” mi van a dízelben?”egy kérdés, két válasz, az egyik nagyon rövid, a másik nagyon hosszú. A rövid válasz a szénhidrogének. A szénhidrogének, ahogy a neve is mutatja, hidrogén-és szénatomkötésekből álló molekulák. A szénhidrogének minden fosszilis üzemanyag — és bioüzemanyag-alkotóelemei, amelyek értékessé teszik őket. A szénhidrogének a fosszilis tüzelőanyagok és a bioüzemanyagok molekulái, amelyek meggyulladnak, égnek, égnek, felrobbannak stb.
molekuláris szinten a fosszilis tüzelőanyagok egyszerűen szénhidrogének és szennyező anyagok. A bioüzemanyagok elemi szinten is szénhidrogének. Tehát a dízel egyszerűen különböző szénhidrogének kombinációja. A szénhidrogének keveréke — a különböző szénhidrogének aránya-teszi a dízelt egyedülálló fosszilis üzemanyaggá.
fontosabb, mint megkérdezni, hogy mi van a dízelben, hogy milyen szénhidrogének vannak a dízelben, és milyen kombinációban.
a szénhidrogének osztályai meghatározzák a fosszilis tüzelőanyagok és a bioüzemanyagok típusait
ahogy a fosszilis tüzelőanyagok és a bioüzemanyagok különböző típusai vannak, a szénhidrogének különböző kategóriái, osztályai és típusai vannak. A szénhidrogének kategóriái, osztályai és típusai meghatározzák az üzemanyag típusát — dízel, benzin, földgáz, kerozin stb. – csakúgy, mint a különböző típusú bioüzemanyagok.
a fosszilis tüzelőanyagok szénhidrogénjeinek két kategóriája van: telített és telítetlen. Négyféle szénhidrogén osztály létezik, kettő a telített, kettő a telítetlen kategóriában. Chevron.com a Diesel Fuels Technical Review című szaklapban megjelent tanulmány szerint ” a szénhidrogéneknek négy fő osztálya van: a paraffinok, a naftének, az olefinek és az aromások. Minden osztály az egyes szénhidrogén molekulák családja, amelyek közös szerkezeti jellemzőkkel rendelkeznek, de méretükben (szénatomok számában) vagy geometriájukban különböznek egymástól. Az osztályok különböznek a hidrogén és a szénatomok arányában és a szénatomok egymáshoz való kötődésében is.”
az olefinek — más néven alkének — és aromás vegyületek telítetlen szénhidrogének. Az alkánok az egyetlen telített szénhidrogének, amelyek természetesen előfordulnak a nyersolajban.
a Szénhidrogénosztályok jellemzői
a nagy szénhidrogénmolekulák és a hosszú és összetett szénhidrogénmolekulák láncai nagyobb tüzelőanyag-sűrűségnek felelnek meg. Az üzemanyag sűrűsége az energia mennyisége az egyes üzemanyagmennyiségekben, például az energia mennyisége gallonban vagy liter dízelben. Könnyű üzemanyagok, mint a benzin és a gázállapot-üzemanyagok-földgáz (metán), propán stb. – kis szénhidrogén molekulákból és rövid molekulaláncokból áll. Ennek eredményeként a könnyű üzemanyagok alacsony energiasűrűséggel rendelkeznek.
a nagy szénhidrogének és a hosszú szénhidrogén molekulaláncok a legtöbb szénhidrogént tartalmazzák a nehéz üzemanyagokban, például a dízelben, a dízelüzemanyagban és a bunkerüzemanyagban (maradékolaj). Ez azért van, mert a nagy szénhidrogén molekulák és molekulaláncok nagy energiasűrűséggel rendelkeznek. A szénhidrogén molekulák mérete és hossza mellett a szén-hidrogén arány is szerepet játszik a sűrűségben. A szénatomok száma a hidrogénatomokhoz viszonyítva meghatározza az üzemanyag tömegét és sűrűségét. Minél nagyobb a szénatomok száma — vagy annál kevesebb a hidrogénatom — egy molekula szén-hidrogén arányában, annál nagyobb energiasűrűségű az üzemanyag.
