ماذا يوجد في سائل الولاعة؟ انهيار كامل للمكونات

أخف وزنا يتكون السائل بالكامل تقريبًا من الهيدروكربونات البترولية القابلة للاشتعال - إما النفتا السائلة (لشوايات الفحم وقداحات الفتيل) أو غاز البوتان والأيزوبيوتان المضغوط (لولاعات الجيب القابلة لإعادة التعبئة) - مع إضافة كميات صغيرة من البروبان والروائح والمثبتات اعتمادًا على العلامة التجارية والاستخدام المقصود. في حين أن مصطلح "سائل أخف" يبدو وكأنه منتج واحد، فإنه يشير في الواقع إلى مادتين مختلفتين كيميائيًا على الأقل تخدمان أغراضًا مختلفة تمامًا. إن فهم ما يوجد داخل كل نوع مهم للسلامة ولاختيار المنتج المناسب ومعرفة ما تتنفسه أو تتعامل معه بالفعل عندما تصل إلى تلك العلبة أو العلبة.

النوعان الرئيسيان من السوائل الأخف

هناك منتجان مختلفان بشكل أساسي يُباعان تحت اسم "سائل الولاعة": سائل ولاعة الفحم القائم على النفتا السائل ووقود ولاعة البوتان المضغوط - وقد يكون خلطهما خطيرًا. السائل الذي يحتوي على النفتا هو سائل في درجة حرارة الغرفة ومن المفترض أن يُسكب على الفحم أو يُمتص في الفتيل. وقود البيوتان هو غاز مسال يتم تخزينه تحت الضغط ومن المفترض أن يتم حقنه في خزان أخف محكم الغلق، ولا يتم سكبه أو تعريضه للهواء الطلق قبل الاشتعال.

وفقا ل دخول ويكيبيديا على السوائل أخف وزنا ، يغطي المصطلح عادة ثلاث مواد ذات صلة: البيوتان ، تستخدم في الولاعات والمشاعل من نوع الغاز؛ النفتا ، تستخدم في الولاعات والشعلات من نوع الفتيل؛ و سائل ولاعة الفحم ، مذيب بترولي أليفاتي يستخدم خصيصًا للشوي. ولكل منها تكوينها الخاص ونقطة الاشتعال وقواعد التعامل الآمن.

ماذا يوجد في سائل الولاعة المعتمد على النفتا؟

يتكون السائل الأخف القائم على النافتا بشكل أساسي من الهيدروكربونات الأليفاتية ذات أطوال سلسلة كربون عادة ما بين C9 وC14، ويتم تكريرها مباشرة من النفط الخام. هذا هو السائل المستخدم في ولاعات الفتيل مثل الولاعات الكلاسيكية ذات الوجه العلوي، وكذلك في سائل بدء الفحم السائل لحفلات الشواء.

النافتا نفسها موصوفة في مراجع الصناعة بأنها خليط هيدروكربوني سائل متطاير وقابل للاشتعال وهو أيضًا مقدمة تستخدم لتصنيع البنزين عالي الأوكتان من خلال الإصلاح الحفاز. يشير دليل الشحن، وهو دليل مرجعي يستخدم في شحن البترول، إلى ذلك النافتا البترولية عبارة عن تيار هيدروكربوني وسيط يتم إنتاجه أثناء تكرير النفط الخام، وعادةً ما يتم نزع الكبريت منه ثم إعادة تشكيله تحفيزيًا لإعادة ترتيب وتكسير جزيئاته الهيدروكربونية. تشمل المنتجات النهائية الشائعة المصنوعة من النفتا سائل الولاعة ووقود مواقد المخيمات ومذيبات التنظيف المختلفة.

الخصائص الفيزيائية لسائل ولاعة النافتا

عادة ما يكون سائل النفثا الأخف أ سائل صافٍ، عديم اللون إلى أصفر شاحب، ذو رائحة بترولية حادة ومميزة . إنه يتبخر بسرعة في درجة حرارة الغرفة، وهي بالضبط الخاصية التي تجعله مفيدًا: تحتاج ولاعة الفتيل إلى وقود يتبخر بسهولة حتى تتمكن من الاشتعال على الفور من شرارة، ويحتاج سائل الفحم إلى النقع في قوالب ثم يحترق تمامًا قبل أن يلمس الطعام الشواية.

