مهندسی مکانیزاسیون و مديريت  

مقایسه خصوصیات فیزیکی و شيميايي متيل استر روغن سویا به عنوان بيوديزل با سوخت دیزل مرسوم در ايران (کد مقاله242)

حميد مشهدي ميغاني[1] ، مرتضي الماسي[2] ، حسين باخدا[3] ، مهدی محسنی‌فر[4]

چکیده

      در اين تحقيق خواص فيزيكي و شيميايي بيوديزل توليدي با سوخت ديزل رايج در كشور و تركيبات مختلف اين دو سوخت مورد مقايسه قرار گرفتند. بدين منظور متيل استر سويا از ترنس استريفيكاسيون روغن پالايش نشده سويا توسط الكل متيليك و در حضور متوكسيد سديم به عنوان كاتاليزور و در دماي 75 درجه سانتيگراد تهيه گرديد. سوخت هاي مورد آزمايش شامل سوخت ديزل مرسوم در ايران به عنوان سوخت مرجع و تركيبات متيل استرسويا توليدي بر مبناي حجمي 25، 50 ، 75 و 100% كه به ترتيب با نمادهاي B00،B25،B50، B75  و  B100ناميده مي شوند در نظر گرفته شدند. نتايج آزمايش هاي شاخص ستان، گرانروي، نقطه اشتعال و وزن مخصوص متيل استرخالص سويا را به ترتيب 8/60%،  5/31%،  8/56% و 4% بيشتر از سوخت ديزل نشان  مي دهد. ارزش حرارتي، مقدار گوگرد، ميزان خاكستر و نقطه ريزش متيل استر خالص سويا را به ترتيب 6/11% ،1/0 ،100%  و9 درجه سانتي گراد كمتر از سوخت ديزل مرسوم مي باشند. نتايج آزمون ها، تشابه سوخت  B25 را نسبت به B00 و در مواردي برتري آن را تأييد مي كند. بطوري كه آهنگ تغييرات خواص سوخت B25  به عنوان نزديك ترين سوخت به سوخت ديزل مرسوم روندي مشابه  B00 را داشته و در مورد ارزش حرارتي، گرانروي، وزن مخصوص و عدد اسيدي كاهش اندكي بترتيب به ميزان 1% ،66/3 % ،7 /0 و 3/1 برابر داشته است. نتايج آزمونهاي B50 ، B75 تأثير مقدار بيوديزل موجود در تركيب سوخت را مورد تأييد قرار مي دهند. بصورتي كه نقطه اشتعال و نقطه ابري شدن تركيبات داراي متيل استر سويا بيشتر از سوخت ديزل مرسوم مي باشد.

كليد واژه: بيوديزل، متيل استر سويا، ترنس استريفيكاسيون، خصوصيات سوخت

مقدمه

        در سالهاي اخير بدليل كاهش منابع سوختهاي فسيلي و مسائل زيست ‌محيطي و قابلیت تجدیدپذیری اينگونه از سوختها تحقيقات وسيعي در راستاي امکان استفاده از بیودیزل به جای سوخت دیزل انجام یافته است. بيوگاز، بيواتانول، بيوبنزين و بيوديزل از مهمترين اعضاي اين خانواده ازسوختها محسوب مي‌شوند. از آنجا كه قسمت اعظم آلاينده‌هايي نظير تركيبات نيتروژن، منواكسيد كربن، دي اكسيد کربن و ذرات جامد معلق از گاز خروجي اگزوز موتورهاي ديزلي ناشي مي‌شوند، لذا در ميان سوختهاي زيستي موجود، تحقيق در راستاي يافتن سوختن جايگزين و مناسب براي سوخت ديزل سهم وسيعي از تحقيقات را به خود اختصاص داده است[5]. از مهمترين دلايل انتخاب بيوديزل ها مي توان به تجديدپذيري، مقادير كمتر آلاينده هاي حاصل از احتراق، عدم نياز به تغييردر ساختار موتور اشاره كرد [7]. سویا در سال 1386 دارای سطح زير كشت 92000 هکتار در ايران بوده و 12% توليد دانه‌هاي روغني را شامل مي‌شود. دوره رشد كوتاه، امکان استفاده از آن به عنوان كشت دوم را ایجاد کرده و كاربردهاي صنعتي و خوراكي آن سبب شده است که تحقيقات گسترده‌ای در دنيا  بر روي استفاده از روغن آن بجای سوخت دیزل انجام گيرد.

