عدد ستان چیست؟

در دنیای سوخت‌های فسیلی و خودروها، مفاهیم عدد اکتان و عدد ستان اهمیت بسیار بالایی دارند. این شاخص‌ها نقش مهمی در کیفیت سوخت و عملکرد موتور ایفا می‌کنند و صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و خودروسازی به‌طور مستقیم با آن‌ها سروکار دارند. در این مقاله قصد داریم به طور کامل با عدد ستان آشنا شویم، نحوه محاسبه آن را بررسی کنیم و کاربردهای آن در آزمایشگاه‌ها و صنعت را توضیح دهیم. همچنین به معرفی استانداردهای معتبر، از جمله استاندارد عدد ستان STANHOPE-SETA AFIDA کد SA60090 می‌پردازیم.

عدد ستان چیست؟

عدد ستان (Cetane Number) معیاری برای سنجش کیفیت و قابلیت اشتعال سوخت دیزل است. این عدد نشان می‌دهد که یک سوخت دیزل چقدر سریع و یکنواخت در موتور خود را مشتعل می‌کند؛ هرچه عدد ستان بالاتر باشد، سوخت سریع‌تر و با تأخیر کمتر مشتعل می‌شود و احتراق نرم‌تر و روان‌تری ایجاد می‌کند. عدد ستان مانند عدد اکتان در بنزین عمل می‌کند اما از نظر عملکرد معکوس است: در حالی که عدد اکتان بالا از پیش‌احتراق جلوگیری می‌کند، عدد ستان بالا سرعت احتراق مطلوب را تضمین می‌کند. این شاخص برای تعیین کیفیت سوخت دیزل و بهینه‌سازی عملکرد موتورهای دیزلی حیاتی است.

اهمیت عدد ستان در موتورهای دیزل چیست؟

عدد ستان نقش بسیار حیاتی در عملکرد موتورهای دیزل دارد، زیرا مستقیماً با زمان و کیفیت احتراق سوخت در سیلندر مرتبط است. سوخت با عدد ستان بالا سریع‌تر و یکنواخت‌تر مشتعل می‌شود، که منجر به استارت بهتر موتور در دماهای پایین، کاهش صدای احتراق (knocking) و بهبود راندمان سوخت می‌شود. برعکس، سوخت با عدد ستان پایین باعث تأخیر در احتراق، ایجاد دود، افزایش مصرف سوخت و آسیب احتمالی به موتور می‌شود. به‌طور خلاصه، عدد ستان مناسب تضمین‌کننده احتراق روان، عملکرد بهینه موتور و طول عمر قطعات موتور دیزل است.

• بهبود عملکرد موتور: سوخت با عدد ستان بالا سریع‌تر مشتعل می‌شود و راندمان موتور افزایش می‌یابد.
• کاهش دود و آلاینده‌ها: اشتعال کامل سوخت باعث کاهش انتشار ذرات معلق و اکسیدهای نیتروژن می‌شود.
• کاهش صدا و لرزش موتور: سوخت با عدد ستان پایین ممکن است منجر به احتراق نامنظم و ایجاد صدای ناکینگ شود.
• افزایش عمر موتور: کاهش تاخیر در اشتعال باعث کاهش فشار و آسیب به قطعات موتور می‌شود.

نحوه محاسبه عدد ستان

عدد ستان معمولاً به‌صورت تجربی و با استفاده از موتور استاندارد آزمایشگاهی دیزل محاسبه می‌شود و فرمول مستقیم ریاضی ساده‌ای ندارد، اما روش استاندارد آن به این صورت است:

استفاده از موتور مرجع (Cetane Engine)

