1. BİLEŞİMİ VE ÖZELLİKLERİ
1.1. Bileşimi
Uçak benzini avgaz sadece hidrokarbonlar karışımıdır;
alkoller ve eterler gibi oksijen içeren bileşikler bulunmaz. Şartname testleri
ve değerleri, özellikle de anti-vuruntu ve uçuculuk gereksinimleri avgazın
içerdiği hidrokarbonları sınırlar.
Parafinler avgazın ana bileşenleridir; izoparafinler yakıtın
özelliklerinde olumlu etkiler yapar, bütan dışındaki normal parafinler yakıtın
özelliklerinde olumsuz etki yaparlar.
Aromatik hidrokarbonlar yakıtın anti-vuruntu özelliklerini
artırmaları yönünden olumlu bileşiklerdir, fakat düşük-sıcaklık akışkanlık
özelliğini olumsuz yönde etkiler. Monoaromatiklerin miktarı distilasyon
değerleriyle sınırlandırılmıştır; toluen avgazdaki tek aromatik hidrokarbondur.
Naftenler çok düşük konsantrasyonlarda (<%1) bulunur,
genel olarak yakıt özellikleri üzerinde herhangi bir etkileri olmaz. Avgazda
olefinler yoktur veya eser miktarlardadır. Üretim zinciri nedeniyle avgaz
sadece eser miktarlarda heteroatomlu bileşikler içerir.
Şartnamelerdeki buhar basıncı ve distilasyon değerleri
yakıttaki bileşenlerin kaynama noktalarını, dolayısıyla molekül ağırlıklarını
ve hidrokarbonların karbon sayılarını sınırlandırır. Şekil-1’de görüldüğü
gibi karbon sayıları dörtten ona kadar değişir; sekiz karbonlu bileşikler en
çok bulunan hidrokarbonlardır.
Şekil-1: Tipik bir uçak benzini karbon sayısı dağılımı
1.2. Özellikleri
Halen geçerli olan ASTM D 910 avgaz şartnamesi üç farklı
oktan sayısında uçak benzinini kapsar; 80, 100, 100 LL; bunların üçü de oktan
sayısı yükseltici kurşun bilekleri içerirler, farklılığın kolay algılanması
için değişik renklere boyanmışlardır (Tablo-1). Yeni bir avgaz türü olan ve
ASTM tarafından henüz kabul edilen ve standartlaştırılan 82 oktanlı uçak
benzininde kurşun bileşikleri bulunmaz (Tablo-2).
Alevlenme Noktası
Alevlenme noktası, bir sıvının üstündeki buharının yakıcı
bir kaynakla temas ettiğinde alevlendiği en düşük sıcaklıktır. Alevlenme
noktası sıcaklığında sıvıdan buharlaşmış olan kısım, alevlenebilmek için
yeterli gaz-hava karışımı oranına ulaşmıştır. Alevlenme noktası tayini testin
yapıldığı koşullara bağlıdır; bu standartlar test metoduyla tanımlanır. Avgazın
alevlenme noktası –40ºC (–40ºF) dolayındadır, kalite kontrol testlerinde
bulunmaz.
Tablo-1: ASTM D 910 – Standart Avgaz
Şartnamesi
Şartnamesi
Dereceler
|
||||
Özellik
|
80
|
100
|
100LL
|
Test ASTM
|
Renk
|
kırmızı
|
yeşil
|
mavi
|
D 2392
|
Yoğunluk, 15 0C,
g/cm3.
|
kayıt
|
D 1298, 4052
|
||
Buhar Basıncı, 38 0C,
kPa
|
38.0-49.9
|
D 323, 5190
|
||
Donma noktası, 0C, maks.
|
-58
|
D 2386
|
||
Distilasyon, % hac., 0C, maks.
|
D 86
|
|||
KN
|
kayıt
|
|||
10 toplanan, maks.
|
75
|
|||
40 toplanan, min.
|
75
|
|||
50 toplanan, maks.
|
105
|
|||
90 toplanan, maks
|
90
|
|||
SKN, 0C, maks.
|
170
|
|||
%10 + %50 0C, min.
|
135
|
|||
verim, % hac.
|
97
|
|||
kalıntı, ml. maks.
|
1.5
|
|||
kayıp, ml. maks.
|
1.5
|
|||
Isı Değeri,
MJ/kg, min.
|
43.5
|
D 4529, 3338
|
||
Oktan sayısı, motor metot, min.
|
80.0
|
99.5
|
99.5
|
D 2700
|
Süperşarj metot
Oktan sayısı, min.
