“디젤에는 무엇이 있는가? 하나는 매우 짧고 다른 하나는 매우 긴 두 가지 대답이있는 질문입니다. 짧은 대답은 탄화수소입니다. 이름에서 알 수 있듯이 탄화수소는 수소 및 탄소 원자 결합으로 만들어진 분자입니다. 탄화수소는 모든 화석 연료 및 바이오 연료의 구성 요소로 가치가 있습니다. 탄화수소는 화석 연료 및 바이오 연료의 분자로 점화,연소,연소,폭발 등입니다.
분자 수준에서 화석 연료는 단순히 탄화수소와 오염 물질입니다. 바이오 연료는 원소 수준에서 탄화수소뿐만 아니라. 그래서 디젤은 단순히 다른 탄화수소의 조합입니다. 디젤을 독특한 화석 연료로 만드는 것은 탄화수소—다른 탄화수소의 비율—의 혼합입니다.
디젤에 무엇이 있는지 묻는 것보다 더 중요한 것은 디젤에 어떤 탄화수소가 있고 어떤 조합으로 있는지 묻는 것입니다.
탄화수소 등급은 화석연료와 바이오연료의 종류를 결정한다
화석연료와 바이오연료의 종류가 서로 다른 것처럼,탄화수소의 종류,종류 및 종류가 서로 다르다. 탄화수소의 범주,등급 및 유형에 따라 연료 유형(디젤,가솔린,천연 가스,등유 등)이 결정됩니다. -뿐만 아니라 바이오 연료의 종류.
화석 연료 탄화수소에는 포화 및 불포화의 두 가지 범주가 있습니다. 그리고 탄화수소 등급에는 포화 범주에 2 개,불포화 범주에 2 개의 네 가지 유형이 있습니다. Chevron.com 파라핀,나프 텐,올레핀 및 방향족:의 기술 종이 디젤 연료 기술 검토는 탄화수소의 네 가지 주요 클래스가”네 개의 클래스를 설명합니다. 각 클래스는 일반적인 구조적 특징을 공유하지만 크기(탄소 원자 수)또는 기하학이 다른 개별 탄화수소 분자 계열입니다. 클래스는 또한 탄소 원자에 수소의 비율과 탄소 원자가 서로 결합되는 방식에 차이가 있습니다.”
알켄으로도 알려진 올레핀 및 방향족 화합물은 불포화 탄화수소입니다. 알칸은 원유에서 자연적으로 발생하는 유일한 포화 탄화수소입니다.
탄화수소 부류의 특성
대형 탄화수소 분자 및 길고 복잡한 탄화수소 분자 사슬은 더 큰 연료 밀도와 동일하다. 연료 밀도는 연료의 각 부피에서 에너지의 양,예를 들어,디젤의 갤런 또는 리터의 에너지의 양이다. 가솔린 및 가스와 같은 경연료-천연 가스(메탄),프로판 등 -작은 탄화수소 분자와 짧은 분자 사슬로 구성됩니다. 결과적으로 가벼운 연료는 에너지 밀도가 낮습니다.
대형 탄화수소 및 긴 탄화수소 분자 사슬은 디젤,디젤 연료 및 벙커 연료(잔유)와 같은 중 연료에서 대부분의 탄화수소를 포함한다. 그것은 큰 탄화수소 분자와 분자 사슬이 높은 에너지 밀도를 가지고 있기 때문입니다. 탄화수소 분자의 크기와 길이 외에도 탄소 대 수소 비율이 밀도에 중요한 역할을합니다. 수소 원자와 관련하여 탄소 원자의 수는 연료의 무게와 밀도를 결정합니다. 분자의 탄소 대 수소 비율에서 탄소 원자 수가 많을수록 연료 밀도가 더 높아집니다.
수소 대 탄소 비율이 높은 탄화수소는 탄소 대 수소 비율이 높은 탄화수소보다 가볍습니다. 그 이유는 수소가 지구상에서 가장 가벼운 원소이기 때문입니다. 프로판과 천연 가스(메탄)와 같은 가스 상태의 화석 연료(수소 대 탄소 수가 높음)는 매우 가벼운 이유입니다. 스펙트럼의 반대쪽 끝에는 디젤 및 연료 유와 같은 두껍고 무거운 화석 연료가 탄소 함량이 높습니다.
