אחרי שקראתם על התוצאות הטרגיות של תדלוק המכונית בדלק לא נכון ועל מכוניות מתפוצצות [1], ודאי תהיתם איך בכלל מפיקים את הדלקים השונים ומה ההבדל ביניהם. לא? רק אני? אסביר בכל מקרה כי אתם כבר פה.

זוכרים שכתבנו על ההבדלים בין הדלקים השונים וסיפרנו מה יקרה אם נתדלק סולר במנוע בנזין או להיפך? [1] בטח שאלתם את עצמכם איך מייצרים סוגים שונים של דלק. כדי להבין את התהליך צריך ללכת אחורה, לתקופה הפרה־היסטורית. מקור הדלק הוא בנפט, כלומר בשרידים פרה־היסטוריים של צמחיית מים (זואופלנקטון ואצות) אשר שקעו בכמויות גדולות לתחתית ימים ואגמים. הם היו לחוצים תחת טונות של אדמה ללא אוויר (אנאירובי) בתנאי לחץ וטמפרטורה גבוהים, ובמשך מיליוני שנים עברו המשקעים הללו שינויים כימיים לפחמימנים (מורכבים מאטומי פחמן ומימן בלבד) במצב נוזלי וגזי. מילת הקסם היא 'פחמימנים', מכיוון שניתקל בה בהמשך הפוסט. הנפט הגולמי נשאב מבטן האדמה ומועבר להפקת דלק במפעל פטרוכימי. כך נקרא מתקן המפיק או מייצר מוצרים כימיים שמקורם בדלקים מאובנים שונים (נפט, גז טבעי או פחם). לפני שנתחיל בהסבר על הדלקים שלנו, חשוב להבהיר כי אם ראיתם מפעל פטרוכימי שנקרא בית זיקוק - זהו שקר מוחלט! מדוע? כי בפועל הנפט לא רק מזוקק אלא גם מזוכך, כלומר ישנם שני תהליכים שונים.

נתחיל בתהליך הזיקוק. הוא מורכב משלבים שונים, והשלב העיקרי בו נובע מפעולה פיזיקלית המנצלת את העובדה שלחומרים שונים יש נקודות רתיחה שונות (ככה בדיוק מזקקים אלכוהול, כי טמפרטורת האידוי של כוהל נמוכה ממים). לשם הפשטה, דמיינו שאתם מניחים סיר ובו נפט גולמי על הכיריים בבית. אם תשחקו בגובה הלהבה תקבלו דלקים שונים. מדוע זה מתרחש? כי ככל שיש יותר אטומי פחמן, נקודת הרתיחה גבוהה יותר [2]. דמיינו שהנפט הגולמי הוא בעצם מרק של כל מיני חומרים בעלי הרכב שונה, ולכן לכל חומר במרק הנפט יש נקודת רתיחה שונה. במפעל הפטרוכימי אין סיר המונח על הכיריים, ובמקומו יש מגדל גבוה שבו מתבצע חימום של הנפט הגולמי (Fractional Distillation) באמצעות להבה ענקית בתחתיתו. בעקבות החימום החומרים בעלי נקודת רתיחה הנמוכה עולים למעלה, והחומרים בעלי נקודת הרתיחה הגבוהה נשארים למטה. כך החומרים השונים מופרדים. לדוגמה, בגג המגדל, החלק הגבוה ביותר, מופק גז הבישול הביתי. דרך אגב, גם למשקעים שנשארים בסוף נמצא שימוש - מכינים מהם חומרים 'נחותים' כגון זפת ואספלט. במקרה של תקלה באחד השלבים מופעל מנגנון שהרחבנו עליו בפוסט על הלפיד [3].