Performans sayısı, min.
|
87.0
|
130.0
|
130.0
|
D 909
|
Tetra etil
lead konsantrasyonu
|
D 3341, 5059
|
|||
mL TEL/L, maks.
|
0.13
|
1.06
|
0.53
|
|
Pb/L, maks.
|
0.14
|
1.12
|
0.56
|
|
Oksidas. stabilitesi,
mg/100 mL
|
D 873
|
|||
Potansiyel gum, maks
|
6
|
|||
Kurşun çökeltisi, maks
|
3
|
|||
Korozyon, Cu, 2sa.
100 0C
|
maks. No. 1
|
D 130
|
||
Su reaksiyonu,
hac., mL, maks.
|
±
2
|
D 1094
|
||
Sülfür, % ağ.
maks.
|
0.05
|
D 2386
|
||
Boya, Mavi,
mg/L, maks.
|
0.2
|
2.7
|
2.7
|
|
Sarı, mg/L, maks.
|
yok
|
2.8
|
yok
|
|
Kırmızı, mg/L,
maks.
|
2.3
|
yok
|
yok
|
|
Tablo-2: ASTM D 6227, 82 Oktanlı Kurşunsuz
Uçak Benzini Şartnamesi
Uçak Benzini Şartnamesi
Özellik
|
Avgaz 82
|
ASTM test metodu
|
Renk
|
eflatun
|
D 2392
|
Buhar basıncı, kPa
|
38-62
|
D 4953, 5190-91, 5482
|
Donma noktası, 0C, maks.
|
-58
|
D 2386
|
Distilasyon, 0C, % (hac.) buharlaşan
|
D 86
|
|
%10 maks.
|
70
|
|
%50
|
66-121
|
|
%90 maks.
|
190
|
|
Son nokta, maks.
|
225
|
|
Oktan sayısı, motor metot, min.
|
82.0
|
D 2700
|
Akışkanlık: Diğer sıvılarda olduğu dibi avgaz da yeteri kadar soğutulduğunda donmaya başlar. Avgaz çok sayıda hidrokarbonlar karışımıdır ve her hidrokarbonun kendine özgü donma noktası olduğundan yaktın katılaşması tek bir sıcaklıkta değil, sıcaklık azalırken önce donma noktası en yüksek olan hidrokarbondan başlayarak kademe kademe ilerler. Böylece homojen bir sıvı halindeki yakıt, azalan sıcaklıkla önce az miktarda waks kristalleri içeren sıvıya, sonra çok miktarlarda kristaller içeren sıvıya ve çok düşük sıcaklıklarda da katı hidrokarbon bloklarına benzer bir hale gelir.
Avgaz, uçak hem yükseklerde ve hem de yerdeyken düşük
sıcaklıklardadır; dolayısıyla yakıtın düşük sıcaklıklardaki akışkanlığını
koruması ve sürdürmesi gerekir. Yükseklerdeki hava sıcaklıkları mevsimlere ve
bölgelere göre değişir. 3000 metredeki en düşük ortalama sıcaklık –25ºC
(–13ºF), 6000 metrede –42ºC (–44ºF) dolayındadır. Benzinde bulunan düşük
molekül ağırlıklı ve düşük donma noktalı hidrokarbonlar bu sıcaklıklarda
kristallenmezler, fakat molekül ağırlıkları arttıkça hidrokarbon bileşiklerin
kristallenme sıcaklıkları da yükselir. Avgazda böyle bir olasılıkla
karşılaşmamak için şartnamede donma noktası değeri en fazla –58ºC (–72ºF). ile sınırlandırılmıştır.
