتباط آن با ناک زدن موتورها - بررسی مخلوط کردن متانول با بنزین

اتانول یا الکل اتیلیک یکی از ترکیباتی است که در برخی کشورها با درصد مشخصی به بنزین اضافه می‌شود. دلیل استفاده از اتانول در سوخت، عدد اکتان بالاتر آن نسبت به بنزین معمولی است. عدد اکتان نشان‌دهنده مقاومت سوخت در برابر احتراق زودرس است؛ بنابراین در شرایطی که سوخت اکتان کافی نداشته باشد، احتمال ایجاد ناک موتور افزایش پیدا می‌کند.

متانول یا الکل متیلیک نیز عدد اکتان بالایی دارد و در برخی کاربردهای صنعتی و سوختی مورد استفاده قرار می‌گیرد، اما ویژگی‌های شیمیایی آن با اتانول متفاوت است. متانول خورندگی بیشتری دارد و استفاده از آن در سیستم سوخت خودروهای معمولی می‌تواند باعث آسیب به برخی قطعات، اتصالات و اجزای سیستم سوخت‌رسانی شود.
 

سخنگوی کمیسیون انرژی مجلس شورای اسلامی با تایید خبر استفاده از متانول در ترکیب بنزین گفت: میزان متانول استفاده شده در ترکیب بنزین اکنون حدود نیم درصد است که این میزان مشکلی برای خودروها ایجاد نمی‌کند.

رضا سپهوند، نماینده مردم خرم آباد در مجلس شورای اسلامی در گفت‌وگو با ایسنا در پاسخ به این پرسش که آیا اختلاط بنزین با متانول صحت دارد گفت: این اتفاق افتاده است. شرکت ملی پالایش و پخش فرآروده های نفتی نیز  اعلام کرده که بخشی از بنزین اختلاطی، از ترکیب بنزین با متانول به دست می آید. اما میزان استفاده‌شده حدود نیم درصد است.

بر اساس استاندار جهانی تا ۳ درصد حجم بنزین می‌توان از متانول استفاده کرد

وی با بیان اینکه استاندارد جهانی اجازه استفاده از متانول تا سه درصد حجم بنزین را می‌دهد، اظهار کرد: اکنون حدود نیم درصد متانول در این ترکیب استفاده می‌شود که مشکلی ایجاد نمی‌کند.

سخنگوی کمیسیون انرژی مجلس شورای اسلامی تصریح کرد: این میزان استفاده از متانول، مشکلی برای خودرو ایجاد نمی‌کند و در بعضی از کشورها حتی تا ۱۵ درصد نیز از متانول در ترکیب سوخت استفاده می‌شود. در کشورهایی مانند چین و آمریکا نیز از ترکیب متانول برای تولید بنزین استفاده می‌شود.

این میزان از متانول در بنزین آسیبی برای خودرو ایجاد نمی‌کند

سپهوند در پاسخ به این پرسش که آیا استفاده از متانول موجب آسیب به خودرو یا قطعات آن می‌شود بیان کرد: اینکه گفته شود این ترکیب به خودرو آسیب می‌زند یا به قطعات خودرو صدمه وارد می‌کند، صحت ندارد و تا این میزان مشکلی ایجاد نمی‌کند.

وی همچنین درباره کیفیت احتراق این سوخت گفت: این سوخت حتی از CNG نیز بهتر می‌سوزد و میزان متانولی که در ترکیب استفاده می‌شود نیز درصد پایینی است و حدود نیم درصد است.

استفاده از متانول در غلظت‌های نامناسب، ممکن است به عملکرد موتور، سیستم سوخت‌رسانی یا برخی قطعات آسیب بزند

سپهوند با تاکید بر اینکه اگر متانول به مقدار قابل‌ توجه و خارج از استاندارد وارد بنزین شود، می‌تواند مشکل‌ساز باشد گفت: در غلظت‌های نامناسب، ممکن است به عملکرد موتور، سیستم سوخت‌رسانی یا برخی قطعات آسیب بزند. اما صرف وجود مقدار بسیار کم، به معنی «فاجعه» یا خرابی فوری موتور نیست.

