” Wat zit er in diesel?”is een vraag met twee antwoorden, de ene zeer kort en de andere zeer lang. Het korte antwoord is koolwaterstoffen. Koolwaterstoffen, zoals de naam al aangeeft, zijn moleculen gemaakt van waterstof-en koolstofatoombindingen. Koolwaterstoffen zijn de componenten van elke fossiele brandstof – en biobrandstof-die ze waardevol maken. Koolwaterstoffen zijn de moleculen in fossiele brandstoffen en biobrandstoffen die ontbranden, ontbranden, branden, exploderen, enz. Op moleculair niveau zijn fossiele brandstoffen slechts koolwaterstoffen en contaminanten. Biobrandstoffen zijn ook koolwaterstoffen op elementair niveau. Diesel is dus gewoon een combinatie van verschillende koolwaterstoffen. Het is het mengsel van koolwaterstoffen — de verhouding van de verschillende koolwaterstoffen — die van diesel een unieke fossiele brandstof maken.
belangrijker dan de vraag wat er in diesel zit, is de vraag welke koolwaterstoffen er in diesel zitten en in welke combinatie.
Koolwaterstofklassen bepalen de typen fossiele brandstoffen en biobrandstoffen
net zoals er verschillende soorten fossiele brandstoffen en biobrandstoffen zijn, zijn er verschillende categorieën, klassen en soorten koolwaterstoffen. De categorieën, klassen en soorten koolwaterstoffen bepalen het Brandstoftype-diesel, Benzine, Aardgas, kerosine, enz. – alsmede de verschillende soorten biobrandstoffen.
er zijn twee categorieën koolwaterstoffen op basis van fossiele brandstoffen: verzadigd en onverzadigd. En er zijn vier soorten koolwaterstofklassen, twee in de verzadigde categorie en twee in de onverzadigde categorie. Chevron.com ’s technical paper Diesel Fuels Technical Review schetst vier klassen,” er zijn vier belangrijke klassen van koolwaterstoffen: paraffinen, naftenen, olefinen, en aromaten. Elke klasse is een familie van individuele koolwaterstofmoleculen die een gemeenschappelijke structurele eigenschap delen maar verschillen in grootte (aantal koolstofatomen) of geometrie. De klassen verschillen ook in de verhouding van waterstof tot koolstofatomen en in de manier waarop de koolstofatomen met elkaar verbonden zijn.”
olefinen – ook bekend als alkenen-en aromaten zijn onverzadigde koolwaterstoffen. Alkanen zijn de enige verzadigde koolwaterstoffen die van nature voorkomen in ruwe olie.
kenmerken van Koolwaterstofklassen
Grote koolwaterstofmoleculen en lange en complexe koolwaterstofmoleculeketens komen overeen met een grotere brandstofdichtheid. Brandstofdichtheid is de hoeveelheid energie in elk volume brandstof, de hoeveelheid energie in een gallon of liter diesel, bijvoorbeeld. Lichte brandstoffen zoals benzine en gas-state brandstoffen-aardgas( methaan), propaan, enz. – bestaan uit kleine koolwaterstofmoleculen en korte molecuulketens. Als gevolg daarvan hebben lichte brandstoffen een lage energiedichtheid.
Grote koolwaterstoffen en lange ketens van koolwaterstofmoleculen omvatten de meeste koolwaterstoffen in zware brandstoffen zoals diesel, diesel en bunkerbrandstof (restolie). Dat komt omdat grote koolwaterstofmoleculen en molecuulketens een hoge energiedichtheid hebben. Naast de grootte en lengte van koolwaterstofmoleculen, spelen koolstof-waterstofverhoudingen een rol in dichtheid. Het aantal koolstofatomen ten opzichte van waterstofatomen bepaalt het gewicht en de dichtheid van een brandstof. Hoe groter het aantal koolstofatomen-of hoe minder waterstofatomen-in de koolstof-waterstofverhouding van een molecuul, des te meer energie de brandstof.
