” o que há no diesel?”é uma pergunta com duas respostas, uma muito curta e outra muito longa. A resposta curta é hidrocarbonetos. Hidrocarbonetos, como o nome indica, são moléculas feitas de ligações de átomos de hidrogênio e carbono. Os hidrocarbonetos são os componentes de todos os combustíveis fósseis — e biocombustíveis — que os tornam valiosos. Hidrocarbonetos são as moléculas em combustíveis fósseis e biocombustíveis que inflamam, queimam, queimam, explodem, etc.
em nível molecular, os combustíveis fósseis são simplesmente hidrocarbonetos e contaminantes. Os biocombustíveis também são hidrocarbonetos a nível elementar. Portanto, o diesel é simplesmente uma combinação de diferentes hidrocarbonetos. É a mistura de hidrocarbonetos-a proporção dos diferentes hidrocarbonetos-que fazem do diesel um combustível fóssil único.
mais importante do que perguntar o que há no diesel é perguntar o que são hidrocarbonetos no diesel e em que combinação.
As Classes de hidrocarbonetos determinam os tipos de combustíveis fósseis e Biocombustíveis
assim como existem diferentes tipos de combustíveis fósseis e biocombustíveis, existem diferentes categorias, classes e tipos de hidrocarbonetos. As Categorias, classes e tipos de hidrocarbonetos determinam o tipo de combustível — diesel, gasolina, gás natural, querosene, etc. – bem como os diferentes tipos de biocombustíveis.
existem duas categorias de hidrocarbonetos combustíveis fósseis: saturados e insaturados. E, existem quatro tipos de classes de hidrocarbonetos, dois na categoria saturada e dois na categoria insaturada. Chevron.com o artigo técnico diesel Fuels Technical Review descreve quatro classes: “existem quatro classes principais de hidrocarbonetos: parafinas, naftenos, olefinas e aromáticos. Cada classe é uma família de moléculas de hidrocarbonetos individuais que compartilham uma característica estrutural comum, mas diferem em tamanho (número de átomos de carbono) ou geometria. As classes também diferem na proporção de átomos de hidrogênio para carbono e na forma como os átomos de carbono são ligados uns aos outros.”
olefinas – também conhecidas como alcenos-e aromáticos são hidrocarbonetos insaturados. Os alcanos são os únicos hidrocarbonetos saturados que ocorrem naturalmente no petróleo bruto.
características das Classes de hidrocarbonetos
grandes moléculas de hidrocarbonetos e cadeias de moléculas de hidrocarbonetos longas e complexas equivalem a uma maior densidade de combustível. A densidade do combustível é a quantidade de energia em cada volume de combustível, a quantidade de energia em um galão ou litro de diesel, por exemplo. Combustíveis leves como gasolina e combustíveis do Estado do gás-gás natural( metano), propano, etc. – consistem em pequenas moléculas de hidrocarbonetos e cadeias de moléculas curtas. Como resultado, os combustíveis leves têm baixas densidades de energia. Hidrocarbonetos grandes e cadeias longas de moléculas de hidrocarbonetos compreendem a maioria dos hidrocarbonetos em combustíveis pesados como diesel, diesel e combustível de bunker (óleo residual). Isso ocorre porque grandes moléculas de hidrocarbonetos e cadeias de moléculas têm alta densidade de energia. Além do tamanho e comprimento das moléculas de hidrocarbonetos, as relações carbono-hidrogênio desempenham um papel na densidade. O número de átomos de carbono em relação aos átomos de hidrogênio determina o peso e a densidade de um combustível. Quanto maior o número de átomos de carbono — ou menos os átomos de hidrogênio — na proporção carbono-hidrogênio de uma molécula, mais energia densa é o combustível. Hidrocarbonetos com altas proporções de hidrogênio para carbono são mais leves do que hidrocarbonetos com maiores proporções de carbono para hidrogênio. A razão é que o hidrogênio é o elemento mais leve da Terra. Segue-se a razão, então, que os combustíveis fósseis do estado gasoso, como o propano e o gás natural (metano) — que têm altas contagens de hidrogênio para carbono-são extremamente leves. Na extremidade oposta do espectro, combustíveis fósseis espessos e pesados, como diesel e óleo combustível, são ricos em teor de carbono.