a magas hidrogén / szén arányú szénhidrogének könnyebbek, mint a magasabb szén / hidrogén arányú szénhidrogének. Ennek oka, hogy a hidrogén a legkönnyebb elem a Földön. Ebből következik tehát, hogy a gáz állapotú fosszilis tüzelőanyagok, mint a propán és a földgáz — metán)-amelyek magas hidrogén-szén — dioxid-tartalommal rendelkeznek-rendkívül könnyűek. A spektrum másik végén a vastag és nehéz fosszilis tüzelőanyagok, például a dízel és a fűtőolaj magas széntartalommal rendelkeznek.
minél nagyobb a szén / hidrogén arány, annál nagyobb az üzemanyag sűrűsége.
szénhidrogének és üzemanyag sűrűség
az energiasűrűség a gáz kilométerétől és a károsanyag-kibocsátástól a motor élettartamáig mindenre hatással van. A gáz kilométer, a kibocsátás-szennyezés és a motor kopása a szénhidrogén molekula méretének és a szénhidrogén molekula lánchosszának termékei.
minél magasabb a szén-hidrogén arány, annál több energiát fogyaszt az üzemanyag, és annál tisztább az üzemanyag. Például egy liter benzin energiasűrűsége lényegesen kisebb, mint egy liter dízel energiasűrűsége. “A gázolaj és a benzin tömege nagyjából azonos (alacsonyabb fűtőérték, kb. 41 MJ/kg). A dízel sűrűsége körülbelül 833 kg / m3 a benzin 740 kg/m3-jéhez képest. Ez a dízelnek körülbelül 13% – kal nagyobb energiasűrűséget ad térfogatonként ” – mondta StackExchange.com.
ennek eredményeként — legalábbis részben — a dízelmotorok 25-35 százalékkal üzemanyag-hatékonyabbak, mint benzinmotoros társaik, és kétszer-háromszor hosszabb ideig tartanak.
négy Szénhidrogénosztály
ismét csak négy szénhidrogénosztály van: paraffinok, naftének, olefinek és aromás vegyületek. Mivel a szénhidrogéneknek csak négy osztálya van, ez szükségszerűen azt jelenti, hogy a fosszilis tüzelőanyagokban lévő szénhidrogének a négy osztály egyikébe tartoznak. Vannak azonban több száz különböző szénhidrogén típusú dízel, valamint minden más típusú fosszilis tüzelőanyagok.
a dízel önmagában több mint 500 különböző típusú szénhidrogént tartalmaz. A dízelben található szénhidrogének nagy része megtalálható a benzinben és más fosszilis tüzelőanyagokban is. Míg a fosszilis tüzelőanyagok közös szénhidrogénekkel rendelkeznek, a nagy-kis szénhidrogén molekulák aránya választja el a fosszilis tüzelőanyagokat. Minden fosszilis tüzelőanyagban van egy képlet a szénhidrogén-keverékre.
hasonlóképpen van szénhidrogén képlet a dízelhez.
szénhidrogének kategóriái és osztályai a dízelben
a szénhidrogének négy osztálya két kategória egyikébe tartozik. Függetlenül attól, hogy a négy osztály közül melyikbe tartozik egy szénhidrogén, a szénhidrogén vagy telített szénhidrogén, vagy telítetlen szénhidrogén. A telített szénhidrogének és a telítetlen szénhidrogének aránya a dízelben változik.
de az arány általában négy telített szénhidrogén körül van minden telítetlen szénhidrogénhez.
a szénhidrogénosztályok tekintetében a dízelolajban található szénhidrogének a három kategória egyikébe tartoznak: paraffinok, aromás vegyületek és naftének. Az olefinek nagyon ritkák a dízel üzemanyagban, mert a nyersolajban ritkák. “Az olefinek ritkán fordulnak elő a nyersolajban; bizonyos finomítói folyamatok képezik őket.”Ahogy az Energy Technology Network Advanced Motor Fuels részlege elmagyarázza,” a dízel üzemanyag főleg paraffinokból, aromás vegyületekből és nafténekből áll. A dízelüzemanyag körülbelül 12-20 szénatomos szénhidrogéneket tartalmaz, forráspontja 170 és 360 C között van.”
milyen telített szénhidrogének — alkánok — vannak
telített szénhidrogének alkotják a dízelüzemanyagban található szénhidrogének többségét. A dízelben lévő szénhidrogének körülbelül 75% – a telített szénhidrogén. Mint a különböző típusú szénhidrogének, vannak különböző típusú telített szénhidrogének vagy alkánok.
a különböző alkánok — telített szénhidrogének — különböző számú hidrogénatomot és szénatomot tartalmaznak. A különböző alkánok eltérő hidrogén-szén arányokkal rendelkeznek. A dízel üzemanyagban kétféle alkán létezik: paraffinok és naftének. “A paraffinokat és a nafténeket a telített szénhidrogének közé sorolják, mivel nem lehet több hidrogént adni hozzájuk anélkül, hogy a szén gerincét megszakítanák.”