탄소 대 수소 비율이 클수록 연료의 밀도가 높아집니다.
탄화수소 및 연료 밀도
에너지 밀도는 가스 주행 거리 및 배출량에서 엔진 수명에 이르기까지 모든 것에 영향을 미칩니다. 가스 주행 거리,배출 오염 및 엔진의 마모는 탄화수소 분자 크기와 탄화수소 분자 사슬 길이의 제품입니다.
탄소 대 수소 비율이 높을수록 연료의 에너지가 많아지고 연료가 더 깨끗해진다. 예를 들면,가솔린의 갤런의 에너지 밀도는 디젤의 갤런의 에너지 밀도보다는 상당히 더 적다. “디젤과 가솔린은 단위 질량 당 거의 동일한 에너지를 가지고 있습니다. 디젤의 밀도는 약 833 킬로그램/평방 미터 3 에 비해 740 킬로그램/평방 미터 3 가솔린. 이것은 디젤에 대한 제공 13%볼륨 당 높은 에너지 밀도,”에 따라 StackExchange.com.
결과적으로—적어도 부분적으로—디젤 엔진은 가솔린 엔진보다 25~35%더 연료 효율이 높으며 2~3 배 더 오래 지속됩니다.
4 가지 종류의 탄화수소
다시 말하지만,파라핀,나프텐,올레핀 및 방향족 화합물의 4 가지 탄화수소 등급 만 있습니다. 탄화수소의 단지 4 개의 종류가 있기 때문에,필연적으로,그것은 화석 연료에 있는 탄화수소가 4 개의 종류의 한 안에 속한다는 것을 의미한다. 그러나 디젤에는 수백 가지 탄화수소 유형과 다른 모든 유형의 화석 연료가 있습니다.
디젤 혼자 탄화수소의 500 이상 다른 유형을 포함합니다. 그리고 디젤의 많은 탄화수소는 가솔린 및 기타 화석 연료에도 존재합니다. 화석 연료는 공통적으로 탄화수소를 가지고 있지만 화석 연료를 분리하는 대소 탄화수소 분자의 비율입니다. 모든 화석 연료에 탄화수소 혼합물에 대한 공식이 있습니다.
마찬가지로,디젤을 위한 탄화수소 공식이 있습니다.
디젤 탄화수소의 카테고리 및 클래스
탄화수소의 네 가지 클래스는 두 가지 범주 중 하나에 속합니다. 탄화수소가 속하는 4 개의 종류 중 어느 것에 관계 없이,탄화수소는 포화된 탄화수소 또는 불포화 탄화수소입니다. 포화 탄화수소 대 불포화 탄화수소의 비율은 디젤에서 다양합니다.
그러나,그 비율은 전형적으로 모든 불포화 탄화수소에 대해 약 4 개의 포화 탄화수소이다.
탄화수소 종류에 관하여,디젤에 있는 탄화수소는 3 개의 종류의 한의 밑에 떨어집니다: 파라핀,방향족 화합물 및 나프 텐. 올레핀은 원유에서 드물기 때문에 디젤 연료에서 아주 드물다. “올레핀은 원유에서 거의 발생하지 않으며 특정 정유 공정에 의해 형성됩니다.”에너지 기술 네트워크의 고급 모터 연료 부서에서 설명 하듯이,”디젤 연료는 주로 파라핀,방향족 화합물 및 나프 텐으로 구성됩니다. 디젤 연료에는 약 12-20 개의 탄소 원자를 가진 탄화수소가 포함되어 있으며 비등 범위는 170 에서 360 사이입니다.”
포화 탄화수소—알칸—은
포화 탄화수소는 디젤 연료의 탄화수소의 대부분을 구성합니다. 디젤 탄화수소의 약 75%는 포화 탄화수소입니다. 탄화수소의 다른 유형이 있다 처럼 포화 탄화수소 또는 알칸의 다른 유형이 있다.
다양한 종류의 알칸—포화 탄화수소—은 수소 원자와 탄소 원자의 수가 다릅니다. 그리고 다른 알칸은 수소 대 탄소 비율이 다릅니다. 디젤 연료에는 두 가지 유형의 알칸이 있습니다: 파라핀과 나프 텐. “파라핀과 나프 텐은 탄소 백본을 파괴하지 않고 더 이상 수소를 첨가 할 수 없기 때문에 포화 탄화수소로 분류됩니다.”