koolwaterstoffen met een hoge waterstof / koolstofverhouding zijn lichter dan koolwaterstoffen met een hogere koolstof / waterstofverhouding. De reden is dat waterstof het lichtste element op aarde is. Het volgt de reden, dan, dat gas-staat fossiele brandstoffen zoals propaan en aardgas (methaan) — die hoge waterstof-tot-koolstof tellingen — zijn extreem licht. Aan de andere kant van het spectrum hebben dikke en zware fossiele brandstoffen zoals diesel en stookolie een hoog koolstofgehalte.
hoe groter de koolstof / waterstofverhouding, hoe groter de dichtheid van een brandstof.
koolwaterstoffen en Brandstofdichtheid
energiedichtheid is van invloed op alles, van gasafstand en emissies tot levensduur van de motor. Gas kilometers, emissies-vervuiling-en de slijtage van een motor zijn producten van koolwaterstof molecuul grootte en koolwaterstof molecuul keten lengte.
hoe hoger de koolstof / waterstofverhouding, hoe meer energie in een brandstof en hoe schoner de brandstof brandt. Bijvoorbeeld, de energiedichtheid van een gallon benzine is aanzienlijk minder dan de energiedichtheid van een gallon diesel. “Diesel en benzine hebben ongeveer dezelfde energie per massa-eenheid (lagere verwarmingswaarde, ongeveer 41 MJ/kg). De dichtheid van diesel is ongeveer 833 kg / m3 vergeleken met 740 kg / m3 voor benzine. Dit geeft diesel ongeveer 13% hogere energiedichtheid per volume, ” volgens StackExchange.com.
hierdoor zijn dieselmotoren — althans voor een deel-tussen de 25 en 35 procent zuiniger dan hun benzinemotoren en gaan ze twee tot drie keer zo lang mee.
vier klassen koolwaterstoffen
opnieuw zijn er slechts vier koolwaterstofklassen: paraffinen, naftenen, olefinen en aromaten. Omdat er slechts vier klassen koolwaterstoffen zijn, betekent dit dat de koolwaterstoffen in fossiele brandstoffen tot één van de vier klassen behoren. Er zijn echter honderden verschillende soorten koolwaterstoffen in diesel en elk ander type fossiele brandstof.
Diesel alleen bevat meer dan 500 verschillende soorten koolwaterstoffen. En, veel van de koolwaterstoffen in diesel bestaan ook in benzine en andere fossiele brandstoffen. Terwijl fossiele brandstoffen koolwaterstoffen gemeen hebben, is het de verhouding tussen grote en kleine koolwaterstofmoleculen die fossiele brandstoffen scheiden. Er is een formule voor het koolwaterstofmengsel in elke fossiele brandstof.
ook bestaat er een koolwaterstofformule voor diesel.
categorieën en klassen koolwaterstoffen in Diesel
de vier klassen koolwaterstoffen vallen in een van de twee categorieën. Ongeacht onder welke van de vier klassen een koolwaterstof valt, is een koolwaterstof ofwel een verzadigde koolwaterstof ofwel een onverzadigde koolwaterstof. De verhouding van verzadigde koolwaterstoffen tot onverzadigde koolwaterstoffen varieert in diesel.
maar de verhouding is meestal ongeveer vier verzadigde koolwaterstoffen tot elke onverzadigde koolwaterstof.
met betrekking tot koolwaterstofklassen vallen de koolwaterstoffen in diesel onder een van de drie categorieën: paraffinen, aromaten en naftenen. Olefinen zijn zeer zeldzaam in diesel omdat ze zeldzaam zijn in ruwe olie. “Olefinen komen zelden voor in ruwe olie; zij worden gevormd door bepaalde raffinageprocessen.”Zoals de afdeling geavanceerde motorbrandstoffen van het Energy Technology Network uitlegt,” bestaat dieselbrandstof voornamelijk uit paraffinen, aromaten en naftenen. Diesel bevat koolwaterstoffen met ongeveer 12-20 koolstofatomen en het kooktraject ligt tussen 170 °C en 360 ° C.”
verzadigde koolwaterstoffen (alkanen) zijn
verzadigde koolwaterstoffen vormen de meerderheid van de koolwaterstoffen in dieselbrandstof. Ongeveer 75 procent van de koolwaterstoffen in diesel zijn verzadigde koolwaterstoffen. Zoals er verschillende soorten koolwaterstoffen zijn, zijn er verschillende soorten verzadigde koolwaterstoffen of alkanen.