عدد ستان با استفاده از موتور مرجع (Cetane Engine) به‌صورت تجربی تعیین می‌شود؛ در این روش سوخت مورد آزمایش در یک موتور دیزل استاندارد با شرایط کنترل‌شده شامل دور موتور، دما و بار مشخص تزریق می‌شود و زمان تأخیر احتراق، یعنی فاصله زمانی بین ورود سوخت به سیلندر و شروع احتراق، اندازه‌گیری می‌شود. سپس این زمان تأخیر با سوخت‌های مرجع دارای عدد ستان بالا (مانند هگزادکان) و عدد ستان پایین (مانند 1-متیل‌نفتالین) مقایسه می‌شود و درصد مخلوط سوخت‌های مرجع که همان رفتار احتراق را ایجاد می‌کند، به‌عنوان عدد ستان سوخت مورد نظر تعیین می‌شود. این روش امکان تعیین دقیق کیفیت احتراق سوخت دیزل و مقایسه آن با استانداردهای بین‌المللی را فراهم می‌کند.

روش شیمیایی (Cetane Index)

عدد ستان با استفاده از روش شیمیایی یا Cetane Index به‌صورت غیرمستقیم و بر پایه ترکیب شیمیایی سوخت دیزل تخمین زده می‌شود، بدون نیاز به آزمایش موتور مرجع. در این روش، خصوصیات فیزیکی سوخت مانند چگالی و نقطه جوش مقاطع مختلف اندازه‌گیری شده و با استفاده از فرمول‌های استاندارد (مانند ASTM D976 یا D4737) عدد ستان تقریبی محاسبه می‌شود. این روش به‌ویژه برای تعیین کیفیت سوخت‌های دیزل تجاری کاربرد دارد و امکان ارزیابی سریع عدد ستان و مقایسه سوخت‌ها را بدون انجام آزمایش موتور فراهم می‌کند.

تفاوت عدد ستان و عدد اکتان

عدد ستان و عدد اکتان هر دو شاخص‌هایی برای تعیین کیفیت سوخت هستند، اما از نظر عملکرد و نوع سوخت تفاوت دارند؛ عدد اکتان برای بنزین به کار می‌رود و نشان‌دهنده مقاومت سوخت در برابر خودسوزی زودهنگام یا ناکینگ است، یعنی هرچه عدد اکتان بالاتر باشد، سوخت دیرتر مشتعل می‌شود و موتور در شرایط سخت کمتر دچار پیش‌احتراق می‌شود. در مقابل، عدد ستان مختص سوخت دیزل است و بیانگر سرعت اشتعال سوخت پس از تزریق در موتور می‌باشد، به طوری که عدد ستان بالاتر به معنای احتراق سریع‌تر و روان‌تر است. همچنین روش‌های اندازه‌گیری این دو شاخص متفاوت است؛ عدد اکتان با موتور استاندارد و روش‌های RON/MON تعیین می‌شود، در حالی که عدد ستان با موتور دیزل استاندارد یا محاسبه شیمیایی (Cetane Index) تعیین می‌گردد.

کاربرد عدد ستان در صنایع مختلف

عدد ستان به‌عنوان یکی از مهم‌ترین شاخص‌های سنجش کیفیت سوخت دیزل، نقش تعیین‌کننده‌ای در بهبود عملکرد موتورهای دیزلی و ارتقای بازدهی مصرف سوخت دارد. اهمیت این پارامتر تنها به بخش حمل‌ونقل محدود نمی‌شود، بلکه صنایع مختلفی همچون نفت و گاز، خودروسازی و همچنین آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی نیز از آن بهره می‌برند. هر یک از این حوزه‌ها با استفاده از عدد ستان می‌توانند کیفیت سوخت را ارزیابی کرده، عملکرد تجهیزات را بهینه سازند و در جهت کاهش آلایندگی و افزایش راندمان گام بردارند. در ادامه به بررسی کاربردهای عدد ستان در این صنایع پرداخته می‌شود.