quanto maior a relação carbono-hidrogênio, maior a densidade de um combustível.
hidrocarbonetos e densidade de combustível
a densidade de energia afeta tudo, desde quilometragem e emissões até a vida útil do motor. A milhagem de gás, as emissões — poluição-e o desgaste de um motor são produtos do tamanho da molécula de hidrocarboneto e do comprimento da cadeia da molécula de hidrocarboneto.
quanto maior a relação carbono-hidrogênio, mais energia em um combustível e mais limpo o combustível queima. Por exemplo, a densidade de energia de um galão de gasolina é consideravelmente menor do que a densidade de energia de um galão de diesel. “Diesel e gasolina têm aproximadamente a mesma energia por unidade de massa (menor valor de aquecimento, cerca de 41 MJ/kg). A densidade do diesel é de cerca de 833 kg / m3 em comparação com 740 kg/m3 para gasolina. Isso dá ao diesel cerca de 13% maior densidade de energia por volume”, de acordo com StackExchange.com.
como resultado — pelo menos em parte — os motores a diesel têm entre 25 e 35% mais eficiência de combustível do que seus equivalentes a motor a gasolina e duram de duas a três vezes mais.
quatro Classes de hidrocarbonetos
novamente, existem apenas quatro classes de hidrocarbonetos: parafinas, naftenos, olefinas e aromáticos. Porque existem apenas quatro classes de hidrocarbonetos, necessariamente, isso significa que os hidrocarbonetos nos combustíveis fósseis se enquadram em uma das quatro classes. No entanto, existem centenas de diferentes tipos de hidrocarbonetos no diesel, bem como todos os outros tipos de combustível fóssil.
o Diesel sozinho contém mais de 500 tipos diferentes de hidrocarbonetos. E, muitos dos hidrocarbonetos no diesel também existem na gasolina e outros combustíveis fósseis. Embora os combustíveis fósseis tenham hidrocarbonetos em comum, é a proporção de moléculas de hidrocarbonetos grandes para pequenas que separam os combustíveis fósseis. Existe uma fórmula para a mistura de hidrocarbonetos em todos os combustíveis fósseis.
da mesma forma, existe uma fórmula de hidrocarbonetos para o diesel.
categorias e Classes de hidrocarbonetos em Diesel
as quatro classes de hidrocarbonetos se enquadram em uma das duas categorias. Independentemente de qual das quatro classes um hidrocarboneto cai, um hidrocarboneto é um hidrocarboneto saturado ou um hidrocarboneto insaturado. A proporção de hidrocarbonetos saturados para hidrocarbonetos insaturados varia no diesel.
mas, a proporção é tipicamente em torno de quatro hidrocarbonetos saturados para cada um hidrocarboneto insaturado.
no que diz respeito às classes de hidrocarbonetos, os hidrocarbonetos no diesel se enquadram em uma das três categorias: parafinas, aromáticos e naftenos. As olefinas são muito incomuns no combustível diesel porque são incomuns no petróleo bruto. “As olefinas raramente ocorrem no petróleo bruto; elas são formadas por certos processos de refinaria.”Como explica o Departamento avançado de combustíveis para motores da Energy Technology Network,” O Combustível Diesel consiste principalmente em parafinas, aromáticos e naftenos. O combustível Diesel contém hidrocarbonetos com aproximadamente 12-20 átomos de carbono e a faixa de ebulição está entre 170 e 360 °C.”
que hidrocarbonetos saturados — alcanos — são
hidrocarbonetos saturados constituem a maioria dos hidrocarbonetos no combustível diesel. Cerca de 75% dos hidrocarbonetos do diesel são hidrocarbonetos saturados. Como existem diferentes tipos de hidrocarbonetos, existem diferentes tipos de hidrocarbonetos saturados ou alcanos.