Buzlanma Noktası
Karbüratör Buzlanması: Buharlaşan bir sıvı, herhangi
bir ısı kaynağı yoksa, etrafından ısı alarak çevresini soğutur. Karbüratör
buzlanması, giren havanın sıcaklığının suyun donma sıcaklığının altına
düşürülmesiyle gerçekleşen bir olaydır. Havanın sıcaklığı iki nedenle düşer;
birincisi avgazın buharlaşmasıyla, diğeri havanın karbüratör venturisinden
geçerken olan genleşmeyle. Bazı koşullarda,özellikle giriş havasının 4ºC ve
15ºC (25ºF ve 60ºF) arasında olduğunda ve yüksek nem bulunduğunda venturide ve
trotıl valfinde buzlanma oluşur. Yakıtın buzlanma eğilimi uçuculuğuyla paralel
olarak artar; çünkü karbüratörde buharlaşan kısım giriş manifoldundakinden daha
fazla olur. Bazı motorlarda bu sorun giriş havasının veya karbüratör
venturisinin ısıtılmasıyla çözülür.
Buhar Basıncı
Uçuculuk: Uçuculuk, bir yakıtın buharlaşma
eğilimidir. Avgazın uçuculuğu buhar basıncı ve distilasyon profiliyle
açıklanır; daha uçucu olan yakıtı buhar basıncı daha yüksektir ve daha düşük
sıcaklıklarda distillenir.
Motorlarda, yakıtın silindirlere gönderilmesi için iki temel
sistem vardır; karbürasyon ve yakıt injeksiyonu. Birincide yakıt ve havanın
karıştırılması karbüratörde başlar ve giriş manifoldunda tam karışma olur,
sonra bu karışım silindirlere emilir. Yakıt injeksiyon sisteminde ise yakıt,
her silindirin üstündeki giriş manifolduna injekte edilir; bu sırada giriş
manifoldundan çekilen hava ile beraber, karışarak silindire girer, ve tam
karışma silindirin emme-sıkıştırma strokunda sırasında tamamlanır.
İlk uçak motorları karbürasyon sistemiyle çalıştıklarından
avgazın uçuculuk şartnameleri karbüratörlü motor gereksinimlerine göre
geliştirildi. Yakıt injeksiyonlu motorlarda kullanılan yakıtlar için de,
yakıtın uçuculuğu fazla önemli olmadığından aynı şartnameler geçerlidir.
Yakıt-Kaynaması (Kaynama Kaybı): Bir sıvı, kendi
buhar basıncı bulunduğu yerdeki atmosfer basıncına eşit olduğunda kaynamaya
başlar. Yükseklere çıkıldıkça atmosfer basıncı azalır, dolayısıyla sıvını
kaynama noktası da buna paralel olarak düşer. Örneğin, deniz seviyesinden 3000
metre (~10000 feet) yükseklikte basınç 1x0.69 atmosfer, 6000 metrede 1x0.46
atmosferdir.
Yüksekliğin artmasının ikinci bir etkisi atmosfer
sıcaklığının azalmasıdır; sıcaklığın azalması da basıncın düşmesine yol açar.
Yakıt tanklarının atmosfere açık havalandırma çıkışları olduğundan uçağın bulunduğu
yüksekliklerde yakıt tankı ile çevre basıncı eşanlı olarak dengelenir, ancak
tanktaki yakıtın ortam koşullarının gerektirdiği sıcaklığa kadar soğuması zaman
alır.
Deniz seviyesinden kalkan bir uçağın tankındaki yakıt,
örneğin 38ºC (100ºF) ise, uçak hızla 6000 metreye yükseldiğinde atmosfer
basıncı düşer, fakat yakıt hemen gerektiği kadar soğumaya zaman
bulamayacağından buhar basıncı hala yüksektir ve kaynamaya başlar. Yakıt
kaynadığında önce içindeki kolay buharlaşan bileşikler buharlaşır; bu hafif bileşiklerin
ayrılması kalan yakıtın bileşiminin değişmesine ve buhar basıncının düşmesine
neden olur. Ayrıca tankta kalan yakıtın buharlaşmadan dolayı sıcaklığı da
düşer.