Paraffin szénhidrogének
a normál paraffinok egyláncú molekulák. A szénatomok gerince van. A szénatomokhoz egy-három hidrogénatom kapcsolódik. “A normál paraffinok szénatomjai láncszerű molekulákhoz kapcsolódnak, mindegyik szén – kivéve a végein lévőket – két másikhoz kötődik, az egyik mindkét oldalon.”De ahhoz a tényhez hasonlóan, hogy különböző fosszilis tüzelőanyagok léteznek, mivel különböző típusú szénhidrogének vannak — telített és telítetlen—, különböző típusú paraffinok vannak. A normál paraffinok mellett izoparaffinok is vannak.
Izoparaffin szénhidrogének
az Izoparaffinok szénváza megegyezik a normál paraffinokéval. Azonban a szénatomok gerincén kívül az izoparaffinok szénágakkal rendelkeznek. A következmény az, hogy egy másik paraffin szénhidrogén ugyanannyi szén-és hidrogénatomot tartalmazhat egy láncban, de eltérő szerkezetű.
” az Izoparaffinok hasonló szénvázzal rendelkeznek, de egy vagy több szén is elágazik a gerinctől. A normál dekán és a 2,4-dimetiloktán kémiai képlete azonos, C10H22, de eltérő kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkezik. Az ilyen vegyületeket, ugyanazzal a kémiai képlettel, de az atomok eltérő elrendezésével, szerkezeti izomereknek nevezzük.”
cikloalkán szénhidrogének (Naftének)
az egyláncú molekulák és az ágakkal rendelkező láncmolekulák mellett a paraffin szénhidrogének olyan láncokká is fejlődnek, amelyekben a két vég összekapcsolódik, hogy hurkot képezzen. A hurok paraffin szénhidrogének cikloalkánok vagy naftének.
és minden alkán típusnak számos különböző típusa lehet.
“normál hőmérsékleti és nyomási körülmények között (STP) az alkán sorozat első négy tagja (metán, etán, propán és bután) gáznemű, és a C5H12-től (pentán) az n-heptadekánig (C17H36) kezdődő vegyületek folyadékok (folyékony tüzelőanyagokban (pl. benzin, sugárhajtású üzemanyag és dízelüzemanyag) található szénhidrogének nagy frakcióit alkotják, míg az n-oktadekán (C18H38) vagy a nehezebb vegyületek önmagukban viaszszerű szilárd anyagként léteznek az STP-nél. Ezek a nehezebb paraffinok könnyebb paraffinokban vagy más szénhidrogénekben oldódnak, és megtalálhatók a dízel üzemanyagban és a fűtőolajokban. A C1-C40 paraffinok általában a nyersolajban jelennek meg (nehezebb alkánok folyékony oldatban, nem szilárd részecskékként), és a nyersolaj térfogatának legfeljebb 20% – át teszik ki.”
a dízelüzemanyag többi alkotóeleme aromás, telítetlen szénhidrogén.
milyen telítetlen szénhidrogének — aromások — vannak a dízelben?
az aromások telítetlen szénhidrogének. Az aromás vegyületek alkotják a dízel üzemanyagban található nem alkánokat. “A dízelüzemanyagok aromás tartalma 15-37% térfogat.”Az aromáknak három típusa van: mono-aromatics, di-aromatics és tri-aromatics. Míg a dízelolajban több száz meghatározott típusú aromás van, csak fél tucat van, amely a kortárs dízel jelentős részét képezi.
