» Hva er i diesel?»er et spørsmål med to svar, en veldig kort og den andre veldig lang. Det korte svaret er hydrokarboner. Hydrokarboner, som navnet antyder, er molekyler laget av hydrogen – og karbonatombindinger. Hydrokarboner er komponentene i hvert fossilt brensel — og biodrivstoff — som gjør dem verdifulle. Hydrokarboner er molekylene i fossilt brensel og biodrivstoff som antenner, forbrenner, brenner, eksploderer, etc.
på molekylært nivå er fossile brensler bare hydrokarboner og forurensninger. Biodrivstoff er også hydrokarboner på elementært nivå. Så, diesel er bare en kombinasjon av forskjellige hydrokarboner. Det er blandingen av hydrokarboner-forholdet mellom de forskjellige hydrokarbonene – som gjør diesel til et unikt fossilt brensel.
Viktigere enn å spørre hva som er i diesel er å spørre hva hydrokarboner er i diesel, og i hvilken kombinasjon.
Hydrokarbonklasser Bestemmer Fossilt Brensel Og Biodrivstofftyper
Akkurat som det finnes forskjellige typer fossilt brensel og biodrivstoff, er det forskjellige kategorier, klasser og typer hydrokarboner. Kategoriene, klassene og typene hydrokarboner bestemmer drivstofftype — diesel, bensin, naturgass, parafin, etc. – i tillegg til de forskjellige typer biodrivstoff.
det finnes to kategorier av hydrokarboner med fossilt brensel: mettet og umettet. Og det er fire typer hydrokarbonklasser, to i den mettede kategorien og to i den umettede kategorien. Chevron.com ‘s technical paper Diesel Fuels Technical Review skisserer fire klasser,» det er fire store klasser av hydrokarboner: parafiner, naftener, olefiner og aromater. Hver klasse er en familie av individuelle hydrokarbonmolekyler som deler en felles strukturell funksjon, men varierer i størrelse (antall karbonatomer) eller geometri. Klassene varierer også i forholdet mellom hydrogen og karbonatomer og i måten karbonatomene er bundet til hverandre.»
Olefiner – også kjent som alkener – og aromater er umettede hydrokarboner. Alkaner er de eneste mettede hydrokarbonene som forekommer naturlig i råolje.
Egenskaper Av Hydrokarbonklasser
Store hydrokarbonmolekyler og lange og komplekse hydrokarbonmolekylkjeder tilsvarer større drivstofftetthet. Drivstofftetthet er mengden energi i hvert volum drivstoff, mengden energi i en gallon eller liter diesel, for eksempel. Lett brensel som bensin og gass-state brensel-naturgass (metan), propan, etc. – består av små hydrokarbonmolekyler og korte molekylkjeder. Som et resultat har lette drivstoff lav energitetthet.
Store hydrokarboner og lange hydrokarbonmolekylkjeder omfatter de fleste hydrokarboner i tunge drivstoff som diesel, diesel og bunkerolje (restolje). Det er fordi store hydrokarbonmolekyler og molekylkjeder har høy energitetthet. I tillegg til størrelsen og lengden av hydrokarbonmolekyler, spiller karbon-til-hydrogenforhold en rolle i tetthet. Antall karbonatomer i forhold til hydrogenatomer bestemmer drivstoffets vekt og tetthet. Jo større antall karbonatomer – eller jo færre hydrogenatomer-i et molekyls karbon-til-hydrogenforhold, jo mer energi tett drivstoffet.
Hydrokarboner med høye hydrogen-til-karbon-forhold er lettere enn hydrokarboner med høyere karbon-til-hydrogen-forhold. Årsaken er at hydrogen er Det letteste elementet På Jorden. Det følger grunnen til at gass-stat fossile brensler som propan og naturgass (metan) — som har høye hydrogen-til-karbon — teller-er ekstremt lette. I motsatt ende av spekteret er tykke og tunge fossile brensler som diesel og brenselolje høyt i karboninnhold.
jo større karbon-til-hydrogen-forholdet er, desto større tetthet av et drivstoff.
Hydrokarboner Og Drivstofftetthet
energitetthet påvirker alt fra gass kjørelengde og utslipp til motorens levetid. Gass kjørelengde, utslipp-forurensning – og slitasje på en motor er produkter av hydrokarbon molekyl størrelse og hydrokarbon molekyl kjedelengde.
jo høyere karbon-til-hydrogen-forhold, jo mer energi i et drivstoff og renere brennstoffet brenner. For eksempel er energidensiteten til en gallon bensin betydelig mindre enn energidensiteten til en gallon diesel. «Diesel og bensin har omtrent samme energi per masseenhet (lavere oppvarmingsverdi, ca 41 MJ/kg). Tettheten av diesel er ca 833 kg / m3 sammenlignet med 740 kg/m3 for bensin. Dette gir diesel ca 13% høyere energitetthet per volum, » ifølge StackExchange.com.
som et resultat — i hvert fall delvis — er dieselmotorer mellom 25 og 35 prosent mer drivstoffeffektive enn bensinmotorens motstykker og varer to til tre ganger så lenge.