 

تایید رسمی اختلاط متانول با بنزین در شبکه توزیع سوخت کشور

 

موضوع کیفیت سوخت و ترکیبات مورد استفاده برای جبران ناترازی بنزین، همواره از حساس‌ترین مباحث حوزه مهندسی خودرو و صنایع پالایشی به شمار می‌رود. پس از انتشار گزارش‌ها و گمانه‌زنی‌های متعدد پیرامون استفاده از ترکیبات الکلی در بنزین توزیعی، کمیسیون انرژی مجلس شورای اسلامی رسماً حضور متانول در سبد سوخت کشور را تایید کرد. طبق اعلام مراجع رسمی، شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی بخشی از نیاز سوخت را از طریق ترکیب مستقیم متانول با بنزین پایه تامین می‌کند.

رضا سپهوند، نماینده خرم‌آباد و سخنگوی کمیسیون انرژی مجلس شورای اسلامی، در خصوص جزئیات این طرح و نسبت ترکیب اعلام‌شده به خبرگزاری ایسنا گفت:

 

این اتفاق افتاده است. شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی نیز اعلام کرده که بخشی از بنزین اختلاطی، از ترکیب بنزین با متانول به دست می‌آید. اما میزان استفاده‌شده حدود نیم درصد است.

 

بر اساس اظهارات رسمی این مقام مسئول، نسبت فعلی متانول در فرآیند پالایش و ترکیب معادل ۰.۵ درصد (نیم درصد) است. از منظر مهندسی شیمی و استانداردهای سوخت، این درصد بسیار جزئی محسوب می‌شود و در محدوده امن فرمولاسیون بنزین قرار دارد. هدف از این اقدام در پالایشگاه‌ها، افزایش آرام‌سوزی و بالا بردن عدد اکتان بدون تکیه بر افزودنی‌های سنگین پتروشیمیایی اعلام شده است.

 

استانداردهای بین‌المللی استفاده از متانول و مقایسه با بنزین ایران

 

استفاده از ترکیبات اکسیژنه و الکل‌ها در ترکیب سوخت‌های فسیلی رویکردی متداول در صنعت پالایش نفت جهان است. با این حال، تعیین دقیق درصد اختلاط برای حفظ سلامت قطعات مکانیکی و سامانه‌های پاشش سوخت اهمیت حیاتی دارد. استانداردهای مرجع بین‌المللی حد مجاز مشخصی را برای استفاده از متانول بدون نیاز به تغییر در ساختار موتور تعریف کرده‌اند.

 

حد مجاز جهانی و مقایسه با ترکیب سه درصدی

 

بر مبنای استانداردهای جهانی تدوین‌شده برای سوخت‌های بنزینی خودروهای سواری، افزودن متانول تا سقف ۳ درصد از کل حجم بنزین کاملاً مجاز شناخته می‌شود. در این سطح از غلظت، بنزین ویژگی‌های اساسی خود را از نظر فراریت، فشار بخار و قابلیت اشتعال حفظ می‌کند و سیستم‌های سوخت‌رسانی استاندارد قادر به پردازش آن بدون هیچ‌گونه افت راندمان هستند. سخنگوی کمیسیون انرژی با اشاره به این معیار فنی اعلام کرد:

 

بر اساس استاندارد جهانی تا ۳ درصد حجم بنزین می‌توان از متانول استفاده کرد. اکنون حدود نیم درصد متانول در این ترکیب استفاده می‌شود که مشکلی ایجاد نمی‌کند.

 

مقایسه نسبت ۰.۵ درصدی فعلی در ایران با سقف مجاز ۳ درصدی استاندارد جهانی نشان می‌دهد که سهم الکل واردشده به چرخه سوخت، شش برابر کمتر از حداکثر آستانه مجاز بین‌المللی است. از این رو، این مقدار ناچیز رفتاری کاملاً هم‌راستا با بنزین‌های استاندارد بدون الکل از خود نشان می‌دهد.