Buhar basıncının ve sıcaklığın düşmesi yakıt-kaynamasıyla
olan kayıpları % birkaç gibi en az düzeye indirir.
Distilasyon
Avgaz, kaynama noktaları farklı çok sayıda hidrokarbon
bileşiklerin karışımı olduğundan geniş bir sıcaklık aralığında kaynar.
Distilasyon profili ASTM D 86 standart testine uygun olarak yapılır; 100 ml
örneğin buharlaştırılıp tekrara yoğunlaştırılmasıyla %5, 10, 20, 30, ..hacim
fraksiyonlarının toplandığı sıcaklıklar saptanarak sıcaklık-hacim eğrisi, yani
distilasyon profili elde edilir. Uçuculuğu yüksek olan bir yakıt motorun
çalışmasını kolaylaştırır, ancak buhar tıkanması, buzlanma ve yakıt-kaynaması
gibi sorunları artırır. Sorunları minimuma indirmek için avgazın uçuculuk
özelliklerini dengelemek gerekir. Şekil-2‘de tipik bir avgaz örneğinin
distilasyon profili verilmiştir.
Şekil-2: Avgaz ASTM D 86 distilasyon eğrisi
Motorun Soğuk Çalışması: Sıvılar ve katılar değil sadece gazlar yanar. Bu tanıma göre bir yakıtın, yani buharlarının yanması için yakıtın atmosferde veya bir motorun silindirinde olması fark etmez. Motor soğukken silindirlerin içi de soğuktur, dolayısıyla soğuk motorun kolay çalışması için yakıtın kolay buharlaşması, yeteri kadar uçucu bileşenler içermesi gerekir. Çevre sıcaklığı ne kadar düşükse kullanılan yakıtın uçuculuğunun da o derecede yüksek olması gerekir. Başka bir yöntem de motorun yardımcı donanımlarla ısıtılmasıdır.
Motorun Düzenli Çalışması: Bir motorun düzenli
çalışması için yakıt-hava karışımının tüm silindirler arasında aynı seviyede
(eşit) dağıtılması gerekir. Eşit-karışım dağıtımı yakıt injeksiyonlu motorların
dizaynlarında vardır, ancak karbüratörlü motorlarda benzer bir durum yoktur.
Her iki tip motorlarda da kullanılan yakıtın uçuculuğu, yanmadan önce yeteri
kadar buharlaşıp hava ile karışması için belirli değerlerin üstünde olmalıdır.
Karbüratörlü bir motorda kullanılan yakıtın uçuculuğu
yeterli olmadığında, motor geometrisine bağlı olarak bazı silindirler farklı
karışımlar emer; örneğin bir silindir sıvı yakıt, yakıt buharı ve hava karışımı
emerken, bir diğeri az yakıt buharı ve hava karışımı çekebilir. Ayrıca avgazda
bulunan anti-vuruntu katkı maddesi kurşun tetraetil bileşiği yakıttan daha az
uçucu olduğundan sıvı yakıt içindeki konsantrasyonu daha yüksektir.
Silindirler arasında yakıt ve anti-vuruntu katkı maddesinin
eşit olarak dağıtılmaması morun düzensiz çalışmasına ve ekonomik olmamasına,
motor vuruntusu, dolayısıyla silindirlerin hasarlanmasına sebep olur. Yakıt
damlacıkları silindirler duvarlarına ulaşırsa oradaki yağlama filmi bozulur,
piston sekmanları ve silindir duvarları aşınmaya başlar.
