” mitä dieselissä on?”on kysymys, johon on kaksi vastausta, joista toinen on hyvin lyhyt ja toinen hyvin pitkä. Lyhyt vastaus on hiilivedyt. Hiilivedyt ovat nimensä mukaisesti vety-ja hiiliatomisidoksista valmistettuja molekyylejä. Hiilivedyt ovat jokaisen Fossiilisen polttoaineen — ja biopolttoaineen — komponentteja, jotka tekevät niistä arvokkaita. Hiilivedyt ovat fossiilisten polttoaineiden ja biopolttoaineiden molekyylejä, jotka syttyvät, palavat, räjähtävät jne.
molekyylitasolla fossiiliset polttoaineet ovat yksinkertaisesti hiilivetyjä ja vierasaineita. Biopolttoaineet ovat hiilivetyjä myös alkuainetasolla. Diesel on siis yksinkertaisesti eri hiilivetyjen yhdistelmä. Juuri hiilivetyjen sekoitus — eri hiilivetyjen suhde — tekee dieselistä ainutlaatuisen Fossiilisen polttoaineen.
tärkeämpää kuin kysyä, mitä dieselissä on, on kysyä, mitä hiilivedyt ovat dieselissä ja missä yhdistelmässä.
Hiilivetyluokat määrittävät fossiilisten polttoaineiden ja biopolttoaineiden tyypit
aivan kuten fossiilisia polttoaineita ja biopolttoaineita on erilaisia, hiilivetyjä on erilaisia luokkia, luokkia ja tyyppejä. Hiilivetyjen luokat, luokat ja tyypit määrittävät polttoainetyypin — diesel, bensiini, maakaasu, kerosiini jne. – sekä erilaiset biopolttoaineet.
fossiilisia polttoaineita on kahta luokkaa: tyydyttyneitä ja tyydyttymättömiä. Ja hiilivetyluokkia on neljää tyyppiä, joista kaksi on tyydyttyneitä ja kaksi tyydyttymättömiä. Chevron.com ’s technical paper Diesel Fuels Technical Review outlines four classes,” There are four major classes of hydrocarbons: paraffins, naftenes, olefins, and aromatics. Jokainen luokka on sellaisten yksittäisten hiilivetymolekyylien perhe, joilla on yhteinen rakenteellinen piirre, mutta jotka eroavat toisistaan kooltaan (hiiliatomien lukumäärä) tai geometrialtaan. Luokat eroavat toisistaan myös vedyn ja hiiliatomien suhteessa ja siinä, miten hiiliatomit ovat sitoutuneet toisiinsa.”
olefiinit-tunnetaan myös alkeeneina-ja aromaattiset aineet ovat tyydyttymättömiä hiilivetyjä. Alkaanit ovat ainoat tyydyttyneet hiilivedyt, joita esiintyy luonnossa raakaöljyssä.
Hiilivetyluokkien ominaisuudet
suuret hiilivetymolekyylit ja pitkät ja kompleksiset hiilivetymolekyyliketjut vastaavat suurempaa polttoainetiheyttä. Polttoainetiheys on energiamäärä kussakin polttoainetilavuudessa, energiamäärä esimerkiksi gallonassa tai litrassa dieseliä. Kevyet polttoaineet, kuten bensiini ja kaasumaiset polttoaineet-maakaasu (metaani), propaani jne. – koostuvat pienistä hiilivetymolekyyleistä ja lyhyistä molekyyliketjuista. Tämän vuoksi kevyillä polttoaineilla on alhainen energiatiheys.
suuret hiilivedyt ja pitkät hiilivetymolekyyliketjut käsittävät suurimman osan hiilivedyistä raskaissa polttoaineissa, kuten dieselissä, dieselpolttoaineessa ja bunkkeripolttoaineessa (jäännösöljy). Tämä johtuu siitä, että suurilla hiilivetymolekyyleillä ja molekyyliketjuilla on suuri energiatiheys. Hiilivetymolekyylien koon ja pituuden lisäksi hiili-vetysuhteella on merkitystä tiheydessä. Hiiliatomien määrä suhteessa vetyatomeihin määrää polttoaineen painon ja tiheyden. Mitä suurempi hiiliatomien määrä — tai mitä vähemmän vetyatomeja — molekyylin hiili-vety-suhteessa on, sitä enemmän energiaa polttoaine tiheyttää.
hiilivedyt, joiden vety-hiilisuhde on korkea, ovat kevyempiä kuin hiilivedyt, joiden hiili-vetysuhde on suurempi. Vety on maailman kevyin alkuaine. Tästä seuraa siis järki, että kaasumaiset fossiiliset polttoaineet, kuten propaani ja maakaasu (metaani), joilla on korkea vedystä hiileen-ovat erittäin kevyitä. Spektrin vastakkaisessa päässä paksuissa ja raskaissa fossiilisissa polttoaineissa, kuten dieselissä ja polttoöljyssä, on paljon hiiltä.