 

تجربه جهانی در استفاده از سوخت‌های متانولی پرغلظت

 

در سطح بین‌المللی، برخی کشورها به دلیل برخورداری از منابع عظیم گاز طبیعی و زغال‌سنگ، پروژه‌های گسترده‌تری را برای استفاده از متانول با غلظت‌های بالا پیاده‌سازی کرده‌اند. برای نمونه در چین و بخش‌هایی از ایالات متحده آمریکا، سوخت‌هایی با نسبت اختلاط ۱۵ درصد متانول (سوخت M15) و حتی در پروژه‌های صنعتی تا ۸۵ درصد (M85) به کار گرفته می‌شوند.

سخنگوی کمیسیون انرژی در تایید این موضوع تصریح کرد:

 

این میزان استفاده از متانول، مشکلی برای خودرو ایجاد نمی‌کند و در بعضی از کشورها حتی تا ۱۵ درصد نیز از متانول در ترکیب سوخت استفاده می‌شود. در کشورهایی مانند چین و آمریکا نیز از ترکیب متانول برای تولید بنزین استفاده می‌شود.

 

باید توجه داشت که استفاده از متانول تا سطح ۱۵ درصد نیازمند کالیبراسیون دقیق واحد کنترل الکترونیکی موتور (ECU)، استفاده از پمپ‌های سوخت تقویت‌شده و به‌کارگیری لوله‌های مقاوم در برابر الکل است؛ موضوعی که نشان می‌دهد استفاده از درصد اندک ۰.۵ درصدی در ایران، سیستم‌های موتوری را وارد فاز ریسک‌های عملکردی نمی‌کند.

 

بررسی مهندسی رفتار متانول در محفظه احتراق و سیستم سوخت‌رسانی

 

متانول (CH_3OH) به عنوان ساده‌ترین نوع الکل، دارای عدد اکتان تحقیقی (RON) بسیار بالایی در حدود ۱۰۸ تا ۱۱۰ است. حضور این ماده در بنزین سرعت شعله را افزایش می‌دهد و فرآیند احتراق را کامل‌تر می‌کند. بررسی دقیق ساختار شیمیایی و ترمودینامیکی این سوخت نشان می‌دهد که رفتار آن در غلظت‌های پایین تفاوت‌های محسوسی با سوخت‌های گازی دارد.

 

کیفیت احتراق و آلایندگی در مقایسه با گاز طبیعی

 

یکی از مزیت‌های ذاتی متانول، اتم اکسیژن موجود در ساختار مولکولی آن است که موجب کاهش تشکیل دوده و هیدروکربن‌های نسوخته در سیلندر می‌شود. بر خلاف گاز طبیعی فشرده (CNG) که به دلیل ماهیت گازی خود نیازمند جرقه قوی‌تر و دمای محفظه احتراق بالاتر است، متانول مایع در ترکیب با بنزین پایداری شعله مناسبی دارد.

سپهوند درباره کیفیت احتراق این ترکیب سوختی بیان داشت:

 

این سوخت حتی از CNG نیز بهتر می‌سوزد و میزان متانولی که در ترکیب استفاده می‌شود نیز درصد پایینی است و حدود نیم درصد است. اینکه گفته شود این ترکیب به خودرو آسیب می‌زند یا به قطعات خودرو صدمه وارد می‌کند، صحت ندارد و تا این میزان مشکلی ایجاد نمی‌کند.

 

عدد اکتان بالای متانول مانع از بروز پدیده ناک یا خودسوزی در پیشرانه‌های مجهز به توربوشارژر و ضریب تراکم بالا می‌شود. در غلظت ۰.۵ درصد، هیچ‌گونه کاهش توان خروجی یا افت گشتاور در نمودارهای عملکرد موتور رخ نخواهد داد.

 

سازگاری با اجزای پلیمری، لوله‌های انتقال و سوزن‌های انژکتور

 

یکی از دغدغه‌های اصلی مهندسان خودرو در مواجهه با سوخت‌های الکلی، پدیده واکنش شیمیایی با الاستومرها، درزگیرها و شیلنگ‌های لاستیکی است. الکل‌ها در غلظت‌های بالا تمایل به جذب رطوبت و افزایش خاصیت اسیدی دارند که می‌تواند منجر به خشک شدن کاسه‌نمدها، خرابی پمپ بنزین و خوردگی گالوانیکی در قطعات آلومینیومی شود.