Fire Klasser Av Hydrokarboner
Igjen er det bare fire hydrokarbonklasser: paraffiner, naftener, olefiner og aromater. Fordi det bare er fire klasser av hydrokarboner, betyr det nødvendigvis at hydrokarbonene i fossile brensler faller innenfor en av de fire klassene. Det er imidlertid hundrevis av forskjellige hydrokarbontyper i diesel, så vel som alle andre typer fossilt brensel.
Diesel alene inneholder mer enn 500 forskjellige typer hydrokarboner. Og mange av hydrokarbonene i diesel finnes også i bensin og andre fossile brensler. Mens fossile brensler har hydrokarboner til felles, er det forholdet mellom store og små hydrokarbonmolekyler som skiller fossile brensler. Det er en formel for hydrokarbonblandingen i hvert fossilt brensel.
På Samme måte er det hydrokarbonformel for diesel.
Kategorier Og Klasser Av Hydrokarboner I Diesel
de fire klassene av hydrokarboner faller inn i en av to kategorier. Uansett hvilken av de fire klassene et hydrokarbon faller under, er et hydrokarbon enten et mettet hydrokarbon eller et umettet hydrokarbon. Forholdet mellom mettede hydrokarboner og umettede hydrokarboner varierer i diesel.
men forholdet er vanligvis rundt fire mettede hydrokarboner til hvert umettet hydrokarbon.
med hensyn til hydrokarbonklasser faller hydrokarbonene i diesel under en av tre kategorier: parafiner, aromater og naftener. Olefiner er svært uvanlige i dieselbrensel fordi de er uvanlige i råolje. «Olefiner forekommer sjelden i råolje; de dannes av visse raffineriprosesser.»Som Energy Technology Network’ S Advanced Motor Fuels Department forklarer, » Diesel består hovedsakelig av paraffiner, aromater og naftener. Dieselbrensel inneholder hydrokarboner med ca. 12-20 karbonatomer og kokeområdet er mellom 170 og 360 °C.»
Hvilke Mettede Hydrokarboner — Alkaner — Er
Mettede hydrokarboner utgjør størstedelen av hydrokarbonene i diesel. Om lag 75 prosent av hydrokarbonene i diesel er mettede hydrokarboner. Som det finnes forskjellige typer hydrokarboner, er det forskjellige typer mettede hydrokarboner eller alkaner.
forskjellige typer alkaner-mettede hydrokarboner-har forskjellig antall hydrogenatomer og karbonatomer. Og forskjellige alkaner har forskjellige hydrogen-til-karbonforhold. Det finnes to typer alkaner i diesel: parafiner og naftener. «Parafiner og naftener er klassifisert som mettede hydrokarboner fordi det ikke kan tilsettes mer hydrogen uten å bryte karbonryggraden.»
Parafinhydrokarboner
Normale parafiner er enkeltkjedede molekyler. Det er en ryggrad av karbonatomer. Knyttet til karbonatomer er mellom ett og tre hydrogenatomer. «Normale paraffiner har karbonatomer knyttet til å danne kjedelignende molekyler, med hvert karbon-unntatt de i enden-bundet til to andre, en på hver side.»Men i likhet med det faktum at det finnes forskjellige fossile brensler fordi det finnes forskjellige typer hydrokarboner — mettet og umettet — finnes det forskjellige typer paraffiner. I tillegg til normale paraffiner er det også isoparaffiner.
Isoparaffinhydrokarboner
Isoparaffiner har samme karbonryggrad som vanlige paraffiner. Men i tillegg til ryggraden av karbonatomer har isoparaffiner karbongrener. Implikasjonen er at et annet paraffinhydrokarbon kan ha samme antall karbon – og hydrogenatomer i en kjede, men en annen struktur.
» Isoparaffiner har en lignende karbonryggrad, men de har også en eller flere karboner som forgrener seg fra ryggraden. Normal dekan og 2,4-dimetyloktan har samme kjemiske formel, C10H22, men forskjellige kjemiske og fysiske egenskaper. Forbindelser som dette, med samme kjemiske formel, men et annet arrangement av atomer, kalles strukturelle isomerer.»
Cycloalkane Hydrokarboner (Naftener)
i tillegg til enkeltkjedede molekyler og kjedemolekyler med grener, utvikler paraffinhydrokarboner også til kjeder hvor de to ender binder seg til å lage en sløyfe. Parafin hydrokarboner som sløyfe er cykloalkaner eller naftener.
ja, hver alkantype kan ha et stort antall forskjellige typer.