Buhar Tıkanması: Yakıt sisteminin herhangi bir
yerinde (yakıt pompası, yakıt borusu, karbüratör veya yakıt enjektörü) aşırı
miktarda benzin buharının toplanması halinde buhar tıkanması oluşur, motora
yakıt ikmali azalır veya durur. Yeterli yakıt ikmali olmaması yakıt-hava
karışımındaki yakıt buharlarının azalmasına, dolayısıyla güç kaybı, vuruntu ve
geri-yanmaya sebep olur. Yakıt ikmalinin tamamen kesilmesi halinde ise motor
durur, yakıt sistemi soğuyarak buharın yoğunlaşmasına kadar da tekrar çalışmaz.
Avgazın buhar tıkanma eğilimi uçuculuğunun artmasıyla artar;
yakıtın aşırı ısınması buhar tıkanmasının temel nedenidir. Uçak motoru
yükseklerde birbirine zıt iki önemli etki altındadır.
Birincisi yüksekliğin artmasıyla düşen çevre sıcaklığıdır;
bu durum yakıt sisteminin soğumasını sağladığından olumlu bir etkidir. Diğeri
çevre basıncının düşmesidir ki düşük basınç yakıtın gereğinden fazla
buharlaşmasına neden olur. Uçak motorunun yakıt sistemi dizaynı tüm etkenler
dikkate alınarak yapılır.
Isı Değeri
Uçak piston motoru yakıtın kimyasal enerjisini mekanik
enerjiye dönüştürerek güç üretir; enerji içeriği (veya yanma ısısı), belirli
bir miktar yakıtın kontrollü koşullarda yakıldığı zaman açığa çıkan ısıdır.
Çıkan ısının miktarı yanma sırasında oluşan suyun buhar halinde kalması veya
sıvılaşmasına bağlı olarak değişir. Su yoğunlaşarak sıvı hale geçerse kendi
buharlaşma ısısını sisteme verir. Bu halde sistemin ısı enerjisi daha yüksek
olur; buna “kaba (gross) ısı değeri”
denir. Reaksiyon suyunun buhar halinde kalması durumunda
“net ısı değeri”, suyun buharlaşma ısısı kadar daha düşük olur. Motordan çıkan
eksozda su buhar halinde olduğundan yakıtların ısı değerleri kıyaslanırken net
ısı değerleri dikkate alınır.
Enerji içeriği yakıtın bileşimindeki hidrokarbonların tür ve
miktarlarına bağlıdır; bileşimin değişmesiyle yakıtın vereceği enerji miktarı
da değişir. Ancak uçak yakıtları çok kritik yakıtlardır ve avgaz şartnameleri
yakıtın bileşimini çok sıkı bir şekilde kontrol altına aldığından enerji
içeriği değişmez veya sadece %birkaç kadar değişebilir.
Oktan Sayısı
Bir motorun vuruntusuz, düzenli ve güvenilir çalışması için
yakıtın silindirlerde yanarken vuruntuya karşı dirençli olması gerekir. Bu
özellik avgazda iki parametreyle tanımlanır; oktan sayısı ve performans sayısı.
Oktan sayısı ve performans sayısı yakıtın laboratuvarda iki
ayrı test motorunda yapılan anti-vuruntu testlerine göre saptanır. Bunlardan
biri ASTM D 2700 metoduna göre ile elde edilen MON (motor oktan sayısı)
değeridir; düşük yakıt-hava oranıyla (buna zayıf-karışım denir) çalışılır ve
motorun uçuş sırasındaki performansını tanımlar (Bak. Bölüm Benzin). Diğer test
ASTM D 909 standart test metoduna göre yapılır ve uçağın kalkış ve inişlerdeki
performansını belirler; kalkış ve inişlerde
daha çok güce, dolayısıyla daha fazla enerjiye ve yakıta ihtiyacı olması
nedeniyle test bir süperşarj test motorunda yüksek yakıt-hava oranı
(zengin-karışım) ile yapılır.
Oktan sayısı skalası iki saf referans yakıta göre
hazırlanmıştır; normal heptan (oktan sayısı 0) ve izooktan
(2,2,4-trimetilpentan, oktan sayısı 100). Bu iki bileşiğin karışımının oktan
sayısı, karışımın içerdiği izooktanın hacim yüzdesine eşittir. Oktan sayısı
denildiğinde 100 (saf izooktan) ve daha düşük oktan sayısı değerleri ifade
edilir.