صنایع نفت و گاز

عدد ستان در صنایع نفت و گاز کاربرد کلیدی دارد، زیرا به‌عنوان شاخص اصلی کیفیت سوخت دیزل برای تولید، پالایش و توزیع سوخت استفاده می‌شود. پالایشگاه‌ها با اندازه‌گیری عدد ستان، کیفیت فرآورده‌های دیزلی خود را کنترل کرده و آن را با استانداردهای بین‌المللی تطبیق می‌دهند تا موتورهای دیزلی در صنایع حمل‌ونقل، نیروگاه‌ها، تجهیزات حفاری و ماشین‌آلات سنگین عملکرد بهینه داشته باشند. همچنین عدد ستان به شرکت‌های نفت و گاز کمک می‌کند تا فرمولاسیون و ترکیب سوخت را به‌گونه‌ای تنظیم کنند که احتراق سریع‌تر، کاهش آلایندگی، بازدهی بالاتر و عمر بیشتر تجهیزات حاصل شود.

صنایع خودروسازی

در صنعت خودروسازی، عدد ستان به‌عنوان معیاری حیاتی برای انتخاب و استفاده از سوخت دیزل مناسب در موتورهای دیزلی به کار می‌رود. خودروسازان با در نظر گرفتن عدد ستان، طراحی و تنظیم سیستم‌های تزریق سوخت، زمان‌بندی احتراق و راندمان موتور را بهینه می‌کنند تا استارت سرد راحت‌تر، کاهش صدای موتور، کاهش آلایندگی و مصرف سوخت کمتر حاصل شود. به‌طور کلی، استفاده از سوخت با عدد ستان مناسب باعث افزایش عمر مفید موتور، بهبود شتاب‌گیری و عملکرد روان خودروهای دیزلی می‌شود.

آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی

در آزمایشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی، عدد ستان به‌عنوان شاخصی برای ارزیابی کیفیت و رفتار احتراقی سوخت‌های دیزلی و ترکیبات جایگزین (مانند سوخت‌های زیستی) مورد استفاده قرار می‌گیرد. پژوهشگران با اندازه‌گیری عدد ستان می‌توانند کارایی سوخت را در شرایط استاندارد بررسی کرده، فرمولاسیون‌های جدید را توسعه دهند و اثر افزودنی‌ها بر بهبود ویژگی‌های احتراقی دیزل را ارزیابی کنند. همچنین، این شاخص ابزاری مهم برای مقایسه انواع سوخت، اعتبارسنجی نتایج آزمایش‌های موتور و تطبیق با استانداردهای بین‌المللی در پروژه‌های تحقیق و توسعه محسوب می‌شود.

استاندارد عدد ستان STANHOPE-SETA AFIDA کد SA60090

استاندارد عدد ستان STANHOPE-SETA AFIDA کد SA60090 یک ماده مرجع گواهی‌شده (Cetane Number Verification Fluid) ساخت شرکت Stanhope-Seta بریتانیا است که در حجم 40 میلی‌لیتر عرضه می‌شود و برای متدهای ASTM D8183، EN 17155 و IP 617 قابل استفاده است. این محلول شامل ترکیبی حجمی از n-هگزادکان و 1-متیل نفتالن با مقادیر گواهی‌شده است که در دمای 20 درجه سلسیوس با دقت بالا تعیین شده و مطابق با اصول ISO 17034 و ISO 33405 تولید شده است. استفاده از این ماده مرجع، علاوه بر پایش عملکرد روتین دستگاه‌ها و آموزش پرسنل، به ویژه هنگام نصب و راه‌اندازی تجهیزات جدید توصیه می‌شود و با مستندسازی کامل شامل گواهی اندازه‌گیری و برگه ایمنی (SDS) در بسته‌بندی ایمن و پلمب‌شده عرضه می‌گردد. این محصول امکان شناسایی زودهنگام خطا و بایاس در اندازه‌گیری‌ها را فراهم کرده و راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه برای آزمایشگاه‌های ممیزی‌شده و مطابق با ISO 17025 محسوب می‌شود.