עד כה דיברנו על זיקוק. כעת נעבור לזיכוך [4]. זהו למעשה שם כולל לכמה תהליכים שונים להשבחת הדלקים, כגון ערבוב מרכיבים שונים, שינויים כימיים וסילוק לכלוך. נרחיב לדוגמה על אחד התהליכים, המבוצע לחלק מהדלקים - ''פיצוח פחמימנים'' (Hydrocarbons Cracking). מדובר בתהליך כימי שבו 'שוברים' את שרשראות הפחמימנים של חומרים כבדים כגון מזוט או HVGO  (heavy vacuum gas oil) לקבלת פחמימנים קלים כדוגמת בנזין או סולר. התהליך מבוצע תוך שימוש בפצחנים (Crackers). ישנם שני סוגים של פיצוח: פיצוח תרמי ופיצוח קטליטי. הפיצוח התרמי מבוצע בכלי (רֵאַקְטוֹר) בלחץ ובטמפרטורות גבוהות. ניתן לדמות זאת לשימוש בסיר לחץ. הסוג השני נעזר גם בזָרָז (קָטָלִיזָטוֹר), ולכן הוא יעיל יותר (כי ניתן לבצע את התהליך בטמפרטורות נמוכות יותר).

תהליך חשוב נוסף נקרא "הדחת גופרית", ומטרתו שמירה על איכות הסביבה. בנפט גולמי יש הרבה גופרית שאנחנו לא מעוניינים שתהיה, מכיוון שגופרית היא חומר בעייתי. כמה בעייתי? היא יוצרת גשם חומצי [5]. אם תהליך "הדחת הגופרית" לא יבוצע, אזי תצא גופרית בגזי הפליטה של המנוע, תתבצע פעולה כימית עם תרכובות בעננים ורמת החומציות של הגשם שירד תהיה גבוהה - דבר שיגרום נזק רב לבעלי חיים, לסביבה ואף למבנים (קורוזיה במתכות).

לסולר מבוצע תהליך HDS (Sulfurization-De-Hydro), המבוסס על תגובה בין פחמימנים המכילים גופרית לבין מימן בטמפרטורות גבוהות, בלחצים גבוהים ובנוכחות זָרָז. רק כדי שתבינו את קנה המידה - סולר גולמי עשוי להכיל 2,000-14,000 חלקי גופרית למיליון (חל''מ), ואילו לאחר תהליך ההדחה נקבל ערך מרבי של 10 חל''מ בלבד.

מה עוד עושים בזיכוך? מוסיפים חומרים כימיים החיוניים לתכונות הדלק, כגון חומרים למניעת חלודה וקורוזיה ונוגדי התחמצנות. FUN FACT: הזיכוך כולל גם הוספת חומרי צבע וריח - כדי שנוכל להריח את הדלק במקרה של דליפה וכדי שלא נשתה אותו בטעות. בסוף כל התהליכים הללו מתקבלים תוצרים בדרגות זיקוק שונות שלהם תכונות שונות על פי השימוש המיועד. לדוגמה, דרגת זיקוק שונה תשמש לכלי רכב לעומת תדלוק מטוסים. הבדל נוסף הוא שבדלק מטוסים נוסיף חומרים להקטנת התלקחות ספונטנית, וחומרים הללו יהיו בעלי אוקטן גבוה יותר, בדרך כלל 100 (אוקטן מציין את עמידות הדלק בפני הצתה עצמית) כדי להשיג טמפרטורת הצתה גבוהה יותר.

הוותיקים מבינינו בטח זוכרים שפעם נמכר דלק שהכיל עופרת. למה זה היה נחוץ ומדוע זה הופסק? בתהליך הפקת הדלק בעבר נוספה עופרת כדי להעלות את האוקטן של הדלק. הבעיה הייתה שמלבד זיהום האוויר מפליטה של עופרת לסביבה, העופרת סתמה את הממיר הקטליטי, שנכנס לשימוש נרחב לפני כשלושים שנה [6]. הממיר הוא רכיב מיוחד המותקן ברכב ומיועד להקטנת זיהום האוויר. התהליך הכימי המתרחש בממיר מתבסס על זָרָז המפרק את התוצרים המזיקים של שריפת הדלק (תחמוצות חנקן וחד־תחמוצת הפחמן) לתוצרים ידידותיים יותר לסביבה (פחמן דו־חמצני, חנקן ואדי מים). לכן, הופסק השימוש בעופרת, וכיום העלאת האוקטן מתבצעת בבתי הזיקוק בדרכים אחרות.

עריכה: רגב צברי

__________________________

[1] טעויות בתדלוק ומכוניות מתפוצצות

[2]  הקשר בין פחמימנים לנק' רתיחה

[3] לפיד

[4] זיקוק נפט

[5] גשם חומצי

[6] ממיר קטליטי