Performans sayısı, oktan sayısının 100’ün üstünde olduğu
karışımlar veya yakıtlar için kullanılır. Skalada izooktan 100 değerindedir,
daha yüksek değerler izooktan +
tetraetil kurşun bileşiği karışımlarıyla sağlanır.
Süperşarj Oktan Sayısı (ASTM D 909): Bu yöntemde
süperşarj, tek silindirli bir test motoru kullanılır; motorun çalışma hızı,
sıkıştırma oranı, hava sıcaklığı ve kıvılcım çakma zamanı sabit, giriş
manifoldu hava basıncı ve yakıt-hava oranı değişkendir. Motor bir dinamometreye
bağlıdır ve yakıt-hava oranları (düşükten yüksek yakıt-hava oranlarına)
değiştirilerek oluşan en hafif şiddetteki vuruntularda motor gücü ölçülür.
Dinamometre krank şaftı döndüren net işi ölçer ve krank şaft
üzerinde yapılan iş “net iş”’tir. Brüt iş yanma gazlarının genleşmesiyle piston
üzerinde yapılan işi tanımlar ve net işten daha büyük bir değerdir. Brüt ve net
işler arasındaki fark, yakıtın kalitesine bağlı olmayan ve motordan ve mekanik
koşullarından kaynaklanan “kayıp iş”tir. Kayıp iş gazları silindir içine ve
dışına pompalamak ve motordaki sürtünmeleri yenmek için harcanan işi gösterir.
Pratikte net iş ölçülür, sonra yakıt alışı kesilir, kayıp iş ölçülür ve bu değerlerden
brüt iş hesaplanır.
- Bürüt
iş = net iş + kayıp iş
(Şekil-3)
Test motoru aynı standart çalışma koşullarında önce, (avgazın oktan sayısı ve performans sayısı değerlerini de kapsayan) iki farklı referans yakıt serisiyle çalıştırılır, elde edilen değerlerle “iş ve yakıt-hava” eğrileri çizilir. Test edilen yakıtın “zengin-karışım süperşarj derecesi”, referans yakıtların eğrileri arasındaki interpolasyonla belirlenir. İnterpolasyonun yapıldığı yakıt-hava oranı, referans yakıtın en düşük vuruntu yaptığı ve en yüksek güç çıkışının elde edildiği yakıt-hava oranıdır.
Şekil-3: ASTM D 909 testinin bürüt iş-yakıt/hava eğrisi
Referans yakıtlar motor oktan sayısı testinde (ASTM D 2700) kullanılanlarla aynıdır. Birinci referans yakıt serisi değişik hacim oranlarında n-heptan ve izooktan karışımlarıdır. Test edilen yakıtın bu referans yakıt grubuyla elde edilen eğriden saptanan süperşarj derecesi, o noktadaki referans yakıtın içerdiği izooktan hacim %sidir. İkinci referans yakıt serisi tetraetil kurşun ve izooktanla hazırlanan karışımlardır; test yakıtının bu referans eğriden okunan süperşarj derecesi ise, içerdiği tetraetil kurşun konsantrasyonunu gösterir. Test yakıtının zengin-karışım süperşarj derecesi, 100 ve 100’ün altındaki değerler için “oktan sayısı”olarak, 100’ün üstündeki değerler için de “performans sayısı, PS” olarak rapor edilir. Oktan sayısı ve PS, aşağıdaki eşitlikle birbirine bağlıdır.
2800
PS = ¾¾¾¾¾¾¾¾
128-oktan sayısı
Tetraetil kurşun (TEL) etkin bir anti-vuruntu katkı
maddesidir; yanma hücresinde erken tutuşmayla tetiklenen ve vuruntuya neden
olan zincir reaksiyonları durdurur. Şiddetli vuruntu motorda güç kaybına
yolaçar, motor parçalarının aşırı ısınmasına ve hasarlanmasına sebep olur.