چهار روش اصلي براي توليد و استفاده بيوديزل از روغنهاي نباتي شامل 1-استفاده مستقيم از روغن‌هاي گياهي به عنوان سوخت      2- ميكرو امولسيون 3- پيروليز 4- ترانس استريفيكاسيون روغنهاي گياهي مي باشند. روش استفاده مستقيم از روغنهاي گياهي به عنوان سوخت داراي مزايايي ازجمله راحتي در حمل ‌و‌ نقل، محتوي حرارتي مناسب، وجود منابع فراوان و تجديدپذيري آنها مي باشد. اما استفاده از اين مواد بدليل خورندگي بيش از حد قطعات متحرك بواسطه بالابودن ويسكوزيته ، نقص در سيستم احتراق موتور به واسطه آلاينده‌هاي موجود در روغن، آلودگي زودهنگام روغنهاي روان‌ساز، فراريت كم و پايين بودن ضريب اشتعال، فعاليت شيميايي هيدروكربن‌هاي غيراشباع، تشكيل رسوب كربن بر روي قطعات موتور و چسبندگي رينگهاي روغنبا معايبي همراه است ]3[. لذا استفاده مستقيم از اين مواد مناسب نبوده و نيازمند تغيير در خواص آنها است از رايج ترين روش در صنعت براي توليد سوخت از روغنهاي گياهي و چربي هاي حيواني ترانس استريفيكاسيون يا الكوليز است ]4[. ترانس استريفيكاسيون عبارت است از واكنش دادن يك روغن گياهي يا جربي حيواني با يك الكل براي توليد استر به عنوان بيوديزل و گليسرول مي باشد . بررسي آلاينده‌هاي حاصل از بيوديزل توليدي از روغنهاي پسماند نشان مي دهد كه با استفاده از بيوديزل خالص ميزان مونوکسید کربن 9/58 درصد كاهش، دی‌اکسید کربن 6/8 درصد، اکسید نیتروژن 5/37 درصد، دی‌اکسید گوگرد 7/57 درصد افزايش در دی‌اکسید نیتروژن ميزان 81 درصد روي داد ]6[.در تحقيقي كه در زمينه توليد بيوديزل از روغن دانه منداب و تركيبات مختلف متيل استر منداب شتري با سوخت ديزل مرسوم دريافتند با افزايش سهم متيل استر منداب شتري، نقطه اشتعال، ارزش حرارتي، شاخص ستان، نقطه ابري شدن، نقطه ريزش و ميزان گوگرد در جهت كارايي مناسب سوخت، كيفيت احتراق و همچنين پخش آلاينده‌ها بالاخص تركيبات گوگرد بهبود پيدا کرد ]1[. نتايج تحقيق انجام شده در مورد مقايسه تركيبات حاوي متيل استر كلزا و سوخت ديزل مرسوم در ايران انجام شده است نشان مي دهد اين تركيبات به واسطه بالاتر بودن عدد ستان و نقطه اشتعال به ترتيب به ميزان متوسط در سوختهاي حاوي متيل استر كلزا 81/4% و 5/49% نسبت به سوخت ديزل خالص افزایش نشان دادند و از نظر این خواص بر سوخت ديزل برتري داشتند. اين برتري از نظر كمتر بودن مقادير نقطه ريزش و ابري شدن و مقدار خاكستر نيز مشاهده شد ]2[.