파라핀 탄화수소
일반 파라핀은 단일 사슬 분자입니다. 탄소 원자의 중추가 있습니다. 탄소 원자에 부착 된 것은 1~3 개의 수소 원자 사이에있다. “일반 파라핀은 탄소 원자가 사슬과 같은 분자를 형성하도록 연결되어 있으며,끝 부분에있는 탄소를 제외한 각 탄소는 양쪽에 하나씩 다른 두 개와 결합되어있다.”그러나,탄화수소의 다른 유형이 있기 때문에 다른 화석 연료가 있다는 사실에 가깝다—포화 및 불포화—파라핀의 다른 종류가있다. 정상적인 파라핀 외에도 이소 파라핀이 있습니다.
이소 파라핀 탄화수소
이소 파라핀은 일반 파라핀과 동일한 탄소 백본을 가지고 있습니다. 그러나 탄소 원자의 중추 외에도 이소 파라핀은 탄소 가지를 가지고 있습니다. 그 의미는 다른 파라핀 탄화수소는 사슬에서 동일한 수의 탄소와 수소 원자를 가질 수 있지만 구조는 다릅니다.
“이소파라핀은 유사한 탄소 백본을 가지고 있지만,백본으로부터 분기되는 하나 이상의 탄소를 가지고 있다. 일반 데칸과 2,4-디메틸 옥탄은 동일한 화학식을 가지지 만 화학적 및 물리적 특성은 다릅니다. 이 같은 화합물,같은 화학 공식 하지만 원자의 다른 배열 구조 이성질체 라고 합니다.”
시클로 알칸 탄화수소(나프 텐)
단일 사슬 분자 및 가지가있는 사슬 분자 외에도 파라핀 탄화수소는 두 끝이 결합하여 루프를 만드는 사슬로 발전합니다. 루프 파라핀 탄화수소는 시클로 알칸 또는 나프 텐입니다.
및,각각의 알칸 타입은 다수의 상이한 타입을 가질 수 있다.
“온도 및 압력의 표준 조건에서 알칸 시리즈(메탄,에탄,프로판 및 부탄)의 처음 네 구성원은 기체 형태이며,5 에서 시작하는 화합물 12(펜탄)엔-헵타 데칸(엔-헵타 데칸(엔-헵타 데칸)(엔-헵타 데칸(엔-헵타 데칸)(엔-헵타 데칸)은 액체 연료(예:가솔린,제트 연료 및 디젤 연료)에서 발견되는 탄화수소의 큰 분획을 구성하는 액체 인 반면 엔-옥타 데칸(엔-옥타 데칸(엔-옥타 데칸 화합물은 왁스 같은 고체로 격리되어 있습니다. 이 무거운 파라핀은 더 가벼운 파라핀 또는 다른 탄화수소에 용해되며 디젤 연료 및 연료 오일에서 찾을 수 있습니다. 파라핀은 일반적으로 원유(고체 입자가 아닌 액체 용액의 무거운 알칸)에 나타나며 부피에 따라 원유의 최대 20%를 나타냅니다.”
디젤 연료의 나머지 구성 요소는 방향족 화합물,불포화 탄화수소입니다.
어떤 불포화 탄화수소—방향족 화합물—디젤에
방향족 화합물은 불포화 탄화수소입니다. 방향족 화합물은 디젤 연료의 비 알칸을 구성합니다. “디젤 연료에는 범위 15 에 37%양에 있는 방향족 화합물 내용이 있습니다.”방향족 화합물에는 모노 방향족 화합물,디 방향족 화합물 및 트라이 방향족의 세 가지 유형이 있습니다. 디젤의 방향족 화합물의 특정 유형의 수백이 있지만,현대 디젤의 주요 부분을 구성하는 반 다스가 있습니다.