diferentes tipos de alcanos — hidrocarbonetos saturados — têm diferentes números de átomos de hidrogênio e átomos de carbono. E, alcanos diferentes têm diferentes proporções de hidrogênio para carbono. Existem dois tipos de alcanos no combustível diesel: parafinas e naftenos. “Parafinas e naftenos são classificados como hidrocarbonetos saturados porque não mais hidrogênio pode ser adicionado a eles sem quebrar a espinha dorsal do carbono.”
hidrocarbonetos parafínicos
as parafinas normais são moléculas de cadeia única. Existe uma espinha dorsal dos átomos de carbono. Ligados aos átomos de carbono estão entre um e três átomos de hidrogênio. As parafinas normais têm átomos de carbono ligados para formar moléculas semelhantes a cadeias, com cada carbono – exceto aqueles nas extremidades – ligado a dois outros, um de cada lado.”Mas, semelhante ao fato de que existem diferentes combustíveis fósseis porque existem diferentes tipos de hidrocarbonetos — saturados e insaturados — existem diferentes tipos de parafinas. Além das parafinas normais, também existem isoparafinas.
hidrocarbonetos de Isoparafina
as Isoparafinas têm a mesma espinha dorsal de carbono que as parafinas normais. No entanto, além da espinha dorsal dos átomos de carbono, as isoparafinas têm ramos de carbono. A implicação é que um hidrocarboneto de parafina diferente pode ter o mesmo número de átomos de carbono e hidrogênio em uma cadeia, mas uma estrutura diferente.
” as Isoparafinas têm uma espinha dorsal de carbono semelhante, mas também têm um ou mais carbonos ramificando-se da espinha dorsal. Decano Normal e 2,4-dimetiloctano têm a mesma fórmula química, C10H22, mas diferentes propriedades químicas e físicas. Compostos como este, com a mesma fórmula química, mas um arranjo diferente de átomos, são chamados de isômeros estruturais.”
hidrocarbonetos de Cicloalcano(Naftenos)
além de moléculas de cadeia única e moléculas de cadeia com ramos, os hidrocarbonetos de parafina também se desenvolvem em cadeias nas quais as duas extremidades se ligam para fazer um loop. Hidrocarbonetos de parafina que circulam são cicloalcanos ou naftenos.
e, cada tipo de alcano pode ter um grande número de tipos diferentes.
“Sob condições padrão de temperatura e pressão (STP), os quatro primeiros membros da alkane série (metano, etano, propano e butano) estão na forma gasosa, e compostos de partida de C5H12 (pentano) para n-heptadecane (C17H36), são líquidos (constituindo grandes frações de hidrocarbonetos encontrados em combustíveis líquidos (por exemplo, gasolina, qav, diesel e combustível), enquanto que o n-octadecane (C18H38) ou de compostos mais pesados existem isoladamente, como a cera-como sólidos em STP. Essas parafinas mais pesadas são solúveis em parafinas mais leves ou outros hidrocarbonetos e podem ser encontradas no combustível diesel e nos óleos combustíveis. Parafinas de C1 a C40 geralmente aparecem em petróleo bruto (alcanos mais pesados em solução líquida, não como partículas sólidas) e representam até 20% do bruto em volume.”
os componentes restantes do combustível diesel são aromáticos, hidrocarbonetos insaturados.
quais hidrocarbonetos insaturados-aromáticos-estão no Diesel
os aromáticos são hidrocarbonetos insaturados. Aromáticos constituem os não-alcanos no combustível diesel. “Os combustíveis Diesel têm conteúdo aromático na faixa de 15 a 37% de volume.”Existem três tipos de aromáticos: mono-aromáticos, di-aromáticos e tri-aromáticos. Embora existam centenas de tipos específicos de aromáticos no diesel, há apenas meia dúzia que constitui uma grande parte do diesel contemporâneo.