مواد و روشها

      كليه مراحل استخراج و استريفيكاسيون و تجزيه در آزمايشگاه شيمي آلي مجتمع آزمايشگاهي دانشگاه آزاد اسلامي واحد علوم تحقيقات تهران و همچنين آزمونهاي تركيبات مختلف سوخت در آزمايشگاههاي واحد ارزيابي نفت خام پژوهشكده صنعت نفت تهران در سال 1386 انجام گرديد . متيل و اتيل استر روغنهاي گياهي ويژگيهاي رفتاري شبيه به سوخت ديزل دارند در نتيجه اين تحقيق در راستاي تهيه سوخت گياهي و تهيه متيل استر روغن سويا از روغن پالايش نشده بدليل كاهش هزينه هاي توليد و جلوگيري از بروز اثرات نامطلوب در راندمان توليد در حضور كاتاليزور متوكسيد سديم و همراه الكل متيليك استفاده گرديد . پس از تهيه متوكسيد سديم و تيتراسيون الكل و اختلاط الكل و سديم و واكنش با كاتاليزور و غير فعال نمودن آن و مرحله جداسازي اوليه و ثانويه نمونه براي تعيين خواص مختلف سوخت در آزمايشگاههاي پژوهشكده صنعت نفت تهران آزمايشهاي مشخصه هاي سوخت انجام گرديد. در انجام آزموناي سوخت از روشهاي استاندارد مورد تاييد و به شرح زير استفاده گرديد:

براي اندازه‌گيري چگالي از دستگاه چگالي‌متر ديجيتال تحت استاندارد D4052 متعلق به استانداردهاي انجمن آزمون و مواد آمريكا (ASTM) استفاده شد . روش کار بدين صورت بود كه حجم كوچكي در حدود 7/0 ميلي‌ليتر از نمونه را به دستگاه تزريق كرده و پس از برطرف شدن نوسانات در عدد ارائه شده بر روي مانيتور دستگاه كه نشانه كاليبره كردن اتوماتيك دستگاه بود، دانسيته نمونه به طور اتوماتيك محاسبه شد.

گرانروي سينماتيكي براساس زمان عبور حجم معيني از مايع در دماي ثابت 40 درجه سانتيگراد انداز‌ه‌گيري شد. براي اندازه‌گيري گرانروي سينماتيكي از دستگاه گرانروي‌سنج استوالد تحت استاندارد D446 استفاده شد. برای تعيين گرانروي سوخت از دستگاه حمام ويسكوزيته استفاده گرديد. روش آزمايش به اين صورت بود كه ابتدا حمام گرانروي را در دماي آزمايش 40 درجه سانتیگراد تنظيم كرده و با توجه به اطلاعات مربوط به ويسكوزيته تقريبي روغن نسبت به انتخاب به لوله ويسكومتر مناسب با گستره اندازه‌گيري مورد نظر اقدام شد. در اين صورت گرانروي براساس رابطه (1) بدست آمد. كه درآن:

(1)                                                       

V= گرانروي سينماتيكي (سانتيمتر استوك)                            C= ثابت كاليبره گرانروي‌سنج (ميليمتر بر مجذور ثانيه بر ثانيه)

T= متوسط زمان عبور نمونه (ثانيه)، مي باشند.

دماي نقطه اشتعال يكي از معيارهاي سنجش تمايل نمونه به تشكيل تركيب قابل اشتعال با هوا تحت شرايط كنترل شده آزمايشگاه مي‌باشد. نقطه اشتعال سوخت پايين‌ترين دمايي است كه در آن سوخت به اندازه كافي به بخار تبديل مي‌شود و با هوا يك مخلوط قابل اشتعال ايجاد مي‌كند بطوري كه با نزديك شدن شعله آتش به آن در يك لجظه مشتعل و سپس خاموش مي‌شود. این پارامتر از رابطه (2) محاسبه گردید. كه درآن:

(2)                                

C= نقطه اشتعال بدست آمده از آزمون (درجه سانتيگراد)            P= فشار هواي محل آزمايش (ميليمتر جيوه)

FP= نقطه اشتعال تصيح شده (درجه سانتيگراد)، مي باشند.