Oksidasyon Kararlılığı
Depolama Kararlılığı
Avgazın kararsızlığı içerdiği bileşiklerin bazıları arasında
meydana gelen çok-kademeli oksidasyon reaksiyonlardır. İlk reaksiyon ürünleri
hidroperoksitler ve peroksitlerdir. Bu ürünler yakıt içinde çözünmüş
haldedirler, fakat yakıt sisteminin elastomerik malzemelerini etkiler ve
onların kullanım ömürlerini kısaltırlar. Ayrıca devam eden reaksiyonlarla
çözünebilir gum ve çözünmeyen tanecikler oluşur. Bu maddeler yakıt filtrelerini
tıkar ve yakıt sistemi cidarlarında kalıntı birikmesine neden olarak yakıtın
akışını zorlaştırır.
Avgazın depolanması süresinde önemli kararsızlık
sorunlularıyla karşılaşılmaz; nedeni yaktın üretim proseslerinin elverişliliği
ve depolanan yakıtın birkaç ay gibi kısa süre içinde tüketilmesidir.
Uzun süreli depolamada yakıtta bazı değişikliler meydana
gelebilir; bunlar,
- Çok
reaktif hidrokarbonlar hava ile oksitlenirler ve yakıtın kararsızlık reaksiyonlarını
tetiklerler,
- Tetraetil
kurşun bileşikleri havayla oksitlenerek çözünmeyen beyaz katı bileşikler
oluşur,
- Fazla
uçucu bileşikler buharlaşır, yakıtın bileşimi değişir, TEL konsantrasyonu
şartname sınırlarının üstüne çıkabilir, buhar basıncı minimum değerin
altına düşer,.
- Çevre
sıcaklığının yüksekliği kararsızlık reaksiyonlarını hızlandırır.
Korozyon
Yakıt dağıtım ve kullanım aşamalarına kadar çeşitli
malzemelerle temas eder. Gerek bu serüven boyunca ve gerekse uçağın yakıt
sisteminde herhangi bir korozyona sebebiyet vermemelidir. Bazı sülfür
bileşikleri potansiyel korozyon yapıcılardır. Bunlar şartnamelerde bakır
korozyon testiyle kontrol altına alınır. Mikrobiyal çoğalma da diğer bir
korozyon kaynağıdır.
1.3. Katkı Maddeleri
Avgazın içerdiği straight-run benzin hidrokarbonların oktan
sayıları düşüktür; dolayısıyla son ürünlerin (örneğin, Avgaz 80) oktan sayısı
istenilen değerlerden daha düşük olur. Oktan sayısı artırıcı olarak
alkil-kurşun bileşikleri içeren anti-vuruntu katkı maddeleri kullanılır; bu
katkı maddesinden dolayı kurşunlu kalıntılar oluşumu ‘depozit kontrol’ katkı
maddesiyle kontrol altına alınır.
Avgazlar çeşitli derecelerdedir; her biri farklı renklere
boyanarak hem kolay tanımlanması, hem de motor benzinlerinden ayırt edilerek
güvenlik altına alınması sağlanır.
Diğer çok kullanılan ve gerekli olan katkı maddeleri
oksidasyon inhibitörleridir; bu maddeler yakıtın depolama kararlılığını
düzenler, gum oluşumunu önler, ayrıca kurşun bileşiklerinin çökelerek yakıttan
ayrılmasını engeller.
Bunların dışındaki avgaz katkı maddeleri korozyon
inhibitörleri, yakıtın sistemde donmasını veya buzlanmasını önleyen
anti-buzlanma ve statik dağıtıcı katkı maddeleridir. (Bak. Bölüm. Katkı
Maddeleri.)