Os aromáticos mais comuns no diesel são:
- Benzeno
- Tolueno ou methylbenzene
- m-xileno ou 1,3-dimetilbenzeno
- Etilbenzeno
- Propil benzeno
- Isopropilbenzeno
Vantagens e Desvantagens de Aromáticos
Aromáticos desempenham um papel crucial em duas qualidades importantes de diesel. Primeiro, quanto maior o número de aromáticos, maior a viscosidade. Então, quanto mais aromáticos no diesel, mais fluido ele é. Além disso, os aromáticos são hidrocarbonetos voláteis, O que significa que os aromáticos ajudam nas partidas do tempo frio do motor diesel. E, quanto mais aromáticos, maior a classificação de cetano de um combustível diesel. Mas, também existem desvantagens dos aromáticos, particularmente no que diz respeito ao meio ambiente. Os aromáticos, quando queimados, produzem emissões mais sujas do que os alcanos geram. “Aromáticos podem levar a compostos cancerígenos em gases de escape, como benzeno e compostos poliaromáticos. As olefinas na gasolina podem levar a um aumento na concentração de olefinas reativas nos gases de escape, algumas das quais são cancerígenas, tóxicas ou podem aumentar o potencial de formação de ozônio.”
hidrocarbonetos bons Vs Ruins em Diesel
o combustível Diesel não é um combustível “limpo” de acordo com o ambientalista tradicional. A razão é, o material particulado e a poluição associada à queima de diesel. No entanto, a fumaça preta produzida por motores a diesel dificilmente é diferente da fumaça de chaminés, vulcões e incêndios florestais. Embora feia, a fumaça preta que os motores a diesel do passado produziam era simplesmente hidrocarbonetos não queimados.As emissões mais perigosas dos motores de combustão são os gases invisíveis encontrados nas emissões. O monóxido de carbono, por exemplo, é produzido em quantidades extremamente baixas por motores a diesel. Por outro lado, os motores a gasolina produzem quantidades significativas. Há uma razão – a prevalência de um hidrocarboneto sobre outro-que separa o diesel de outros combustíveis fósseis: naftenos. Os naftenos são uma classe de hidrocarbonetos alifáticos cíclicos ou simplesmente cicloalcanos.”Simplesmente, naftenos são alcanos que fazem loop. Isso significa que os naftenos são ricos em energia e extremamente densos. Mais importante ainda, as emissões de naftenos não são tóxicas.Embora todos os combustíveis fósseis tenham um grande número de parafinas (alcanos) e aromáticos, nem todos os combustíveis fósseis têm grandes quantidades de naftenos. Em vez de naftenos, o terceiro componente em combustíveis leves como gasolina e combustíveis fósseis do estado gasoso são alcenos. Os alcenos são tóxicos. Portanto, em um nível fundamental, o diesel é diferente da gasolina e de outros combustíveis leves do Estado do gás porque possui naftenos, emissões valiosas e NÃO TÓXICAS que produzem hidrocarbonetos.
hidrocarbonetos Diesel em comparação com os de outros combustíveis fósseis
felizmente, hidrocarbonetos que são “limpos” são os mesmos hidrocarbonetos que têm alta densidade de energia. Da mesma forma, os hidrocarbonetos que são tóxicos para as pessoas e danificam a atmosfera e o meio ambiente também são aqueles que não são densos em energia. Embora o diesel tenha problemas com relação à poluição por emissões, essas questões não estão relacionadas a hidrocarbonetos. Embora o enxofre no diesel regular seja tóxico, o diesel com baixo teor de enxofre é consideravelmente menos poluente do que a gasolina.
o Diesel tem um teor de alcano mais alto do que a gasolina e um teor de aromáticos mais baixo. Além disso, a gasolina tem um alto teor de alcenos. Os alcenos produzem emissões tóxicas. Em vez de alcenos, o diesel contém naftenos, uma forma de alcanos. Os alcanos são a classe mais limpa de hidrocarbonetos em relação às emissões. E, naftenos têm a maior densidade de energia de todos os hidrocarbonetos.
no que diz respeito às emissões de hidrocarbonetos, o diesel é o combustível fóssil mais limpo.