نقطه احتراق پايين‌ترين دمايي است كه در آن سوخت به اندازه‌ای بخار توليد كند كه با نزديك كردن شعله، مشتعل شود و اين اشتعال مدتي ادامه يابد. اين آزمايش به وسيله دستگاه پنسكي– مارتنز و به روش بسته انجام شد.

پايين‌ترين دمايي كه سوخت هنوز در آن بحالت سيال است را نقطه ريزش گويند. اين آزمون توسط دستگاه تعيين نقطه ريزش انجام گرديد. بدين صورت كه سرد كردن را پس از ظهور حالت مومي ملكولهاي سنگين ادامه داده تا تمام نمونه به حالت مومي و متبلور در‌آيد و ديگر سوخت جريان نيابد. دماي آستانه توقف جريان به عنوان نقطه ريزش درج گردید.

نقطه ابري شدن پایین‌ترین دمايي است كه در آن دما در سوخت مايع اولين ذرات كريستال و موم ظاهر مي‌شود. نمونه را در استوانه شيشه‌اي استانداردي به قطر خارجي 8/34-2/33 ميليمتر و ارتفاع 125-115 ميليمتر تا سطح علامت خورده استاندارد ريخته، سپس به منظور ايجاد شرايط همگن درمحلول، آن را به دماي 40 درجه سانتيگراد رساندیم. نمونه را حداقل 14 درجه سانتيگراد بالاي نقطه ابري شدن و پس از هم دما شدن با محيط در دستگاه سردكن قرار دادیم و در هر 3 درجه سانتيگراد كاهش، دماي نمونه كنترل و به محض رويت  اولين ذرات كريستال و مومي شكل، دماي نمونه بعنوان نقطه ابري شدن اعلام گردید.

اندازه گيري ميزان گوگرد به روش اشعه ايكس انجام شد. براي اين كار نمونه را در ظرف مخصوص دستگاه قرار داده و دستگاه بطور اتوماتيك در سه تكرار ميزان گوگرد را اندازه‌گيري نمود بطوريكه سرعت آناليز آن 1 تا 2 دقيقه در نمونه بود.

ارزش حرارتی شامل میزان انرژی آزاد شده از جرم مشخص ماده می‌باشد و به صورت خالص و یا ناخالص وجود دارد. در حالت خالص ماده تولیدی به حالت گاز و آب حاصل به صورت مایع می‌باشد ولی در حالت ناخالص آب حاصل نیز بخار می‌شود. اين آزمايش بوسيله دستگاه بمب كالري انجام شد. در اين روش ارزش حرارتي با سوختن حدود يك گرم از نمونه در بمب كالري‌متر در شرايط كنترل شده تعيين گردید. ارزش حرارتي بطور اتوماتيك از محاسبه دماي قبل، بعد و در حين احتراق و با در نظر گرفتن انتقال حرارت حاصل از سوخت با تصحيح مقدار گوگرد موجود در نمونه بدست آمد. ارزش حرارتي محاسبه شده توسط دستگاه بصورت ارزش حرارتي خالص بود و مي‌توان با توجه به رابطه (3) ارزش حرارتي ناخالص را محاسبه نمود كه درآن:

(3)                                            

Qn= ارزش حرارتي خالص در فشار ثابت و دماي 25 درجه سانتيگراد (مگاژول بركيلوگرم)

Qg= ارزش حرارتي ناخالص در حجم ثابت و دماي 25 درجه سانتيگراد (مگاژول بركيلوگرم)

H= درصد جرمي هيدروژن در نمونه، مي باشند.