a dízel leggyakoribb aromái a következők:
- benzol
- toluol vagy metil-benzol
- m-xilol vagy 1,3-dimetil-benzol
- Etil-benzol
- propil-benzol
- izopropil-benzol
előnyei és hátrányai aromás
az aromás anyagok döntő szerepet játszanak a dízel két fontos tulajdonságában. Először is, minél nagyobb az aromás anyagok száma, annál nagyobb a viszkozitás. Tehát minél több aromás anyag van a dízelben, annál folyékonyabb. Ezenkívül az aromás anyagok illékony szénhidrogének, amelyek azt jelentik, hogy az aromás anyagok segítenek a dízelmotor hideg időjárásában. Sőt, minél több aromás anyag van, annál magasabb a dízelüzemanyag cetánértéke. Az aromás anyagoknak azonban vannak hátrányai is, különös tekintettel a környezetre.
az aromás anyagok égetéskor szennyezettebb kibocsátást eredményeznek, mint az alkánok. “Az aromás anyagok karcinogén vegyületeket eredményezhetnek a kipufogógázokban, például benzolt és poliaromatikus vegyületeket. A benzinben lévő olefinek a reaktív olefinek koncentrációjának növekedéséhez vezethetnek a kipufogógázokban, amelyek közül néhány rákkeltő, mérgező vagy növelheti az ózonképző potenciált.”
jó Vs rossz szénhidrogének Dízel
dízel üzemanyag nem egy “tiszta” üzemanyag szerint a hagyományos környezetvédő. Ennek oka az, hogy a részecskék és a szmog az égő dízelhez kapcsolódik. A dízelmotorok által termelt fekete füst azonban alig különbözik a kémények, a vulkánok és az erdőtüzek füstjétől. Míg csúnya, a fekete füst, amelyet a múlt dízelmotorjai előállítottak, egyszerűen el nem égett szénhidrogének voltak.
vitathatatlanul a belső égésű motorok legveszélyesebb kibocsátásai a kibocsátásban található láthatatlan gázok. A szén-monoxidot például rendkívül kis mennyiségben állítják elő dízelmotorok. Másrészt a benzinmotorok jelentős mennyiséget termelnek.
van egy oka — az egyik szénhidrogén prevalenciája a másik felett -, amely elválasztja a dízelt a többi fosszilis tüzelőanyagtól: a nafténektől. “A naftének a ciklikus alifás szénhidrogének vagy egyszerűen cikloalkánok egy csoportja.”Egyszerűen a naftének olyan alkánok, amelyek hurkolnak. Ez azt jelenti, hogy a naftének energiában gazdagok és rendkívül sűrűek. Ennél is fontosabb, hogy a naftének kibocsátása nem mérgező.
míg minden fosszilis tüzelőanyagban nagy mennyiségű paraffin (alkán) és aromás anyag található, nem minden fosszilis tüzelőanyagban van nagy mennyiségű naftén. A naftének helyett a könnyű tüzelőanyagok, például a benzin és a gázállapotú fosszilis tüzelőanyagok harmadik alkotóeleme az alkének. Az alkének mérgezőek. Tehát alapvető szinten a dízel különbözik a benzintől és más könnyű gázüzemanyagoktól, mert nafténekkel rendelkezik, értékes, nem mérgező kibocsátással, amely szénhidrogént termel.
Dízel szénhidrogének összehasonlítva más fosszilis tüzelőanyagokkal
szerencsére a “tiszta” szénhidrogének ugyanazok a szénhidrogének, amelyek nagy energiasűrűséggel rendelkeznek. Hasonlóképpen, azok a szénhidrogének, amelyek mérgezőek az emberekre és károsítják a légkört és a környezetet, azok is, amelyek nem energiasűrűek. Míg a dízelnek problémái vannak a kibocsátások szennyezésével kapcsolatban, ezek a kérdések nem szénhidrogénekkel kapcsolatosak. Míg a szokásos dízelolajban a kén mérgező, az alacsony kéntartalmú dízel lényegesen kevésbé szennyező, mint a benzin.
a dízelolaj alkántartalma magasabb, mint a benziné, aromás tartalma pedig alacsonyabb. Ezenkívül a benzin magas alkéntartalommal rendelkezik. Az alkének mérgező kibocsátást okoznak. Az alkének helyett a dízel nafténeket tartalmaz, az alkánok egyik formáját. Az alkánok a szénhidrogének legtisztább osztálya a kibocsátás szempontjából. Ezenkívül a naftének az összes szénhidrogén közül a legnagyobb energiasűrűséggel rendelkeznek.
a szénhidrogén-kibocsátás tekintetében a dízel a legtisztább fosszilis üzemanyag.