2. ÜRETİM
2.1. Rafinasyon
Uçak benzini (avgaz) de diğer petrol ürünleri gibi
hampetrolün distilasyonuyla elde edilen ip ürünlerden, ilgili şartnameler
dikkate alınarak istenilen kaynama aralıklarındaki fraksiyonların gerekli
rafinasyon ve saflaştırma işlemleriyle elde edilir. Fraksiyonların oktan
sayıları işlenen hampetrolle ilişkilidir; aromatik içeriği yüksek olan
hampetrollerin oktan sayıları, parafinik bazlı hampetrollerden daha yüksektir,
ancak avgaz yönünden değerlendirildiğinde her tür hampetrolden çekilen fraksiyonun
oktan sayısı yetersizdir. Tüm straight-run (SR; doğrudan-çekilen) benzinlerin
oktan sayıları 50-70 arasındadır.
Yüksek performanslı uçak motorlarının imalatıyla yüksek
oktanlı uçak benzinlerine gereksinim doğmuştur. 1930’lu yıllarda katalitik
kraking ve alkilasyon proseslerinin devreye girmesiyle geleneksel SR benzinden
daha yüksek oktan sayılı benzinler üretilmeye başlandı. II. Dünya Savaşı
boyunca uçak yakıtları ihtiyacı olan benzin bu iki prosesten yararlanılarak
üretildi. (Katalitik kraking ve alkilasyon prosesleri ve kimyası Bölüm Rafineri
Prosesleri ve Bölüm Motor benzini kısımlarında anlatılmıştır.)
Alkilasyon prosesinde izobütilen izobütanla reaksiyona
girerek yüksek kaynama noktalı ve yüksek molekül ağırlıklı izoparafinler meydana
gelir; özellikle de oktan sayısı 100 olan 2,2,4-trimetilpentan (izooktan)
izomeri çoğunluktadır. Prosesten çıkan ürüne alkilat denir.
Alkilasyon hammaddesi olefinler katalitik kraking
prosesinden gelir ve genellikle saf izobütilen değildir; propilen, diğer büten
izomerleri ve penten izomerleri de içerir. Alkilasyondan çıkan akımda C8
izomerlerinin çoğunlukta olması halinde C7-C12 ve hatta daha yüksek molekül
ağırlıklarındaki izoparafinler de bulunabilir. Yüksek karbon sayılı
izoparafinlerin oktan sayıları düşük kaynama noktaları da fazla yüksek
olduğundan avgaz ürününde istenmez. Bu nedenden rafineriler genellikle alkilatı
distilleyerek iki fraksiyona ayırırlar; hafif alkilat (< C9) ve
geri-döndürülecek alkilat (> C9). Hafif alkilat avgaz harmanlamada kullanılır.
Alkilat hem motor benzini ve hem de avgaz için çok değerli
bir harmanlama fraksiyonudur; buhar basıncı oldukça düşüktür, oktan sayısı
yüksektir, safsızlıklar (sülfür, aromatikler ve olefinler) eser miktarlardadır.
Harmanlama
Avgaz, özel olarak üretilen çok yüksek rafine uçak
benzinleridir. Avgaz şartnameleri değişik derecelerde yakıtlar içerdiğinden her
birinin gereksinimi değişik rafineri fraksiyonların harmanlanmasıyla
karşılanır.
Avgaz Grade 100 ve 100LL alkilat bazlıdır; yani sentetik
bazlı ürünlerdir. Grade 100LL daha yüksek oktan sayısı gerektirdiğinden
alkilata gerekli miktarda toluen ilave edilir. Grade 80 avgaz, oktan sayısı
daha düşük olduğundan bir miktar SR benzin (ilave saflaştırma işleminden
geçirilmiş) içerir. Tüm avgazlara, şartnamelerinde verilen minimum buhar
basıncı değerlerini karşılayacak miktarlarda bütan veya izopentan gibi hafif
hidrokarbonlar ilave edilir. Bunlardan başka, şartname sınırları içinde olacak
konsantrasyonlarda tetraetil kurşun, etilen dibromür, boyar maddeler ve
rafinerilerin gerek gördüğü diğer katkı maddeleri ilave edilir. (Üretim akım
şeması için Bölüm Motor Benzini, Prosesler kısmına bakınız.)
GERİ (hampetrolden petrokimyasallara)
