The Chemistry of Diesel Fuel
- ディーゼル燃料は、石油の副産物から作られる液体燃料である。 ディーゼル燃料は、当初は石炭の粉を想定していたが、1895年、ルドルフ・ディーゼルが石油の副産物をディーゼルエンジンの液体燃料に利用することを発見した。 一般的に知られているディーゼルエンジンの例としては、スクールバス、建設機械、公共バスなどが挙げられる。 また、トラック、列車、ボート、軍用車、発電機などにも使われている。 ディーゼルはガソリンエンジンと違って燃えにくく、エンストしにくいので、軍も好んで使っている。 また、ディーゼルはガソリンエンジンよりも高いトルク数値を出すことができます。
- 私がディーゼル燃料の化学を研究することにしたのは、ディーゼルがアメリカに大きな影響を及ぼしているためです。 ほぼすべての建設、軍事、主要な輸送車両はディーゼル燃料で動いており、実際、貨物の約94％はディーゼルに頼っています。 ディーゼル燃料は燃費がよく、信頼性も抜群です。 私もディーゼル燃料に強い関心を持っています。
- ディーゼル燃料は、実は私の生活に毎日関わっているものなのです。 というのも、ディーゼル燃料には深い興味があり、また、私自身もディーゼルを所有しているので、毎日ディーゼル燃料で動く車に乗っているのです。
Composition of …
- Crude Oil
- Hydrocarbons (hydrogen and oxygen)
- Paraffins (roughly 75%)
- Carbon atoms that link, forming chain like molecules.
- N-パラフィン
- イソパラフィン
- C10H22からC20H42まで
- 芳香族（約25%）
- ナフテンと同様に環状の構造だが単結合ではなく芳香（2）結合で結合しているもの。
- C10H8 – C20H34
- Carbon atoms that link, forming chain like molecules.
- 硫黄
- 窒素
- Paraffins (roughly 75%)
主成分・化合物
- パラフィン
- パラフィンには2種類あり、その代表は「パラフッ化水素」です。 N（ノルマル）パラフィンとイソパラフィンの2種類である。 N-パラフィンは炭素原子を持ち、鎖状の分子を形成する。 イソパラフィンはN-パラフィンと似ているが、鎖から炭素の分枝があるのが特徴である。 パラフィンワックスは、1867年に初めて商業生産され、無色または白色の固体として知られていますが、液体である場合は、ほとんど半透明になります。 パラフィンワックスの融点は120-150°Fですが、ディーゼル燃料に含まれるパラフィンはデカン、n-ペンタデカン、メチルテトラデカン、エイコサン、メチルノナデカンが一般的な種類として挙げられます。 パラフィンは分子構造が直鎖状であるため、ディーゼル燃料がやがて固体化し始める主な原因であり、この過程をゲル化と呼び、ディーゼルエンジンにとって大きな問題である。 燃料中のパラフィンは、華氏32度で燃料を曇らせ始め、華氏15度から10度で「ゲル化」し、ディーゼルエンジンを走らせることができなくなるのである。 灯油はあらかじめ燃料に加えることができ、燃料の粘度を下げ、ゲル化しにくくします。
- 芳香族
- 芳香族は炭素原子の一部でリング状の構造を作成することができます。 芳香族炭化水素リングは6個の炭素原子で作られる。 単結合と二重結合を交互に繰り返しながら環状構造を形成する。 芳香族炭化水素のもう一つのタイプは多環式芳香族である。 多環芳香族とは、簡単に言うと、芳香環が2つ以上ある芳香族化合物のことです。 芳香族化合物の中で最も単純なものはベンゼンであり、化学組成はC6H6である。 芳香族の化合物は非常に強い香りを持つことから、この名前がついた。 芳香族化合物は、油脂系の化合物を薄めるために使われる。このため、ディーゼル燃料に灯油などを加えると、ディーゼル燃料の粘度が変化し、ゲル化しにくくなることがあるのもそのためである。 また、ディーゼル燃料に含まれる一般的な化合物は、ナフタレン、テトラリン、アントラセン、テトラデシルベンゼンです。
化学の役割