عوامل موثر بر کیفیت عدد ستان

عوامل متعددی بر کیفیت عدد ستان و در نتیجه بر رفتار احتراقی سوخت دیزل تأثیر می‌گذارند. مهم‌ترین این عوامل عبارت‌اند از:

• ترکیب شیمیایی سوخت: هیدروکربن‌های پارافینی (به‌ویژه n-پارافین‌ها) عدد ستان بالایی دارند، در حالی که هیدروکربن‌های آروماتیک و نفتن‌ها عدد ستان پایینی ایجاد می‌کنند.
• چگالی و نقطه جوش سوخت: سوخت‌هایی با چگالی و نقطه جوش مناسب معمولاً عدد ستان بهتری دارند و سریع‌تر مشتعل می‌شوند.
• وجود افزودنی‌ها: استفاده از افزودنی‌های بهبوددهنده عدد ستان (Cetane Improvers) مانند 2-اتیل هگزیل نیترات (EHN) می‌تواند کیفیت احتراق را بهبود دهد.
• فرآیند پالایش: روش‌های پالایشی مانند هیدروکراکندینگ و ایزومریزاسیون ترکیب نهایی سوخت را تغییر داده و روی عدد ستان اثر می‌گذارند.
• میزان گوگرد و ناخالصی‌ها: گوگرد و برخی ترکیبات سنگین می‌توانند تأثیر منفی بر احتراق و در نتیجه بر عدد ستان داشته باشند.

چگونه عدد ستان سوخت را افزایش دهم؟

برای افزایش عدد ستان سوخت دیزل، چند روش عملی و صنعتی به کار گرفته می‌شود که هدف همه آن‌ها بهبود کیفیت احتراق و کاهش زمان تأخیر اشتعال است:

• استفاده از افزودنی‌های بهبوددهنده عدد ستان (Cetane Improvers): موادی مانند 2-اتیل هگزیل نیترات (EHN)، دی‌تیریت بوتیل پراکسید و پراکسیدهای آلی به‌طور گسترده برای افزایش سریع عدد ستان به سوخت اضافه می‌شوند.
• انتخاب ترکیب هیدروکربنی مناسب: افزایش سهم n-پارافین‌ها و کاهش آروماتیک‌ها و نفتن‌ها در فرمولاسیون سوخت موجب بهبود عدد ستان می‌شود.
• بهبود فرآیند پالایش: استفاده از فرآیندهایی مانند هیدروکراکندینگ و هیدروتریتینگ در پالایشگاه‌ها موجب کاهش ناخالصی‌ها و افزایش کیفیت سوخت از نظر عدد ستان می‌گردد.
• کاهش گوگرد و ترکیبات سنگین: حذف یا کاهش ترکیبات گوگردی و سنگین در سوخت باعث احتراق پاک‌تر و افزایش عدد ستان می‌شود.
• ترکیب با سوخت‌های زیستی (بیودیزل): بیودیزل‌ها ذاتاً عدد ستان بالایی دارند و افزودن آن‌ها به دیزل معدنی می‌تواند کیفیت احتراق را بهبود دهد.

نتیجه‌گیری

در مجموع، عدد ستان یکی از کلیدی‌ترین شاخص‌های سنجش کیفیت سوخت دیزل است که به‌طور مستقیم بر عملکرد، راندمان و عمر مفید موتورهای دیزلی اثر می‌گذارد. شناخت دقیق این پارامتر و استفاده از روش‌های استاندارد برای اندازه‌گیری و بهبود آن، به صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، خودروسازی و آزمایشگاه‌ها کمک می‌کند تا احتراقی روان‌تر، کاهش آلایندگی و بهره‌وری بالاتر را تضمین کنند. بهره‌گیری از مواد مرجع معتبر مانند استاندارد عدد ستان STANHOPE-SETA AFIDA کد SA60090 نقش حیاتی در دقت آزمایش‌ها و کالیبراسیون تجهیزات دارد و راهکاری مطمئن برای تضمین کیفیت و رعایت استانداردهای بین‌المللی محسوب می‌شود.