لماذا يختار المصنعون النفتا

يتم اختيار النافتا لأنه يحترق بشكل نظيف مع الحد الأدنى من السخام والبقايا. يوضح أحد تجار التجزئة للملحقات الأخف أن تركيبة سائل الفتيل المعتمد على النفتا هي الأمثل لتقليل البقايا والتراكم ، الذي يحافظ على عمل فتيل الولاعة والمكونات الداخلية بشكل موثوق عند إعادة التعبئة المتكررة. تشتهر النافتا بخصائص الاحتراق النظيف، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في الولاعات ذات الأساس الفتيل، كما أن السائل مصمم للاشتعال بسهولة، ويوفر لهبًا ثابتًا، ويتبخر بسرعة عند تعرضه للهواء.

ماذا يوجد في وقود ولاعة البيوتان؟

إن وقود البيوتان الأخف ليس مادة كيميائية واحدة، ولكنه خليط مضغوط من ثلاثة غازات هيدروكربونية مترابطة - الأيزوبيوتان، والبيوتان، والبروبان - ممزوجة بنسب محددة لأداء الإشعال وموثوقية الطقس البارد. وعلى عكس النافتا، يظل هذا الوقود سائلاً فقط لأنه محكم الغلق تحت ضغط داخل الولاعة أو علبة إعادة التعبئة؛ في اللحظة التي يتم إطلاقه فيها، فإنه يتوسع إلى غاز.

تكشف صحائف بيانات السلامة (SDS) التي تنشرها الشركات المصنعة للولاعات والوقود عن الانهيار الكيميائي الفعلي. وفقًا لصحيفة بيانات السلامة الخاصة بمنتج إعادة تعبئة قداحة البيوتان الشائع، يحتوي مزيج الغاز على حوالي 83% من الأيزوبيوتان، و15% من البروبان، و2% من البيوتان من حيث الحجم. تستخدم الشركات المصنعة الأخرى نسبًا مختلفة. تحتوي خرطوشة واحدة من SDS على تركيبة 50-70% من البيوتان، و25-35% من الأيزوبيوتان، و0-5% من البروبان، في حين تحتوي الخرطوشة الثالثة على 30-50% من الأيزوبيوتان، و30-50% من البيوتان، و10-30% من البروبان. تختلف النسبة الدقيقة حسب العلامة التجارية والأداء المناخي المقصود، حيث أن البروبان لديه نقطة غليان أقل بكثير ويساعد الوقود على التبخر في الطقس البارد.

الجدول 1: المكونات الهيدروكربونية الموجودة عادة في خليط وقود البيوتان الأخف، مجمعة من صحائف بيانات سلامة الشركات المصنعة المتعددة (SDS).

من أين يأتي البيوتان والأيزوبيوتان

كلا الأيزومرين المستخدمين في الوقود الأخف هما من المنتجات الثانوية للغاز الطبيعي ومعالجة النفط. ورقة حقائق من لجنة تكساس لجودة البيئة (TCEQ) يصف البيوتان العام بأنه غاز عديم اللون وقابل للاشتعال وله رائحة تشبه رائحة البترول ويتكون من اثنين من الأيزومرات، بيوتان ن وإيزوبيوتان، وكلاهما مشتق من الغاز الطبيعي والنفط وخامل إلى حد كبير لمعظم الكواشف الكيميائية. تشير صحيفة الحقائق نفسها إلى أن البيوتان يُستخدم بشكل شائع أيضًا كمبرد، ووقود دافع للأيروسول، وسائل لمعايرة الأجهزة بما يتجاوز دوره في عبوات الولاعات.

النفتا مقابل البيوتان: مقارنة جنبًا إلى جنب

تختلف سوائل قداحة النفتا والبوتان في الحالة الفيزيائية، والاستخدام، وشكل القابلية للاشتعال، ونوع القداحة أو المهمة التي تم تصميمها من أجلها، لذلك لا ينبغي أبدًا استبدال الاثنين ببعضهما البعض. ويلخص الجدول أدناه الاختلافات العملية الرئيسية.

