وقود السيارات
تاريخ البنزين > الولايات المتحدة (1930-1941)

في فترة الخمس سنوات السابقة لعام 1929، تم إجراء قدر كبير من التجارب على طُرق اختبار مختلفة لتحديد مقاومة الوقود للاحتراق غير الطبيعي. ويبدو أن خبط المحرك كان يعتمد على مجموعة متنوعة من المُعامِلات بما في ذلك الضغط وتوقيت الإشعال ودرجة حرارة الأسطوانة والمحركات المبردة بالهواء أو المبردة بالماء وأشكال الحجرة ودرجات حرارة السحب والمخاليط الهزيلة أو الغنية وغيرها. وقد أدى ذلك إلى مجموعة متنوعة محيرة من محركات الاختبار التي أعطت نتائج متضاربة، ولم يكن هناك مقياس تصنيف قياسي. بحلول عام 1929 تم الاعتراف من قبل معظم مصنعي ومستخدمي بنزين الطائرات، أنه يجب تضمين نوع من تصنيف مضاد القرقعة في المواصفات الحكومية. وفي عام 1929 تم اعتماد مقياس تصنيف الأوكتان، أما في عام 1930 تم وضع أول مواصفات أوكتان لوقود الطائرات. وفي نفس العام حددت القوات الجوية للجيش الأمريكي أنواع الوقود المصنفة بـ87 أوكتان لطائراتها نتيجة للدراسات التي أجرتها.
خلال هذه الفترة ، أظهر البحث أن الهيكل الهيدروكربوني كان مهمًا للغاية لخصائص الوقود المانعة للخبط. تحتوي البارافينات ذات السلسلة المستقيمة في نطاق غليان البنزين على صفات منخفضة من الضد ، بينما تتمتع الجزيئات الحلقية الشكل مثل الهيدروكربونات العطرية (مثال على ذلك البنزين) بمقاومة أعلى للطرق. وأدى هذا التطور إلى البحث عن العمليات التي من شأنها أن تنتج المزيد من هذه المركبات من النفط الخام أكثر مما تم تحقيقه في ظل التقطير المباشر أو التكسير الحراري. أدت الأبحاث التي أجرتها المصافي الكبرى إلى تطوير عمليات تشمل الأزمرة الرخيصة والوفرة من البيوتان إلى الأيزوبيوتان، والألكلة للانضمام إلى الأيزوبيوتان والبوتيلين لتكوين أيزومرات الأوكتان مثل «الأيزوكتان»، والتي أصبحت مكونًا مهمًا في مزج وقود الطائرات. ولزيادة تعقيد الموقف مع زيادة أداء المحرك، زاد الارتفاع الذي يمكن أن تصل إليه الطائرة، مما أدى إلى مخاوف بشأن تجميد الوقود. حيث يبلغ متوسط انخفاض درجة الحرارة 3.6 درجة فهرنهايت (2.0 درجة مئوية) لكل 1000 قدم (300 متر) زيادة في الارتفاع، وعند 40.000 قدم (12 كم)، يمكن أن تقترب درجة الحرارة من -70 درجة فهرنهايت (-57 درجة مئوية). المواد المضافة مثل البنزين، مع نقطة تجمد 42 درجة فهرنهايت (6 درجات مئوية)، سوف تتجمد في الجازولين وتسد خطوط الوقود. وقد حلت المواد العطرية المستبدلة مثل التولوين والزيلين والكيومين مع البنزين المحدود المشكلة.