اطلاع از محدوده تقطير سوختهاي مايع براي تعيين مقدار فراريت سوخت، عددستان و همچنين بررسي اثر سوخت بر كاهش غلظت روغن، ميزان انتشار دود، سهولت روشن شدن و نور كاربرد دارد . براي تعيين محدوده تقطير از استاندارد D86 در فشار اتمسفر استفاده شد. در اين روش 100 ميلي‌لیتر از نمونه در شرايط فشار اتمسفر تقطير شد. مشاهده منظم دما و حجم ميعان و حجم افت تقطير بسته به اطلاعات مورد نياز بطور اتوماتيك صورت گرفت. دماهاي ثبت شده را باید با توجه به فشار استاندارد اتمسفر طبق رابطه (4) تصحيح گردد كه درآن:

(4)                                         

tc= دماي ثبت شده (سانتيگراد)                                          Pk= فشار بارومتري موجود در زمان و مكان تست (كيلو پاسكال)

مي باشند.

شاخص ستان عددي است كه بيانگر درصد حجمي ستان و هپتا متیل ننان دريك سوخت مرجع می‌باشدكه همان خاصيت احتراق سوخت نمونه را دارد. اين شاخص تحت استاندارد D976 محاسبه مي‌شود. شاخص ستان بوسيله رابطه (5) محاسبه گردید. كه درآن:

                                       (5)                  = CI

CI= شاخص ستان سوخت                                               M= نقطه جوش (درجه فارنهايت) 

D= چگالي                                                                   B= متوسط نقطه جوش

مي باشند.

اندازه‌گيري ميزان اسيد موجود در يك نمونه بر مبناي اندازه‌گيري وزن ماده بازي لازم جهت خنثي كردن يك گرم نمونه مي‌باشد. عدد اسيدي برابر است با مقدار ميلي‌گرم هيدروكسيد پتاسيم مورد نياز براي تيتراسيون يك گرم از نمونه تا زمان خنثي شدن كامل نمونه. اين آزمايش بوسيله دستگاه تيتراسيون انجام گردید. بدين صورت كه وزن مشخصی از نمونه در مخلوطي از تولوئن و پروپانول و مقدار اندكي آب تيتر شد كه تيرانت واكنش، هيدروكسيد پتاسيم مي باشد.

خاكستر به اكسيدهاي به جا مانده پس از سوختن كامل مقدار مشخصي از سوخت گفته مي‌شود كه شامل ذرات جامد و ريز و تركيبات فلزي بوده و به صورت درصدی از وزن نمونه سوخته شده تعيين مي‌گردد. نمونه وزن شده را در بوته قرار داده و آن را در حرارت غيرمستقيم قرار داده تا زماني که تمام نمونه سوخته و فقط كربن و خاكستر باقي ماند. سپس پسماند كربني را در درون كوره 775 درجه سانتيگراد به مدت 1 تا 2 ساعت حرارت داده تا زماني كه فقط خاكستر در ظرف باقي ماند پس از سرد شدن، وزن مورد نظر با استفاده از رابطه (6) اندازه‌گيري شد كه در آن:

(6)                                                         

W’=وزن خاكستر باقي مانده (گرم)                                       w= وزن سوخت نمونه (گرم)                          

ASH= ميزان خاكستر (درصد)، مي باشند.

براي تعيين مقدار كربن باقيمانده به روش كنرادسون نمونه مورد آزمايش تا دماي 10 درجه حرارت داده تا زماني كه دود ظاهر شد و به تدريج حرارت را كم کرده تا 5% حرارت وارده باعث سوختن كربن نگردید. پس از اتمام، دود شعله را مانند اول طوري تنظيم نموده كه

فلز بوته سرخ رنگ  شود و هفت دقيقه پس از سرخ رنگ شدن  فلز تحتاني بوته فلزي بتوان كربن باقيمانده را پس از سرد شدن در دسيكاتور وزن كرد. میزان پسماند کربن طبق رابطه (7) بدست آمدكه درآن:

(7)                                                        = پسماند كربن

A=جرم نمونه )گرم(                                                        W= جرم پسماند كربن )گرم(

مي باشند.