الجدول 2: مقارنة بين سائل الولاعة المعتمد على النفتا ووقود الولاعة المضغوط من خلال الخصائص العملية والكيميائية الرئيسية.

لماذا يمتلك سائل ولاعة الفحم تركيبته الخاصة؟

يتم تصنيع سائل أخف الفحم بحيث ينقع في الفحم المسامي ويحترق تمامًا قبل الطهي، ولهذا السبب يعتمد على الهيدروكربونات الأليفاتية الأثقل بدلاً من المركبات الأخف المستخدمة في وقود أخف الجيب. يشير دليل المنتج الخاص بأنواع السوائل الأخف إلى أن هناك سائل آخر متعدد الاستخدامات متاح على نطاق واسع وهو الكيروسين، المعروف أيضًا باسم البارافين أو زيت الفحم، والذي يحتوي على العديد من التركيبات الكيميائية المستخدمة لتزويد المصابيح بالوقود وإضاءة شوايات الفحم الخارجية، بالإضافة إلى الاستخدامات الصناعية الأخرى مثل وقود المحركات النفاثة والسوائل الناقلة للمبيدات الحشرية. يقال إن الكيروسين يمثل ما يصل إلى 25 بالمائة من إجمالي حجم إنتاج النفط الخام في العالم ويتم إنتاجه من خلال طرق التقطير المتعددة.

وتُظهر تسجيلات براءات الاختراع أن المصنعين جربوا أيضًا بدائل أكثر مراعاة للبيئة. تصف إحدى براءات الاختراع أ تركيبة سائلة أخف مصنوعة من البيوتانول والديزل الحيوي ، مشيرًا إلى أن التركيبة تم تصميمها باستخدام مركبات عضوية متطايرة منخفضة (VOCs) مقارنة بالسوائل التقليدية المعتمدة على البترول، مع الحفاظ على مستوى الحرارة اللازم لإشعال الفحم بشكل صحيح. تشتمل هذه التركيبة على بيوتانول بنسبة 60 بالمائة تقريبًا أو أكثر من الوزن ووقود الديزل الحيوي بنسبة أقل من 40 بالمائة من الوزن. تصف براءة اختراع منفصلة لسائل بدء الشواء مزيجًا مبنيًا حول زيت التربين أو زيت التربينويد مع كحول قصير السلسلة، وماء، وخافض للتوتر السطحي، وعامل سماكة، يتم تسويقه على أنه قابل للتحلل البيولوجي وأقل في انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة من سائل بدء التشغيل البترولي القياسي.

مخاطر الصحة والسلامة لمكونات السوائل الأخف

يحمل كل من النفتا والبيوتان مخاطر صحية كبيرة من خلال الاستنشاق، وملامسة الجلد، وخاصة الابتلاع العرضي، ولهذا السبب يتم تصنيف كلتا المادتين على أنهما خطرتان في أوراق بيانات السلامة الخاصة بهما. يختلف ملف المخاطر قليلاً بين نوعي السوائل الرئيسيين، لكن كلاهما يتطلب معالجة وتخزينًا دقيقًا.

مخاطر التعرض للنفثا

استنشاق بخار النفتا المركز يمكن أن يسبب الدوخة والصداع والغثيان واكتئاب الجهاز العصبي المركزي، مع التعرض لفترات طويلة أو متكررة المرتبطة بالتأثيرات العصبية. يوصي المصنعون دائمًا باستخدام سائل أخف الفحم في الهواء الطلق في مناطق جيدة التهوية. ويشكل ابتلاعها مصدر قلق خطير بشكل خاص بالنسبة للأطفال الصغار: فالمنتجات الهيدروكربونية مثل النافتا يمكن أن تسبب التهابًا رئويًا كيميائيًا إذا تم استنشاقها عن طريق الخطأ إلى الرئتين، وهي حالة طبية طارئة تتطلب رعاية فورية. يمكن أن يسبب الاتصال المباشر بالجلد أيضًا جفافًا وتهيجًا والتهاب الجلد عند التعرض المتكرر.