verschillende soorten alkanen-verzadigde koolwaterstoffen-hebben verschillende aantallen waterstofatomen en koolstofatomen. En verschillende alkanen hebben verschillende waterstof-koolstofverhoudingen. Er zijn twee soorten alkanen in dieselbrandstof: paraffinen en naftenen. “Paraffinen en naftenen worden geclassificeerd als verzadigde koolwaterstoffen omdat er geen waterstof meer aan kan worden toegevoegd zonder de koolstofketen te breken.”
paraffine koolwaterstoffen
normale paraffinen zijn éénketenmoleculen. Er is een ruggengraat van koolstofatomen. Verbonden aan de koolstofatomen zijn tussen één en drie waterstofatomen. “Normale paraffines hebben koolstofatomen die verbonden zijn met ketenachtige moleculen, waarbij elke koolstof-behalve die aan de uiteinden – gebonden is aan twee andere, één aan weerszijden.”Maar, vergelijkbaar met het feit dat er verschillende fossiele brandstoffen, omdat er verschillende soorten koolwaterstoffen — verzadigde en onverzadigde — er zijn verschillende soorten paraffines. Naast normale paraffinen zijn er ook isoparaffinen.
Isoparaffinen koolwaterstoffen
Isoparaffinen hebben dezelfde koolstofketen als normale paraffinen. Echter, naast de ruggengraat van koolstofatomen, isoparaffins hebben koolstof takken. De implicatie is dat een andere paraffine koolwaterstof hetzelfde aantal koolstof-en waterstofatomen in een keten kan hebben, maar een andere structuur.
” Isoparaffinen hebben een soortgelijke koolstofketen, maar ze hebben ook een of meer koolstofatomen die van de ruggengraat aftakken. Normaal decaan en 2,4-dimethyloctaan hebben dezelfde chemische formule, C10H22, maar verschillende chemische en fysische eigenschappen. Verbindingen zoals deze, met dezelfde chemische formule maar een andere rangschikking van atomen, worden structurele isomeren genoemd.”
Cycloalkaankoolwaterstoffen (Naftenen)
naast éénketenmoleculen en ketenmoleculen met vertakkingen ontwikkelen paraffinekoolwaterstoffen zich ook tot ketens waarin de twee uiteinden zich binden tot een lus. Paraffinehoudende koolwaterstoffen die kringloop zijn cycloalkanen of naftenen.
en elk alkaantype kan een groot aantal verschillende typen hebben.
“Onder standaard condities van temperatuur en druk (STP), de eerste vier leden van de alkane serie (methaan, ethaan, propaan en butaan) in gasvorm, en verbindingen vanaf C5H12 (pentaan) en n-heptadecane (C17H36) zijn vloeistoffen (die grote fracties van koolwaterstoffen gevonden in vloeibare brandstoffen (bijv., benzine, kerosine en diesel), terwijl de n-octadecane (C18H38) of zwaardere verbindingen bestaan in isolement wax-achtige stoffen bij STP. Deze zwaardere paraffinen zijn oplosbaar in lichtere paraffinen of andere koolwaterstoffen en kunnen worden gevonden in diesel en stookolie. Paraffinen van C1 tot C40 komen gewoonlijk voor in ruwe olie (zwaardere alkanen in vloeibare oplossing, niet als vaste deeltjes) en vertegenwoordigen tot 20 volumeprocent van ruwe olie.”
de overige bestanddelen van dieselbrandstof zijn aromaten, onverzadigde koolwaterstoffen.
welke onverzadigde koolwaterstoffen-aromaten-zitten in Diesel
aromaten zijn onverzadigde koolwaterstoffen. Aromaten vormen de niet-alkanen in dieselbrandstof. “Dieselbrandstoffen hebben een gehalte aan aromaten van 15 tot 37% vol.”Er zijn drie soorten aromaten: mono-aromaten, di-aromaten en tri-aromaten. Terwijl er honderden specifieke soorten aromaten in diesel, er is slechts een half dozijn die een groot deel van de hedendaagse diesel vormt.