mitä suurempi hiili-vetysuhde, sitä suurempi on polttoaineen tiheys.
hiilivedyt ja Polttoainetiheys
energiatiheys vaikuttaa kaikkeen kaasukilometreistä ja päästöistä Moottorin käyttöikään. Kaasumäärä, päästöt — saastuminen — ja moottorin kuluminen ovat hiilivetymolekyylin koon ja hiilivetymolekyyliketjun pituuden tuotteita.
mitä korkeampi hiili-vetysuhde, sitä enemmän polttoaineessa on energiaa ja sitä puhtaammin polttoaine palaa. Esimerkiksi bensiinin gallonan energiatiheys on huomattavasti pienempi kuin dieselin gallonan energiatiheys. ”Dieselillä ja bensiinillä on suurin piirtein sama energia massayksikköä kohti (alempi lämmitysarvo, noin 41 MJ/kg). Dieselin tiheys on noin 833 kg / m3 verrattuna bensiinin 740 kg/m3. Tämä antaa dieselille noin 13% suuremman energiatiheyden tilavuutta kohti, ” mukaan StackExchange.com.
tämän seurauksena — ainakin osittain — dieselmoottorit ovat 25-35 prosenttia bensiinimoottoritovereitaan polttoainetehokkaampia ja kestävät kahdesta kolmeen kertaa pidempään.
neljä Hiilivetyluokkaa
taas on vain neljä hiilivetyluokkaa: parafiinit, nafteenit, olefiinit ja aromaattiset aineet. Koska hiilivetyjä on vain neljä luokkaa, se tarkoittaa, että fossiilisten polttoaineiden hiilivedyt kuuluvat yhteen näistä neljästä luokasta. Dieselissä on kuitenkin satoja erilaisia hiilivetylajeja, samoin kuin kaikissa muissakin fossiilisissa polttoaineissa.
pelkkä Diesel sisältää yli 500 erilaista hiilivetyä. Ja monet dieselin hiilivedyistä ovat myös bensiinissä ja muissa fossiilisissa polttoaineissa. Vaikka fossiilisilla polttoaineilla on hiilivetyjä yhteistä, juuri suurten ja pienten hiilivetymolekyylien suhde erottaa fossiiliset polttoaineet toisistaan. Hiilivetyseokselle on kaava jokaisessa fossiilisessa polttoaineessa.
samoin dieselille on olemassa hiilivetykaava.
Dieselöljyn Hiilivetyluokat ja-luokat
hiilivetyluokat jaetaan kahteen luokkaan. Riippumatta siitä, mihin neljästä A-luokan hiilivedystä hiilivety kuuluu, hiilivety on joko tyydyttynyt hiilivety tai tyydyttymätön hiilivety. Tyydyttyneiden hiilivetyjen suhde tyydyttymättömiin hiilivetyihin vaihtelee dieselissä.
, mutta suhde on tyypillisesti noin neljä tyydyttynyttä hiilivetyä yhteen tyydyttymättömään hiilivetyyn.
hiilivetyluokkien osalta dieselöljyn hiilivedyt kuuluvat johonkin kolmesta luokasta: parafiinit, aromaattiset aineet ja nafteenit. Olefiinit ovat dieselpolttoaineessa hyvin harvinaisia, koska ne ovat harvinaisia raakaöljyssä. ”Olefiineja esiintyy harvoin raakaöljyssä; niitä muodostuu tietyissä jalostusprosesseissa.”Kuten Energiateknologiaverkoston kehittyneiden moottoripolttoaineiden osasto selittää,” dieselpolttoaine koostuu pääasiassa parafiineista, aromaatteista ja nafteeneista. Dieselpolttoaine sisältää hiilivetyjä, joissa on noin 12-20 hiiliatomia ja kiehumisalue on välillä 170-360 °C.”
mitä tyydyttyneet hiilivedyt-alkaanit-ovat
tyydyttyneet hiilivedyt muodostavat suurimman osan dieselpolttoaineen hiilivedyistä. Noin 75 prosenttia dieselin hiilivedyistä on tyydyttyneitä hiilivetyjä. Kuten on olemassa erilaisia hiilivetyjä, on olemassa erilaisia tyydyttyneitä hiilivetyjä tai alkaaneja.
erilaisilla alkaaneilla-tyydyttyneillä hiilivedyillä-on eri määrä vetyatomeja ja hiiliatomeja. Eri alkaaneilla on erilaiset vety-hiili-suhteet. Dieselpolttoaineessa on kahdenlaisia alkaaneja: parafiinit ja nafteenit. ”Parafiinit ja nafteenit luokitellaan tyydyttyneiksi hiilivedyiksi, koska niihin ei voi lisätä enempää vetyä ilman, että hiilirunko katkeaa.”