مخاطر التعرض للبيوتان

تسرد أوراق بيانات السلامة الخاصة بعبوات قداحة البوتان أهم طرق التعرض المفرط مثل الاستنشاق، والذي قد يسبب تهيج الجهاز التنفسي أو الصداع أو النعاس أو الدوخة. يمكن أن يؤدي الاتصال المباشر بالجلد أو العين مع الغاز المسال (بدلاً من البخار) إلى حروق تجميد من نوع قضمة الصقيع لأن السائل بارد للغاية أثناء تمدده وانخفاض ضغطه. وقد أشارت الوكالات التنظيمية أيضًا إلى أن بعض دفعات البيوتان والأيزوبيوتان يمكن أن تحتوي على كميات ضئيلة من 1،3-بوتادين، وهي مادة صنفتها السلطات الصحية على أنها من المحتمل أن تكون مسرطنة لدى البشر عند وجودها أعلى من تركيزات معينة، وفقًا لتقييم فحص تم نشره بشكل مشترك من قبل البيئة الكندية والصحة الكندية .

حدود التعرض الموصى بها

توفر إرشادات السلامة المهنية عتبات قابلة للقياس للتعرض الآمن. وفقًا للبيانات التي تم جمعها من عبوة غاز البوتان SDS، فإن دليل الجيب NIOSH للمخاطر الكيميائية يسرد حد التعرض لمتوسط مرجح زمنيًا (TWA) يبلغ 800 جزء في المليون لكل من البيوتان والأيزوبيوتان، أي ما يعادل حوالي 1900 ملجم لكل متر مكعب من الهواء، مع حد تعرض قصير المدى (STEL) يبلغ 1000 جزء في المليون للبيوتان والأيزوبيوتان والبروبان على حدٍ سواء. وتؤكد هذه الأرقام سبب توصية الشركات المصنعة باستمرار باستخدام السوائل والوقود الأخف وزنا في الأماكن جيدة التهوية فقط.

إرشادات التخزين والمناولة المناسبة

يتطلب كلا النوعين من السوائل الأخف تخزينًا بعيدًا عن الحرارة وأشعة الشمس واللهب المكشوف، مع تحمل عبوات البوتان المتطلب الإضافي المتمثل في عدم ثقبها أو حرقها أو تعريضها لدرجات حرارة أعلى من 50 درجة مئوية تقريبًا (122 درجة فهرنهايت). ترشد صحائف بيانات السلامة الخاصة بمنتجات البيوتان المضغوطة المستخدمين بشكل صريح إلى إبقاء المنتج بعيدًا عن متناول الأطفال، وتجنب الرش بالقرب من اللهب المكشوف أو أي مصدر إشعال آخر، وعدم ثقب العلبة أو حرقها أبدًا حتى بعد استخدامها.

بالنسبة للسوائل التي تحتوي على النفتا، تركز إرشادات التخزين على إبقاء الحاويات مغلقة، ومخزنة في مكان بارد بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة، ومنفصلة بوضوح عن مناطق تخزين الطعام، نظرًا لأن رائحة السائل القوية وسميته تجعل الابتلاع العرضي خطرًا حقيقيًا، خاصة في الأسر التي لديها أطفال صغار أو حيوانات أليفة.

• الابتعاد عن مصادر الاشتعال: كلا النوعين من السوائل شديد الاشتعال؛ فحتى البخار المتراكم في مكان مغلق يمكن أن يشتعل من شرارة.
• يُخزن في درجة حرارة أقل من 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت): يمكن أن تنفجر عبوات البيوتان المضغوطة إذا تم تسخينها أكثر من اللازم، حيث يرتفع الضغط الداخلي بشكل حاد مع درجة الحرارة.
• لا تقم أبدًا بإعادة ملء ولاعة ساخنة: يؤدي حقن الوقود المضغوط في ولاعة تم استخدامها للتو إلى المخاطرة بتوسع الغاز السريع والاشتعال السريع.
• استخدم فقط في الهواء الطلق أو في المناطق جيدة التهوية: وهذا يقلل من تراكم تركيزات البخار التي تتجاوز حدود التعرض الموصى بها.
• إبقاء العبوات المغلقة بعيداً عن متناول الأطفال: لا يزال تناول المواد الهيدروكربونية أحد أكثر فئات حوادث تسمم الأطفال التي يتم الإبلاغ عنها بشكل متكرر والتي تتبعها مراكز مكافحة السموم.