ディーゼル燃料の成分はどれも個別に作られるものではありません。 ディーゼル燃料は、地球（石油）から抽出されることで自然に発生するものと見ることもできますが、最終製品であるディーゼル燃料は、人間が作ったものです。 地球から取り出した原油を蒸留塔に入れ、400℃以上の高温で加熱する。 すると、沸点の異なる成分を分離する「分離」という工程が始まる。 蒸留塔が上に行くほど沸点は低くなり、精製工程はより面倒なものになる。 塔の下端では軽油ができ、次に灯油、ガソリン、ブタン、プロパンなどができる。 これらの化合物は蒸留板で回収され、その化合物を取り出して貯蔵タンクに蓄える。 このプロセスでは化学が大きな役割を果たす。科学者は、各沸点で分離される混合物の化学組成（例えば、それぞれの化合物に水素原子と炭素原子がいくつ含まれているか）を知る必要があるからだ。 各化合物を効果的かつ効率的に回収するために、蒸留塔のどこに蒸留板を設置すればよいかを知る必要があるのです」
背景研究
ディーゼルの最も明確な違いは、その物理的性質です。 ディーゼル燃料は、その油っぽさから「軽油」と呼ばれることもありますが、匂いが違うし、重くてもっとずっと油っぽいし、ガソリンより蒸発が遅いし、融点も200～380℃と高いです。 化学的には、軽油はガソリンよりも多くの炭素原子を含んでいる。 ガソリンは通常C9H20、ディーゼルは通常C12H23です。
- How is it made?
- 原油は蒸留塔に入れられ、液体は400℃以上に加熱されます。
- 一度液体が加熱されると、水素と炭素原子（炭化水素）の異なるチェーンが分離し始めます。
- なぜディーゼルなのか
- ディーゼル燃料は、それを作るときにあまり綿密な精製プロセスであるため、作るのが安い。
- しかし、ディーゼル燃料は需要のために現在より高価になっています。
- ディーゼル燃料は、ガソリンよりもエネルギー密度が高い。
- 体積比でガソリンよりも14％エネルギーが多い。
- ディーゼルエンジンは、平均してガソリンエンジンよりも20～30％効率が高い。
- ディーゼル燃料は、それを作るときにあまり綿密な精製プロセスであるため、作るのが安い。
Resources
- https://www.dieselnet.com/tech/fuel_diesel.php
- ディーゼルに関する歴史、精製方法、ディーゼルの特性、燃料とは何かなど。
- http://www.eia.gov/Energyexplained/index.cfm?page=diesel_use
- ディーゼルは何に使われるか。
- トラック
- 軍事車
- 輸送
- 発電機
- ディーゼルは何に使われるか。
- http://auto.howstuffworks.com/diesel3.htm
- ガソリンに対するディーゼル燃料の特性を紹介します。
- 効率
- 物理的性質
- 化学的性質
- http://www.kendrickoil.com/how-is-diesel-fuel-made-from-crude-oil/
- ディーゼルの製造工程とその原料について。
- 原油
- 蒸留工程
- http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Diesel
- ディーゼル燃料の化学的性質と組成を詳しく解説します。(p36)
- 芳香族
- パラフィン
- https://chembloggreen1.wordpress.com/page/2/
- ディーゼルの揮発性、粘性、効率
- https://www.britannica.com/science/paraffin-wax
- パラフィン蝋とは、沸点、性質、その作り方
パラフィン蝋とは。
- ディーゼル燃料の化学的性質と組成を詳しく解説します。(p36)
- http://fuelandfriction.com/trucking-pro/how-prevent-diesel-fuel-gelling/
- ディーゼル燃料のゲル化の原因と修正。
- http://study.com/academy/lesson/aromatic-hydrocarbons-definition-examples-uses.html
- 芳香族とは何か、どう使われ、何をするのか。
著者について
Russell Schillerは、ディーゼル車に深い情熱を持つ高校3年生です。 また、化学にも興味があり、物を分解して、内側と外側について学ぶことができます。 彼はディーゼルの世界で走り続けたいと思っていますが、モンタナ工科大学に進学し、材料または冶金工学の学士号を取りたいと考えています。
- ディーゼルの製造工程とその原料について。
- ガソリンに対するディーゼル燃料の特性を紹介します。
- Hydrocarbons (hydrogen and oxygen)