بحث و نتیجه‌گیری

     نتایج کلیه آزمونها در جدول (1) نشان داده شده است. نتايج آزمونهاي وزن مخصوص سوختها افزايش اين مشخصه‌ها را براي  B100 نسبت به B00 درحدود 1/4% نشان داد. اين افزايش نسبت به سوخت ديزل مرسوم با ميزان سهم بيوديزل موجود در تركيب به طور مستقيم در ارتباط بوده و كارايي اين سوختها را كاهش مي‌دهد. دليل اين امر نيز وجود تركيبات سنگين با ملكولهاي پيچيده مي‌باشد. كمترين ميزان افزايش مشخصه مورد نظر براي B25 بدست آمده است كه به ميزان 7/0% نسبت به B00 افزايش نشان داد.  نتايج آزمونهاي گرانروي سوختها افزايش اين مشخصه‌ها را براي B100 نسبت به B00 در حدود 4/31% نشان داد. اين افزايش نسبت به سوخت ديزل مرسوم با ميزان درصد بيوديزل موجود در تركيب به طور مستقيم در ارتباط بود. دليل اين امر نيز حساسيت گرانروي به درجه حرارت و چسبندگي زياد به سبب وجود تركيبات سنگين با ملكولهاي پيچيده و بروز مشكلات در سيستم سوخت‌رساني مي‌باشد. اثر گرانروي زياد در كيفيت پودر كردن سوخت در هنگام پاشش انژكتور است، بطوري كه انژكتور قادر نمی‌باشد سوخت را براي تبخير و احتراق مناسب به قطره‌هاي كوچك تبديل كند. كمترين ميزان افزايش مشخصه مورد نظر براي B25 بدست آمده است كه به ميزان 66/3% نسبت به B00 افزايش نشان داد. اين حالت از نظر اقتصادي مناسب بوده بصورتي كه با اضافه نمودن درصد  مناسبي از بيوديزل به سوخت ديزل مرسوم، سوختي با خصوصياتي نزديك به سوخت ديزل مرسوم خواهیم داشت.  نتایج اندازه‌گیری نقطه اشتعال نشان داد که افزایش درصدهاي مختلف متيل استر روغن سویا در سوخت تركيبي باعث  افزايش نقطه اشتعال سوخت شد بطوري كه نقطه اشتعال B100 به ميزان قابل ملاحظه اي نسبت به B00 تا 3/2 برابر  افزايش داشت. كمترين ميزان افزايش مشخصه مورد نظر براي B25 بدست آمد كه به ميزان 2/1 برابر  نسبت به B00 افزايش نشان مي‌دهد. دليل اين امر وجود هيدروكربنهاي آليفاتيك با تعداد كربن كم بدون باندهاي دوگانه در سوخت ديزل مي‌باشد. اين خاصيت فراريت بالا و راحتي تبخير و اشتعال سريعتر باعث كمتر بودن نقطه اشتعال سوخت ديزل مرسوم نسبت به بيوديزل مي‌باشد.  اگر چه نقطه اشتعال به طور مستقيم در كيفيت كار موتور تاثير‌گذار نيست ولي از لحاظ احتياط هاي ايمني در حمل و نقل كردن و انباركردن سوختها داراي اهميت است.