البدائل الشائعة ولماذا لا تعتبر بدائل حقيقية

يمكن للعديد من السوائل المنزلية أن تحل محل سائل القداحة المعتمد على النفتا من الناحية الفنية في حالات الطوارئ، ولكن لا شيء منها يكرر حرق النفتا النظيف أو خصائص تبخره، ومعظمها يسبب تآكلًا أسرع للمكونات الداخلية للولاعة. يشير الدليل الذي يركز على البدائل الأخف وزنًا من طراز Zippo إلى أن السائل الأصلي عبارة عن نواتج تقطير بترولية أو هيدروكربون أيزوبرافيني صناعي يُعرف باسم النافتا والذي يتبخر عند درجات حرارة حوالي 70 درجة فهرنهايت، مما يجعل القداحة فارغة بسرعة إذا لم يتم إعادة تعبئتها كثيرًا.

يشير الدليل نفسه إلى أن مزيل طلاء الأظافر، الذي يتكون بشكل أساسي من الأسيتون، يعمل بشكل مدهش كوقود بديل، حيث يشتعل ويحترق بشكل فعال على الرغم من أنه أكثر دخانًا إلى حد ما من النفتا. ويشير أيضًا إلى أن البنزين يعمل كواحد من أفضل البدائل لأنه يشبه إلى حد كبير الوقود الأخف كيميائيًا، على الرغم من أنه يحترق أيضًا بدخان أكثر، وأن الغاز الأبيض، الذي يُباع عادةً كوقود لموقد التخييم، قابل للتبديل فعليًا مع وقود أخف من طراز زيبو نظرًا لأن كلاهما من منتجات النافتا البترولية. لا يُنصح باستخدام أي من هذه البدائل للاستخدام الروتيني، نظرًا لأن التعرض المنتظم لبقايا الأسيتون أو البنزين يمكن أن يؤدي إلى إتلاف فتيل الولاعة والحشو القطني بشكل أسرع بكثير من سائل الولاعة المناسب.

الأسئلة المتداولة حول سائل الولاعة

س: هل سائل الولاعة هو نفس غاز البيوتان؟

لا، البوتان هو نوع محدد من وقود الولاعات — وهو غاز مضغوط يستخدم في قداحات الجيب القابلة لإعادة الملء وقداحات الشعلة. "سائل الولاعة" هو مصطلح أوسع يشمل أيضًا السائل السائل القائم على النفتا المستخدم في قداحات الفتيل وشوايات الفحم. الاثنان مختلفان كيميائيًا وغير قابلين للتبديل: صب النفتا في حجرة مضغوطة في قداحة البيوتان، أو محاولة استخدام البيوتان كبادئ للفحم السائل، لن يعمل بشكل آمن أو على النحو المنشود.

س: هل سائل ولاعة النفتا هو نفسه البنزين؟

ليس بالضبط، على الرغم من أن الاثنين مرتبطان ارتباطًا وثيقًا. النفتا هي في الواقع مادة تكرير وسيطة تستخدم لتصنيع البنزين عالي الأوكتان، مما يعني أن البنزين والنافتا يتشاركان في العديد من نفس المركبات الهيدروكربونية خفيفة الوزن. ومع ذلك، يحتوي البنزين على إضافات إضافية (مثل المنظفات ومعززات الأوكتان) غير موجودة في السوائل الأخف وزنًا، كما أنه يحرق بشكل أكثر قذارة وينتج المزيد من السخام، ولهذا السبب لا يوصى باستخدامه كبديل عادي على الرغم من أنه يعمل في حالة الطوارئ.

س: لماذا تكون رائحة سائل الولاعة قوية جدًا؟

إن رائحة البترول القوية والحلوة المرتبطة بالسائل الأخف وزنا القائم على النفتا تأتي مباشرة من محتواه الهيدروكربوني المتطاير. ونظرًا لأن السائل مصمم بحيث يتبخر بسرعة، فإن جزيئاته تدخل الهواء بسهولة وتصل إلى الأنف بتركيزات ملحوظة حتى من علبة مغلقة ولكن تم فتحها مؤخرًا. على النقيض من ذلك، يتمتع البيوتان برائحة أكثر اعتدالًا تشبه رائحة البترول وعتبة كشف الرائحة تبلغ حوالي 1200 جزء في المليون لأيزومر البيوتان على وجه التحديد، وفقًا للجنة تكساس لجودة البيئة.