디젤에 있는 일반적인 방향족 화합물은 입니다:
- 벤젠
- 톨루엔 또는 메틸벤젠
- 엠-크실렌 또는 1,3-디메틸벤젠
- 프로필 벤젠
- 이소프로필벤젠
방향족 화합물의 장점 및 단점
방향족 화합물은 디젤의 두 가지 중요한 특성에 중요한 역할을합니다. 첫째,방향족 화합물의 수가 많을수록 점도가 커집니다. 그래서,디젤의 방향족 화합물이 많을수록 더 유동적입니다. 또한 방향족 화합물은 휘발성 탄화수소로 방향족 화합물이 디젤 엔진 추운 날씨 시작에 도움이됩니다. 그리고 방향족 화합물이 많을수록 디젤 연료의 세탄 등급이 높아집니다. 그러나,또한 환경에 관하여 방향족 화합물의 결점이,특히 있습니다.
방향족 화합물은 연소 될 때 알칸이 생성하는 것보다 더 더러운 배출을 일으킨다. “방향족 화합물은 벤젠 및 다 방향족 화합물과 같은 배기 가스에서 발암 성 화합물로 이어질 수 있습니다. 가솔린의 올레핀은 배기 가스에서 반응성 올레핀의 농도를 증가시킬 수 있으며,그 중 일부는 발암 성,독성 또는 오존 형성 가능성을 증가시킬 수 있습니다.”
디젤의 좋은 탄화수소 대 나쁜 탄화수소
디젤 연료는 전통적인 환경 론자에 따르면”깨끗한”연료가 아닙니다. 그 이유는 미립자 물질 및 스모그가 디젤 연소와 관련이 있기 때문입니다. 그러나 디젤 엔진에 의해 생성 된 검은 연기는 굴뚝,화산 및 산불로 인한 연기와 거의 다르지 않습니다. 추악한 반면,과거의 디젤 엔진이 생산 한 검은 연기는 단순히 연소되지 않은 탄화수소였습니다.
틀림없이 연소 엔진에서 가장 위험한 배출물은 배출량에서 발견되는 보이지 않는 가스이다. 예를 들어,일산화탄소는 디젤 엔진에 의해 매우 낮은 양으로 생산됩니다. 반면에 가솔린 엔진은 상당한 양을 생산합니다.
디젤을 다른 화석 연료 인 나프 텐과 분리하는 한 가지 이유—하나의 탄화수소가 다른 탄화수소에 비해 유병률—이 있습니다. “나프텐은 사이 클릭 지방족 탄화수소 또는 단순히 시클로 알칸의 부류입니다.”간단히,나프 텐은 루프 알칸입니다. 즉,나프테넨은 에너지가 풍부하고 밀도가 매우 높습니다. 더 중요한 것은 나프 텐의 배출은 독성이 없다는 것입니다.
모든 화석 연료에는 많은 수의 파라핀(알칸)과 방향족 화합물이 있지만,모든 화석 연료에는 많은 양의 나프텐이 있는 것은 아니다. 나프 텐 대신 가솔린 및 가스 상태 화석 연료와 같은 경연료의 세 번째 구성 요소는 알켄입니다. 알켄은 독성이 있습니다. 따라서 근본적인 수준에서 디젤은 탄화수소를 생산하는 귀중한 무독성 배출물 인 나프 텐을 가지고 있기 때문에 가솔린 및 기타 경 가스 상태 연료와 다릅니다.
디젤 탄화수소 다른 화석 연료에 비해
다행히도,”깨끗한”탄화수소는 높은 에너지 밀도를 갖는 동일한 탄화수소입니다. 마찬가지로,사람들에게 유독하고 대기 및 환경을 손상시키는 탄화수소는 또한 에너지 밀도가 아닌 탄화수소입니다. 디젤은 배출 오염과 관련하여 문제가 있지만 이러한 문제는 탄화수소와 관련이 없습니다. 일반 디젤의 유황은 독성이 있지만 저 유황 디젤은 가솔린보다 훨씬 덜 오염됩니다.
디젤에는 가솔린 보다는 더 높은 알칸 내용 및 더 낮은 방향족 화합물 내용이 있습니다. 또한 가솔린은 높은 알켄 함량을 가지고 있습니다. 알켄은 독성 배출을 생성합니다. 오히려 알켄보다,디젤은 나프 텐,알칸의 형태를 포함한다. 알칸은 배출량과 관련하여 가장 깨끗한 탄화수소 등급입니다. 그리고 나프텐은 모든 탄화수소 중에서 가장 높은 에너지 밀도를 가지고 있습니다.
탄화수소 배출과 관련하여 디젤은 가장 깨끗한 화석 연료입니다.