بحلول عام 1935 كانت هناك سبع درجات مختلفة للطيران على أساس تصنيف الأوكتان، ودرجتين للجيش، وأربع درجات بحرية وثلاث درجات تجارية بما في ذلك إدخال بنزين الطيران 100 أوكتان. أما بحلول عام 1937 أنشأ الجيش 100 أوكتان كوقود قياسي للطائرات المقاتلة ولزيادة الاختلال، وميزت الحكومة الآن بـ14 درجة مختلفة، بالإضافة إلى 11 درجة أخرى في دول أجنبية. ومع مطالبة بعض الشركات بتخزين 14 درجة من وقود الطائرات، والتي لا يمكن استبدال أي منها كان التأثير على المصافي سلبياً. فلم تستطع صناعة التكرير التركيز على عمليات تحويل السعة الكبيرة للعديد من الدرجات المختلفة وكان لابد من إيجاد حل. وبحلول عام 1941 تم من خلال جهود لجنة أبحاث الوقود التعاونية بشكل أساسي، تخفيض عدد درجات وقود الطائرات إلى ثلاثة: 73 و91 و100 أوكتان.
كان تطوير بنزين الطائرات 100 أوكتان على نطاق اقتصادي يرجع جزئيًا إلى جيمي دوليتل الذي أصبح مدير الطيران في شركة شل للنفط. وقد أقنع شركة شل بالاستثمار في طاقة التكرير لإنتاج 100 أوكتان على نطاق لا يحتاجه أحد لأنه لا توجد طائرة تتطلب وقودًا لم يصنعه أحد. وقد أطلق بعض زملائه الموظفين على جهوده «خطأ دوليتل البالغ مليون دولار» لكن الوقت أثبت أن دوليتل كان على حق. وقبل ذلك كان الجيش قد نظر في اختبارات 100 أوكتان باستخدام الأوكتان النقي ولكن بسعر 25 دولارًا للغالون، فحال السعر دون حدوث ذلك. وفي عام 1929 تم تنظيم مجلس مواصفات ستانافو من قبل شركات ستاندرد أويل في كاليفورنيا وإنديانا ونيوجيرسي لتحسين وقود الطائرات وزيوتها، وبحلول عام 1935 كانت قد وضعت أول 100 أوكتان من الوقود في السوق: ستانافو إثيل جازولين 100. وقد تم استخدامه من قبل الجيش ومصنعي المحركات وشركات الطيران للاختبار وللسباق الجوي وتسجيل الرحلات الجوية. أما بحلول عام 1936 فقد أثبتت الاختبارات في حقل رايت باستخدام البدائل الجديدة والأرخص للأوكتان النقي قيمة وقود 100 أوكتان، وستفوز كل من شل وستاندرد أويل بعقد توريد كميات اختبار للجيش. وبحلول عام 1938 انخفض السعر إلى 17.5 سنتًا للغالون، و2.5 سنتًا فقط أكثر من 87 أوكتان وقود. أما بحلول نهاية الحرب العالمية الثانية، فسينخفض السعر إلى 16 سنتًا للغالون.
في عام 1937 طور يوجين هودري عملية هودري للتكسير التحفيزي، والتي أنتجت مخزونًا أساسيًا عالي الأوكتان من البنزين والذي كان متفوقًا على المنتج المكسور حراريًا لأنه لا يحتوي على تركيز عالٍ من الأوليفينات. في عام 1940 لم يكن هناك سوى 14 وحدة هودري تعمل في الولايات المتحدة، وبحلول عام 1943 زاد هذا العدد إلى 77 إما من عملية هودري أو من نوع الحفاز الحراري أو محفز السوائل.
أدى البحث عن أنواع الوقود ذات معدلات الأوكتان التي تزيد عن 100، إلى تمديد المقياس من خلال مقارنة خرج الطاقة. وستنتج الدرجة المخصصة للوقود 130 طاقة مقدارها 130 في المائة في المحرك كما لو كانت تعمل على الأيزو أوكتان النقي. وخلال الحرب العالمية الثانية، تم منح الوقود الذي يزيد عن 100 أوكتان تصنيفين: خليط غني وخفيف، وسيطلق عليهما «أرقام الأداء» (PN). وسيشار إلى بنزين الطائرات 100 أوكتان بدرجة 130/100.