نتايج اندازه گيري نقطه ابري شدن وريزش نمونه نشان داد که زياد شدن ميزان سهم متيل استر روغن سویا در سوخت تركيبي و كم شدن سهم سوخت ديزل مرسوم منجر به افزايش دماي نقطه ابري شدن و ريزش مي شود . نقطه ريزش و نقطه ابري شدن B100  نسبت به B00 بترتيب 4 و 3 برابر افزايش نشان مي دهد . اين افزايش براي  B25 نسبت به  B00بترتيب 2 و 5/1 برابر مي باشد . دليل اين امر قرار گرفتن ملكولهاي گليسرين آزاد در بين ملكولهاي سوخت و ممانعت از تشكيل تركيبات مومي شكل بوده كه موجب پايين آمدن نقطه ابري شدن و ريزش مي گردد كه اين عوامل نقش مهمي در بهبود عملكرد موتور و شرايط نگهداري دارد. نتايج حاصل ازاندازه گيري ميزان گوگرد نشان داد که درصد گوگرد موجود در سوخت متيل استر روغن سویای خالص به مقدار چشمگيري نسبت به سوخت ديزل مرسوم كمتر بود. بطور كلي نسبت ميزان گوگرد  B100نسبت به B00  در حدود 1/0  مي باشد. در نفت خام تركيبات گوگرد به صورت محلول وجود دارد ولي بخش بيشتر گوگرد در مراحل پالايش جدا مي شود . وجود گوگرد درسوخت نا مطلوب است. اكسيد هاي گوگرد كه در مدت احتراق تشكيل مي شوند مي توانند به اسيد تبديل شوند و سبب خوردگي تدريجي اجزاي موتور و فرسايش رينگها و بوش سيلندرها را شتاب بخشند و نيز از نقطه نظر تاثيرات  زيست محيطي نامطلوب مي باشند . بطور كلي اين كاهش برتري استفاده از سوختهاي گياهي يا تركيبات آنها را نشان مي دهد. 

نتايج اندازه‌گيري ارزش حرارتي نشان داد که ارزش حرارتي سوختهاي بيوديزل از سوختهاي فسيلي كمتر است. ارزش حرارتي   B100 در حدود 6/11% كمتر از B00 بوده و كمترين ميزان كاهش مربوط به نسبت بين ارزش حرارتي B25  و  B00بوده كه ارزش حرارتي B25 در حدود 1% كمتر از B00  بود. دليل کاهش ارزش حرارتی افزايش جرم ملكولي در راستاي افزايش طول زنجيره  كربن، وجود باندهاي دوگانه بين اتمهاي كربن و حضور اكسيژن در ساختمان ملكولي اين تركيبات باعث پايداري آنها در شرايط احتراق شده و اين امر باعث كاهش ارزش حرارتي سوختها  نسبت به سوختهاي فسيلي كه داراي ساختمان ساده‌تري هستند مي‌شود.

  نتايج اندازه‌گيري محدوده تقطير نشان داد که با افزايش سهم متيل استر سويا در سوخت تركيبي محدوده تقطير افزايش یافت. افزايش متوسط 6/9% ميانگين دماي تقطير   B100نسبت به  B00دليل برتري براي بيوديزلها محسوب و ضريب ايمني نگهداري اين مواد را بالا مي‌برد. دليل افزايش محدوده تقطير، افزايش متوسط طول زنجيرهH-C   سوخت بيوديزل و افزايش جرم ملكولي سوخت مي‌باشد .

نتايج آزمون شاخص ستان نشان داد که شاخص ستان روغن سویای خالص برابر4/80  بود كه افزايشي معادل 34%  در B100 نسبت به  B00 را نشان داد. دليل اين افزايش اين بود كه عدد ستان با افزايش درصد استر با يك رابطه صعودي غيرخطي افزايش پيدا مي كند كه دليل اين امر را وجود گليسرين آزاد و ملكولهاي با طول زنجيره هاي بلند كربن در ساختمان بيوديزل كه قابليت صابوني شدن در مراحل تهيه را نداشته‌اند، دانست. تركيبات مذكور قابليت احتراق و تركيب كمي داشته و باعث افزايش عدد ستان مي‌شود. بيشتر بودن عدد ستان بيوديزلها باعث افزايش كيفيت احتراق و مزيت عمده براي بيوديزلها به شمار مي‌رود.