Parafiinihiilivedyt
normaalit parafiinit ovat yksiketjuisia molekyylejä. On olemassa hiiliatomien selkäranka. Hiiliatomeihin kiinnittyy yhdestä kolmeen vetyatomia. ”Normaaleissa parafiineissa on hiiliatomeja, jotka ovat sidoksissa toisiinsa muodostaen ketjumaisia molekyylejä, ja kukin hiili – päissä olevia lukuun ottamatta – on sitoutunut kahteen muuhun, yksi kummallekin puolelle.”Mutta samaan tapaan kuin on olemassa erilaisia fossiilisia polttoaineita, koska on olemassa erilaisia hiilivetyjä — tyydyttyneitä ja tyydyttymättömiä — on olemassa erilaisia parafiineja. Normaalien parafiinien lisäksi on olemassa myös isoparafiineja.
Isoparafiinin hiilivedyt
Isoparafiineilla on sama hiilirunko kuin normaaleilla parafiineilla. Isoparafiineilla on kuitenkin hiiliatomien selkärangan lisäksi hiilihaaroja. Tästä seuraa, että eri parafiinisessa hiilivedyssä voi olla sama määrä hiili-ja vetyatomeja ketjussa, mutta eri rakenne.
”Isoparafiineilla on samanlainen hiilirunko, mutta niillä on myös yksi tai useampi selkärangasta haarautuva hiili. Normaalilla dekaanilla ja 2,4-dimetyylioktaanilla on sama kemiallinen kaava, C10H22, mutta erilaiset kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet. Tällaisia yhdisteitä, joiden kemiallinen kaava on sama mutta atomien rakenne erilainen, kutsutaan rakenteellisiksi isomeereiksi.”
Sykloalkaanihiilivedyt (Nafteenit)
yksiketjuisten molekyylien ja haarautuvien ketjumolekyylien lisäksi myös parafiinihiilivedyt kehittyvät ketjuiksi, joissa kaksi päätä yhtyvät muodostaen silmukan. Parafiiniset hiilivedyt, joiden silmukka on sykloalkaaneja tai nafteeneja.
ja, jokaisella alkaanityypillä voi olla suuri määrä erilaisia.
”lämpötilan ja paineen standardiolosuhteissa (STP) alkaanisarjan neljä ensimmäistä jäsentä (metaani, etaani, propaani ja butaani) ovat kaasumaisessa muodossa, ja yhdisteet, jotka alkavat c5h12: sta (pentaanista) n-heptadekaaniin (C17H36), ovat nesteitä (jotka muodostavat suuria hiilivetyfraktioita nestemäisissä polttoaineissa (esim.bensiini, lentopetroli ja dieselpolttoaine), kun taas n-oktadekaani (c18h38) tai raskaammat yhdisteet esiintyvät eristyksissä vahamaisina kiintoaineina STP: ssä. Nämä raskaammat parafiinit liukenevat kevyempiin parafiineihin tai muihin hiilivetyihin ja niitä on dieselpolttoaineessa ja polttoöljyissä. Parafiineja C1-C40 esiintyy yleensä raakaöljyssä (raskaammat alkaanit nestemäisessä liuoksessa, eivät kiinteinä hiukkasina), ja niiden osuus raakaöljystä on enintään 20 tilavuusprosenttia.”
dieselpolttoaineen jäljellä olevat komponentit ovat aromaattisia, tyydyttymättömiä hiilivetyjä.
mitä tyydyttymättömät hiilivedyt — aromaattiset — ovat dieselissä
aromaattiset ovat tyydyttymättömiä hiilivetyjä. Aromaatteja ovat dieselpolttoaineen ei-alkaanit. ”Dieselpolttoaineiden aromaattiset pitoisuudet ovat 15-37 tilavuusprosenttia.”Aromaatteja on kolmenlaisia: mono-aromaatteja, di-aromaatteja ja tri-aromaatteja. Vaikka dieselissä on satoja tietyntyyppisiä aromaatteja, on vain puoli tusinaa, joka muodostaa merkittävän osan nykydieselistä.