با این حال، در غلظت ناچیز ۰.۵ درصد، خواص حل‌کنندگی متانول نسبت به هیدروکربن‌های سنگین کاملاً مهار می‌شود و پوشش‌های محافظتی موجود در سوزن‌های انژکتور و اورینگ‌های استاندارد پلیمری تخریب نمی‌گردند. بنابراین نگرانی‌ها از بابت نشت بنزین یا فرسودگی سریع مجاری سوخت در این بازه درصدی فاقد پشتوانه تجربی و فنی است.

 

پیامدهای فنی افزایش غلظت متانول فراتر از دامنه مجاز

 

اگرچه غلظت‌های جزئی مزایای مشخصی دارند، اما افزایش کنترل‌نشده متانول در فرآیند پالایشگاهی خطرات تکنیکی جدی به همراه دارد. متانول ارزش حرارتی کمتری نسبت به بنزین خالص دارد؛ به این معنا که با افزایش غلظت آن به بیش از حدود استاندارد، مصرف ویژه سوخت خودروها افزایش می‌یابد.

سپهوند با تاکید بر لزوم کنترل دقیق این فرایند در مراکز توزیع و پالایشگاه‌ها هشدار داد:

 

اگر متانول به مقدار قابل‌ توجه و خارج از استاندارد وارد بنزین شود، می‌تواند مشکل‌ساز باشد. در غلظت‌های نامناسب، ممکن است به عملکرد موتور، سیستم سوخت‌رسانی یا برخی قطعات آسیب بزند. اما صرف وجود مقدار بسیار کم، به معنی فاجعه یا خرابی فوری موتور نیست.

 

از جمله آسیب‌های غلظت‌های نامتعارف می‌توان به جدایش فازی (Phase Separation) در صورت نفوذ قطرات آب به باک، قفل گازی در فصول گرم سال به علت بالا رفتن فشار بخار رید (RVP)، و کاهش طول عمر مفید فیلترها و کاتالیزورها اشاره کرد. حفظ نسبت تاییدشده ۰.۵ درصد ضامن کارکرد پایدار سیستم بدون ورود به حاشیه ریسک‌های مکانیکی خواهد بود.

 

تاثیر متانول بر موتور خودرو

شرکت ملی پالایش و پخش فرآورده‌های نفتی اعلام کرده است استفاده از متانول در حد استاندارد، باعث آسیب به خودرو نمی‌شود. این شرکت تاکید کرده کیفیت بنزین تنها با بررسی یک ترکیب خاص مشخص نمی‌شود و عواملی مانند:

عدد اکتان

فشار بخار

میزان آب موجود در سوخت

پایداری اکسیداسیونی

میزان خورندگی

سایر مشخصات فنی

باید در ارزیابی کیفیت بنزین مورد توجه قرار گیرد.

تجربه جهانی استفاده از متانول

استفاده از ترکیبات الکلی در سوخت خودروها موضوع جدیدی در جهان نیست. کشورهایی مانند چین، آمریکا و برخی کشورهای اروپایی تجربه استفاده از سوخت‌های حاوی ترکیباتی مانند متانول و اتانول را دارند.

در چین حتی استانداردهایی مانند M15 با 15 درصد متانول نیز مورد استفاده قرار گرفته است؛ البته این سوخت‌ها با استانداردهای مشخص و برای خودروهای سازگار تولید می‌شوند.

نگرانی زیست‌محیطی درباره متانول

متانول ماده‌ای فرار است و در صورت انتشار مستقیم می‌تواند برای محیط زیست و سلامت انسان مضر باشد. با این حال، مسئولان صنعت نفت معتقدند استفاده کنترل‌شده از آن در ترکیب سوخت و مطابق استانداردها، با هدف بهبود احتراق و کاهش برخی آلاینده‌ها انجام می‌شود.