س: هل يمكن أن تنتهي صلاحية سائل الولاعة أو يفسد؟

يمكن أن يفقد سائل الولاعة المعتمد على النفتا السائل فعاليته بمرور الوقت، وذلك بشكل أساسي من خلال التبخر إذا لم تكن الحاوية مغلقة بالكامل، على الرغم من أن المادة الكيميائية نفسها مستقرة إلى حد ما عند تخزينها بشكل صحيح في مكان بارد ومظلم. لا تنتهي صلاحية وقود البوتان المضغوط بالمعنى التقليدي، لأنه غاز مضغوط مستقر، ولكن التآكل أو التلف الذي يلحق بالعلبة على مدار سنوات من التخزين يمكن أن يضر بالختم ويخلق خطرًا على السلامة، لذلك يجب التخلص من العبوات التالفة أو القديمة جدًا بشكل مسؤول بدلاً من استخدامها.

س: لماذا تحتوي بعض أنواع وقود البيوتان الأخف على غاز البروبان؟

يضاف البروبان إلى العديد من مخاليط وقود البيوتان لأنه يحتوي على نقطة غليان أقل من البيوتان أو الأيزوبيوتان، مما يساعد الوقود على التبخر بشكل صحيح في درجات الحرارة الباردة. يكافح البيوتان النقي للتبخر عند درجة حرارة تقل عن 30 درجة فهرنهايت (-1 درجة مئوية تقريبًا)، ولهذا السبب غالبًا ما تعتمد الولاعات والمشاعل المستخدمة في الهواء الطلق أو في فصل الشتاء على مزيج يحتوي على نسبة أعلى من البروبان، تصل أحيانًا إلى 35٪ من حيث الحجم وفقًا لأوراق بيانات السلامة الخاصة بالشركة المصنعة.

س: هل من الآمن استخدام سائل ولاعة الفحم لطهي الطعام؟

تم تصميم سائل ولاعة الفحم بحيث يحترق تمامًا قبل وضع الطعام على الشواية، لكن التوقيت مهم. يوصي المصنعون وأدلة الشوي باستمرار بالانتظار حتى يتكون الفحم من طبقة رمادية متساوية - عادة بعد 15 إلى 20 دقيقة من الإضاءة - قبل إضافة الطعام، للتأكد من أن جميع بقايا الهيدروكربون قد تم حرقها ولن تنقل أي نكهة أو بقايا كيميائية إلى ما يتم طهيه.

ملخص

ما هو موجود بالفعل في سائل الولاعة يعتمد كليًا على النوع الذي تحمله. السائل القائم على النفتا، المستخدم في ولاعات الفتيل وبادئات الفحم، عبارة عن مزيج سائل من الهيدروكربونات الأليفاتية C9 إلى C14 المكررة من النفط الخام، والتي تم اختيارها لحرقها النظيف وتبخرها السريع. وقود ولاعة البيوتان، المستخدم في ولاعات الجيب والشعلة القابلة لإعادة التعبئة، عبارة عن خليط غاز مضغوط من الأيزوبيوتان والبيوتان والبروبان بنسب تختلف حسب الشركة المصنعة والأداء المناخي المقصود.

تحمل كلتا المادتين مخاطر حقيقية على الصحة والسلامة من الحرائق موثقة عبر العديد من صحائف بيانات السلامة الخاصة بالمصنعين وصحائف الوقائع الحكومية، بدءًا من تهيج الجهاز التنفسي ومخاطر ملامسة الجلد إلى الخطر الجسيم المتمثل في ابتلاع الأطفال عن طريق الخطأ. إن فهم هذه الفروق — واحترام إرشادات التخزين والتعامل التي تأتي مع كل منها — هو أبسط طريقة لاستخدام أي من المنتجين بأمان وفعالية.