dieselin yleisimmät aromaattiset aineet ovat:
- bentseeni
- tolueeni tai metyylibentseeni
- m-ksyleeni tai 1,3-dimetyylibentseeni
- etyylibentseeni
- Propyylibentseeni
- Isopropyylibentseeni
aromaattien hyödyt ja haitat
aromaattisilla aineilla on ratkaiseva merkitys dieselin kahdessa tärkeässä ominaisuudessa. Ensinnäkin, mitä suurempi määrä aromaatteja, sitä suurempi viskositeetti. Mitä enemmän dieselissä on aromaattisia aineita, sitä nestemäisempää se on. Lisäksi aromaattiset aineet ovat haihtuvia hiilivetyjä, mikä tarkoittaa, että aromaattiset aineet auttavat dieselmoottorin kylmäkäynnistyksessä. Ja mitä enemmän aromaatteja, sitä korkeampi on dieselpolttoaineen setaaniluokitus. Aromaattisilla aineilla on kuitenkin myös haittapuolensa, erityisesti ympäristön kannalta.
aromaattiset aineet tuottavat poltettaessa likaisempia päästöjä kuin alkaanit. ”Aromaattiset aineet voivat johtaa karsinogeenisiin yhdisteisiin pakokaasuissa, kuten bentseeniin ja polyaromaattisiin yhdisteisiin. Bensiinin olefiinit voivat johtaa reaktiivisten olefiinien pitoisuuden kasvuun pakokaasuissa, joista osa on karsinogeenisia, myrkyllisiä tai voi lisätä otsonia muodostavaa potentiaalia.”
Hyvät Vs huonot hiilivedyt dieselissä
dieselpolttoaine ei ole perinteisen ympäristönsuojelijan mukaan ”puhdas” polttoaine. Syynä ovat dieselin palamiseen liittyvät pienhiukkaset ja savusumu. Dieselmoottoreiden tuottama musta savu ei kuitenkaan juuri eroa savupiippujen, tulivuorten ja metsäpalojen savusta. Vaikka dieselmoottoreiden aiemmin tuottama musta savu oli rumaa, se oli yksinkertaisesti palamatonta hiilivetyä.
polttomoottoreiden vaarallisimmat päästöt ovat todennäköisesti päästöissä esiintyvät näkymättömät kaasut. Esimerkiksi hiilimonoksidia tuotetaan erittäin pieniä määriä dieselmoottoreilla. Toisaalta bensiinimoottorit tuottavat merkittäviä määriä.
on yksi syy — yhden hiilivedyn yleisyys toiseen verrattuna — joka erottaa dieselin muista fossiilisista polttoaineista: nafteenit. ”Nafteenit ovat syklisten alifaattisten hiilivetyjen tai yksinkertaisesti Sykloalkaanien Luokka.”Yksinkertaisesti, nafteenit ovat alkaaneja, jotka silmukka. Se tarkoittaa, että nafteenit ovat energiapitoisia ja erittäin tiheitä. Vielä tärkeämpää on, että nafteenien päästöt eivät ole myrkyllisiä.
vaikka kaikissa fossiilisissa polttoaineissa on suuri määrä parafiineja (alkaaneja) ja aromaatteja, kaikissa fossiilisissa polttoaineissa ei ole suuria määriä nafteeneja. Nafteenien sijaan kevyiden polttoaineiden, kuten bensiinin ja kaasuvaltion fossiilisten polttoaineiden kolmas komponentti ovat alkeenit. Alkeenit ovat myrkyllisiä. Diesel on siis perustasolla erilainen kuin bensiini ja muut kevyet kaasuvaltiolliset polttoaineet, koska siinä on hiilivetyjä tuottavia nafteeneja, arvokkaita, myrkyttömiä päästöjä.
Dieselöljyt verrattuna muihin fossiilisiin polttoaineisiin
onneksi ”puhtaat” hiilivedyt ovat samoja hiilivetyjä, joiden energiatiheys on suuri. Samoin ne hiilivedyt, jotka ovat myrkyllisiä ihmisille ja vahingoittavat ilmakehää ja ympäristöä, ovat myös niitä, jotka eivät ole energiatiheitä. Vaikka dieselillä on päästösaasteisiin liittyviä ongelmia, ne eivät liity hiilivetyihin. Vaikka tavallisen dieselin rikki on myrkyllistä, vähärikkinen diesel on huomattavasti vähemmän saastuttavaa kuin bensiini.
dieselin alkaanipitoisuus on suurempi kuin bensiinin ja aromaattisten aineiden pitoisuus pienempi. Lisäksi bensiinissä on korkea alkeenipitoisuus. Alkeenit tuottavat myrkyllisiä päästöjä. Alkeenien sijaan diesel sisältää nafteeneja, eräänlaisia alkaaneja. Alkaanit ovat hiilivetyjen puhtain Luokka päästöjen osalta. Ja nafteenien energiatiheys on kaikista hiilivedyistä suurin.
hiilivetypäästöjen osalta diesel on puhtain fossiilinen polttoaine.