 

امیرمیثم نیک‌فر در گفت‌وگو با ایسنا، در پاسخ به مباحث مطرح‌شده طی روزهای اخیر درباره کاهش کیفیت بنزین و احتمال وجود متانول در آن، اظهار کرد: در شرایط کنونی کشور، باید اولویت‌ها را در نظر گرفت. همان‌طور که در حوزه آب، نخستین اولویت تامین آب شرب مردم است و پس از آن آب بخش صنعت، کشاورزی و محیط ‌زیست مطرح می‌شود، در حوزه سوخت نیز تامین بنزین مورد نیاز جامعه و حفظ جریان فعالیت‌های اقتصادی در اولویت قرار دارد.         

وی افزود: بنزین یکی از محرک‌های رشد اقتصادی محسوب می‌شود و در شرایطی که تامین آن در اولویت است، باید مسائل مربوط به کیفیت نیز با در نظر گرفتن واقعیت‌های موجود بررسی شود. در حال حاضر، میزان متانول موجود در بنزین، حدود شش برابر کمتر از حد استاندارد است.

این کارشناس حوزه انرژی با اشاره به کاربرد مواد افزاینده اکتان در تولید بنزین، گفت: در بسیاری از کشورهای جهان از اتانول و متانول برای افزایش عدد اکتان و بهبود کیفیت احتراق استفاده می‌شود. در برخی طرح‌های مفهومی نیز مسیر استفاده از سوخت‌های اتانولی مورد توجه قرار گرفته است؛ چراکه این سوخت می‌تواند در کاهش آلایندگی هوا مؤثر باشد.

استفاده از متانول برای افزایش اکتان، موضوع تازه‌ای نیست

نیک‌فر ادامه داد: مواد افزودنی مختلفی برای بهبود فرایند احتراق به بنزین افزوده می‌شود. استفاده از متانول نیز برای افزایش عدد اکتان، موضوع جدیدی نیست و در گذشته هم انجام می‌شده است. بنابراین، حساسیت ایجادشده درباره اضافه شدن متانول به بنزین، با توجه به میزان استفاده فعلی، بیش از حد است.

وی تاکید کرد: طبیعتاً استفاده از اتانول به جای متانول می‌تواند گزینه بهتری باشد و طرح‌هایی نیز در این زمینه وجود دارد، اما در شرایط فعلی کشور، حساسیت نسبت به میزان محدود متانول موجود در بنزین اهمیت چندانی ندارد؛ زیرا مقدار مصرف آن بسیار کمتر از استاندارد تعیین‌شده است.

این کارشناس حوزه انرژی در پاسخ به این پرسش که آیا استفاده از متانول در پالایشگاه‌ها و شبکه توزیع برای افزایش عدد اکتان از نظر فنی صحیح است؟ اظهار کرد: بله، از متانول برای افزایش عدد اکتان بنزین استفاده می‌شود.   

متانول موجود در بنزین، کیفیت سوخت را کاهش نمی‌دهد

نیک‌فر درباره تأثیر متانول بر کیفیت بنزین نیز گفت: میزان فعلی متانول، هیچ تاثیری در کاهش کیفیت بنزین ندارد؛ بلکه با افزایش عدد اکتان، به احتراق بهتر بنزین و بهینه‌تر شدن فرایند احتراق در خودروها کمک می‌کند.   

وی با بیان اینکه در صورت امکان، استفاده از اتانول می‌تواند جایگزین مناسب‌تری باشد، افزود: باید میان میزان محدود فعلی و درصدهای بالای افزودن متانول تفاوت قائل شد. اگر حدود ۱۵ درصد متانول به بنزین افزوده شود، این میزان قابل توجه است و ممکن است به خودروها آسیب وارد کند، اما میزان فعلی حدود نیم درصد است.     

نیک‌فر خاطرنشان کرد: در بسیاری از کشورها از جمله کشورهای اروپایی و آمریکا نیز از این مواد در بنزین استفاده می‌شود؛ بنابراین، موضوع مطرح‌شده در شرایط فعلی، مسئله‌ای حاد و نگران‌کننده نیست.