de meest voorkomende aromaten in diesel zijn::
- benzeen
- tolueen of methylbenzeen
- m-xyleen of 1,3-dimethylbenzeen
- ethylbenzeen
- Propylbenzeen
- Isopropylbenzeen
aromaten spelen een cruciale rol in twee belangrijke kwaliteiten van diesel. Ten eerste, hoe groter het aantal aromaten, hoe groter de viscositeit. Dus, hoe meer aromaten in diesel, hoe meer vloeistof het is. Bovendien, aromaten zijn vluchtige koolwaterstoffen die betekenen aromaten helpen met dieselmotor koud weer start. En, hoe meer aromaten, hoe hoger het cetaangehalte van een dieselbrandstof. Maar, er zijn ook nadelen van aromaten, met name met betrekking tot het milieu.
aromaten produceren bij verbranding vuilere emissies dan alkanen. “Aromaten kunnen leiden tot kankerverwekkende verbindingen in uitlaatgassen, zoals benzeen en polyaromatische verbindingen. Olefinen in benzine kunnen leiden tot een verhoging van de concentratie van reactieve olefinen in uitlaatgassen, waarvan sommige kankerverwekkend, toxisch zijn of het ozonvormend vermogen kunnen verhogen.”
goede versus slechte koolwaterstoffen in Diesel
dieselbrandstof is volgens de traditionele milieuactivist geen” schone ” brandstof. De reden is, de deeltjes, en smog geassocieerd met brandende diesel. Echter, de zwarte rook geproduceerd door dieselmotoren is nauwelijks anders dan de rook van schoorstenen, vulkanen, en bosbranden. Hoewel lelijk, de zwarte rook die dieselmotoren van het verleden geproduceerd was gewoon onverbrande koolwaterstoffen.
de gevaarlijkste emissies van verbrandingsmotoren zijn de onzichtbare gassen die in emissies worden aangetroffen. Zo wordt koolmonoxide in extreem lage hoeveelheden geproduceerd door dieselmotoren. Aan de andere kant, benzinemotoren produceren aanzienlijke hoeveelheden.
er is één reden — de prevalentie van één koolwaterstof boven een andere — die diesel van andere fossiele brandstoffen onderscheidt: naftenen. “Naftenen zijn een klasse van cyclische alifatische koolwaterstoffen of gewoon cycloalkanen.”Simpelweg, naftenen zijn alkanen die lus. Dat betekent dat naftenen energierijk en extreem dicht zijn. Nog belangrijker, de emissies van naftenen zijn niet giftig.
hoewel alle fossiele brandstoffen grote hoeveelheden paraffinen (alkanen) en aromaten bevatten, hebben niet alle fossiele brandstoffen grote hoeveelheden naftenen. In plaats van naftenen, de derde component in lichte brandstoffen zoals benzine en gas-state fossiele brandstoffen zijn alkenen. Alkenen zijn giftig. Dus, op een fundamenteel niveau, diesel is anders dan benzine en andere lichte Gas-State brandstoffen omdat het naftenen, waardevolle, niet-toxische emissies produceren koolwaterstof.
Dieselkoolwaterstoffen vergeleken met andere fossiele brandstoffen
gelukkig zijn “schone” koolwaterstoffen dezelfde koolwaterstoffen met een hoge energiedichtheid. Ook de koolwaterstoffen die giftig zijn voor mensen en de atmosfeer en het milieu beschadigen, zijn niet energiedicht. Hoewel diesel problemen heeft met betrekking tot emissievervuiling, zijn deze problemen niet gerelateerd aan koolwaterstof. Terwijl de zwavel in gewone diesel giftig is, is laag zwaveldiesel aanzienlijk minder vervuilend dan benzine.
Diesel heeft een hoger alkaangehalte dan benzine en een lager aromatengehalte. Bovendien heeft benzine een hoog alkeengehalte. Alkenen produceren toxische emissies. In plaats van alkenen bevat diesel naftenen, een vorm van alkanen. Alkanen zijn de schoonste klasse koolwaterstoffen wat emissies betreft. Naftenen hebben de hoogste energiedichtheid van alle koolwaterstoffen.
wat de koolwaterstofemissies betreft, is diesel de schoonste fossiele brandstof.