«under standardbetingelser for temperatur og trykk (STP) er de fire første medlemmene av alkan-serien (metan, etan, propan og butan) i gassform, og forbindelser som starter FRA C5H12 (pentan) til n-heptadekan (C17H36) er væsker (som utgjør store fraksjoner av hydrokarboner som finnes i flytende brensel (f.eks. bensin, flydrivstoff og diesel), mens n-oktadekan (C18H38) eller tyngre forbindelser eksisterer isolert som vokslignende faste stoffer Ved stp. Disse tyngre parafinene er oppløselige i lettere parafiner eller andre hydrokarboner og finnes i diesel og drivstoffoljer. Parafiner Fra C1 Til C40 forekommer vanligvis i råolje (tyngre alkaner i flytende oppløsning, ikke som faste partikler) og representerer opptil 20 volumprosent av råolje.»
de resterende komponentene av dieselbrensel er aromater, umettede hydrokarboner.
Hvilke Umettede Hydrokarboner-Aromater – er I Diesel
Aromater er umettede hydrokarboner. Aromater utgjør ikke-alkaner i diesel. «Diesel drivstoff har aromater innholdet i området 15 til 37% volum.»Det finnes tre typer aromater: mono-aromater, di-aromater og tri-aromater. Mens det er hundrevis av spesifikke typer aromater i diesel, er det bare et halvt dusin som utgjør en stor del av moderne diesel.
de vanligste aromatene i diesel er:
- Benzen
- Toluen eller metylbenzen
- m-xylen eller 1,3-dimetylbenzen
- Etylbenzen
- Isopropylbenzen
Fordeler Og Ulemper Ved Aromater
Aromater Spiller En Avgjørende Rolle I to Viktige Kvaliteter av diesel. For det første, jo større antall aromater, desto større viskositet. Så jo mer aromater i diesel, jo mer væske er det. I tillegg er aromater flyktige hydrokarboner som betyr at aromater hjelper med dieselmotor kaldt vær starter. Og jo mer aromater, jo høyere cetan-vurdering av et dieselbrensel. Men det er også ulemper med aromater, spesielt med hensyn til miljøet.
Aromater, når de forbrennes, produserer smussere utslipp enn alkaner genererer. «Aromater kan føre til kreftfremkallende forbindelser i eksosgasser, som benzen og polyaromatiske forbindelser. Olefiner i bensin kan føre til økt konsentrasjon av reaktive olefiner i eksosgasser, hvorav noen er kreftfremkallende, giftige eller kan øke ozondannende potensial.»
Gode Vs Dårlige Hydrokarboner I Diesel
Dieselbrensel er ikke et «rent» drivstoff i henhold til tradisjonell miljøforkjemper. Årsaken er, svevestøv, og smog forbundet med brennende diesel. Den svarte røyken som produseres av dieselmotorer er imidlertid ikke noe annerledes enn røyken fra skorsteiner, vulkaner og skogbranner. Mens stygg, den svarte røyken som dieselmotorer fra fortiden produsert var rett og slett uforbrente hydrokarboner.
Uten Tvil de farligste utslippene fra forbrenningsmotorer er de usynlige gassene som finnes i utslippene. Karbonmonoksid, for eksempel, produseres i ekstremt lave mengder av dieselmotorer. På den annen side produserer bensinmotorer betydelige mengder.
det er en grunn — utbredelsen av ett hydrokarbon over en annen — som skiller diesel fra andre fossile brensler: naftener. «Naftener er en klasse av sykliske alifatiske hydrokarboner eller Bare Cykloalkaner.»Bare naftener er alkaner som slår. Det betyr at naftener er energirike og ekstremt tette. Enda viktigere er utslippene fra naftener ikke giftige.
mens alle fossile brensler har store mengder parafiner (alkaner) og aromater, har ikke alle fossile brensler store mengder naftener. I stedet for naftener er den tredje komponenten i lette brensler som bensin og gass-state fossile brensler alkener. Alkener er giftige. Så på et grunnleggende nivå er diesel forskjellig fra bensin og andre lette gassbrensel fordi den har naftener, verdifulle, giftfrie utslipp som produserer hydrokarbon.
Diesel Hydrokarboner Sammenlignet Med Andre Fossile Brensler
Heldigvis er hydrokarboner som er «rene» de samme hydrokarbonene som har høy energitetthet. På samme måte er de hydrokarbonene som er giftige for mennesker og skader atmosfæren og miljøet også de som ikke er energitette. Mens diesel har problemer med hensyn til utslippsforurensning, er disse problemene ikke hydrokarbonrelaterte. Mens svovelet i vanlig diesel er giftig, er lav svoveldiesel betydelig mindre forurensende enn bensin.
Diesel har et høyere alkaninnhold enn bensin og et lavere aromatikinnhold. I tillegg har bensin et høyt alkeninnhold. Alkener produserer giftige utslipp. I stedet for alkener inneholder diesel naftener, en form for alkaner. Alkaner er den reneste klassen av hydrokarboner med hensyn til utslipp. Og naftener har den høyeste energitettheten av alle hydrokarboner.
når det gjelder utslipp av hydrokarboner, er diesel det reneste fossile drivstoffet.