جدول 1: مقايسه خصوصيات متيل استرسويا وتركيبات مختلف آن با سوخت ديزل مرسوم درايران

نتايج اندازه گيري عدد اسيدي نشان داد که اسيديته تركيبات حاوي متيل استر سويا بيشتر از سوخت ديزل بودند که در B100 نسبت به B00  افزايش اسيديته اي معادل 5/2 برابر مشاهده گردید. كمترين ميزان افزايش مربوط به نسبت بين اسيديته B25 و  B00 بوده كه اسيديته B25، 3/1 برابر بيشتر از B00  بود كه دليل اين امر حضور اسيد‌هاي چرب آزاد در اين سوختها و مقدار كمي اسيد باقيمانده از مرحله خنثي‌سازي به هنگام تهيه سوخت مي‌باشد.

نتايج تعيين درصد كربن و خاكستر نمونه نشان داد که درصد خاكستر تركيبات حاوي متيل استر سويا كمتر از سوخت ديزل بود. بيشترين تفاوت مربوط به سوخت B100 نسبت به B00 بود كه كاهش 50% ایجاد نمود. اين  ميزان كاهش در افزايش عمر سيستم احتراق نقش بسزايي دارد زيرا خاكستر حاوي رسوبات معدني و اكسيد‌هاي فلزي حل شده در سوخت است كه مقدار زياد آن در سوختهاي مايع موجبات فرسودگي قسمتهاي متحرك سيستم احتراق را فراهم مي‌سازد . كربن اندازه گيري شده در حدود 019/0 درصد وزني متيل استر سويا بوده كه نسبت به B00 در حدود 31 % كاهش داشته است. نتايج آزمون ميزان آب ميزان آب درنمونه سوخت متيل استر سويابرابر 04/0 % قسمت در ميليون اندازه گيري شده است . دليل ميزان آب بيشتر در نمونه سوختهاي بيوديزل نحوه استخراج و منشاء اين سوخت ها است .

تشکر وقدردانی

بدينوسيله  از زحمات آقاي مهندس سيد محمد جواد افضلي كارشناس محترم مركزتحقيقات كشاورزي و منابع طبيعي خوزستان و كليه مسئولين و پرسنل مجتمع آزمايشگاهي واحد علوم و تحقيقات تهران و پژوهشگاه صنعت نفت تهران سپاسگذاري مي گردد.

منابع

1- باخدا، ح. 1382 . امكان استفاده از روغن منداب شتري به عنوان سوخت جايگزين و معرفي تكنولوژي توليد آن، پايان نامه كارشناسي ارشد، واحد علوم و تحقيقات دانشگاه آزاد اسلامي تهران

2- مشهدي ميغاني، ح. 1381 . تحقيق درباره بكارگيري متيل استر روغن كلزا به عنوان سوخت  در موتور اشتعال تراكمي كم دور رساله دكتري، واحد علوم و تحقيقات دانشگاه آزاد اسلامي تهران

3. Auld, D. L., Betties, B. L.  and Peterson, C. L. 1999. Production and fuel characteristics of vegetable oils from oilseed crops in the Pacific Northwest. Proceeding of the international conference on plant and vegetable oils as fuel. ASAE, St. Joseph MI .Pages 92-97. 

4. Bondioli, P. Mariani, C. and Sala, M. 2001. Vegetable oil derivatives as diesel fuel substitutes.       Analytical aspects. Determination of methanol. JAOCS, 64(6):133-141.

5. Caruana, C. M. 2000 .Pollution control drives new interest in biodiesel. Chemical engineering       process.Vol. (84):14–18.

6. Dorado, j. 2003 . Emission evaluation of soybean derived biodiesel fuel. Southwest research institute study sponsored by the department of energy and university of Idaho. Presented at DOE biodiesel emission testing meeting, WA.

7. Zanchi, M. 1998. Development of experiments with vegetable oils as a diesel substitute. Applied engineering in agriculture, 9(9):103-117.