A Química do Combustível Diesel

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A Química do Combustível Diesel

• O combustível diesel é um combustível líquido que é feito a partir do subproduto do petróleo. O combustível diesel era originalmente suposto ser pó de carvão, mas em 1895, Rudolf Diesel descobriu o uso de derivados de petróleo para combustível líquido em motores diesel. Um exemplo comumente conhecido de motores diesel seria: ônibus escolares, máquinas de construção e ônibus públicos. Ele também é usado em caminhões, trens, barcos, veículos militares e até mesmo geradores. Os militares gostam de usar diesel porque é menos inflamável e menos propenso a empatar, ao contrário dos motores a gasolina. O diesel também é mais capaz de produzir números de torque mais altos do que os motores a gasolina.
• Eu escolhi estudar a química do combustível diesel porque o diesel tem um grande impacto na América. Quase todos os veículos de construção, militares e de transporte chave são movidos a diesel, na verdade cerca de 94% das cargas dependem de diesel. Eles são mais eficientes no consumo de combustível e têm uma confiabilidade imbatível. Eu também tenho um grande interesse em diesel.
• O combustível diesel é algo que está realmente envolvido na minha vida diária. Porque é algo em que tenho um profundo interesse, e também possuo pessoalmente um diesel, por isso conduzo um veículo movido a diesel todos os dias. Também adoro fazer pesquisa e aprender mais sobre diesel e poder trabalhar no meu camião.

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Composição de …

• Óleo de ruíde
  • Hidrocarbonetos(hidrogénio e oxigénio)
    • Parafinas (aproximadamente 75%)
      • Atomos de carbono que ligam, formando cadeias como moléculas.
        • N-parafinas
        • Isoparafinas
        • C10H22 a C20H42
    • Aromáticos (aproximadamente 25%)
      • Similiar aos naftenos, uma estrutura semelhante a um anel é criada, mas eles são unidos por ligações aromáticas (duplas), em vez de ligações simples.
      • C10H8 – C20H34

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• Sulfur
• Nitrogénio

Principais Químicos, Compostos, Componentes

• Parafinas
  • Existem dois tipos de parafinas: Parafinas N (normais) e Isoparafinas. N-parafinas têm átomos de carbono que formarão moléculas em cadeia. As isoparafinas são similares às N-parafinas, exceto que elas têm ramos ou ramos de carbonos da cadeia. Foi produzida pela primeira vez comercialmente em 1867, a cera de parafina é conhecida pela sua aparência incolor, ou branca quando sólida; no entanto, quando é líquida, torna-se na sua maioria translúcida. Seu ponto de fusão varia de 120 a 150° F. Entretanto, não há apenas um tipo de cera de parafina, os tipos comuns de parafinas no diesel são: decano, n-pentadecano, metiltetradecano, eicosano e metilnonadecano. Como as parafinas têm uma estrutura molecular reta, as parafinas são a principal razão pela qual o combustível diesel eventualmente começará a se tornar um estado sólido, um processo conhecido como gelling, um grande problema para motores diesel. A 32 ° F a parafina no combustível começará a turvar o combustível, e a 15 a 10 ° F começará a “gelar” e fazer um motor diesel incapaz de funcionar. O querosene pode ser adicionado ao combustível antes, reduzindo a viscosidade do combustível e tornando-o muito menos propenso à gelificação.
• Aromáticos
  • Aromáticos criam uma estrutura semelhante a um anel com alguns dos seus átomos de carbono. Anéis de hidrocarbonetos aromáticos são criados com 6 átomos de carbono. Eles alternam ligações simples e duplas em toda a sua estrutura de anéis. Outro tipo de hidrocarboneto aromático é um hidrocarboneto policíclico. Os aromáticos policíclicos são simplesmente colocados como compostos aromáticos com dois ou mais anéis aromáticos. O mais simples de todos os compostos aromáticos é o benzeno, com uma composição química de C6H6. O nome vem do fato de que os compostos aromáticos têm um aroma muito forte. Os compostos aromáticos são usados para diluir os compostos à base de óleo ou graxa, o que explica porque quando o querosene e outros compostos podem ser adicionados ao gasóleo para alterar a viscosidade do gasóleo, tornando-o menos propenso a gelificar. Os compostos comuns encontrados no combustível diesel são: naftaleno, tetralina, antraceno e tetradecilbenzeno.

Papel da química

Nenhum dos componentes do combustível diesel é feito individualmente. O gasóleo pode ser visto como algo que ocorre naturalmente à medida que é extraído da terra (petróleo), mas o produto final, o gasóleo, é um produto feito pelo homem. O óleo bruto que é extraído da terra é colocado numa torre de destilação, o óleo é então aquecido até mais de 400°C. Isto inicia um processo, conhecido como separação, que separa diferentes componentes que têm temperaturas de ebulição diferentes. Ao subir a torre de destilação, a temperatura de ebulição é mais fria e o processo de refinação é mais enfadonho. O combustível diesel é criado na parte inferior da torre, depois vem o querosene, a gasolina, o butano e o propano. Estes compostos são depois recolhidos por uma placa de destilação, que o retira e o armazena num tanque de armazenamento. A química desempenha um grande papel nesse processo, pois os cientistas precisam saber a composição química de cada mistura (ex. quantos átomos de hidrogênio e carbono estão em cada composto) que está sendo separada em cada ponto de ebulição. Eles precisam saber onde colocar as placas de destilação na torre para coletar cada composto de forma eficaz e eficiente.

Background Research

Diesel as diferenças mais óbvias são suas propriedades físicas. O combustível diesel é às vezes chamado de “óleo diesel”, devido ao seu cheiro diferente, é mais pesado e muito mais oleoso, evapora muito mais lentamente do que a gasolina e tem um ponto de fusão mais alto, variando de 200 – 380°C. Quimicamente, o combustível diesel contém mais átomos de carbono do que a gasolina. A gasolina normalmente é C9H20 e o Diesel normalmente é C12H23.

• Como é feito?
  • O petróleo bruto é colocado numa torre de destilação e o líquido é então aquecido a mais de 400°C.
  • Após o líquido começar a aquecer, diferentes cadeias de átomos de hidrogénio e carbono (hidrocarbonetos) começam a separar-se.
  • O combustível diesel começa a emergir entre temperaturas de 200°C e 380°C. Que é recolhido nas placas de destilação e sifonado para um tanque de retenção de diesel.
• Porquê o Diesel?
  • O combustível diesel é mais barato de fazer, devido ao seu processo de refinação menos meticuloso ao fazê-lo.
    • No entanto, o diesel é actualmente mais caro devido à procura.
  • O combustível diesel também produz uma densidade de energia superior à da gasolina.
    • 14% mais energia do que a gasolina em volume.
  • Os motores diesel, em média, são 20 a 30% mais eficientes do que os motores a gasolina.

Recursos

• https://www.dieselnet.com/tech/fuel_diesel.php
  • A história do diesel, formas do processo de refinação, propriedades do diesel e o que é o combustível.
• http://www.eia.gov/Energyexplained/index.cfm?page=diesel_use
  • Para que é usado o diesel.
    • Camiões
    • Veículos militares
    • Transporte
    • Geradores
  • http://auto.howstuffworks.com/diesel3.htm>
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    • Propriedades do combustível diesel vs gasolina.
      • Eficiência
      • Propriedades físicas
      • Propriedades químicas
  • http://www.kendrickoil.com/how-is-diesel-fuel-made-from-crude-oil/
    • O processo de fabricação do diesel e do que ele é feito.
      • Óleo de ruíde
      • Processo de destilação
  • http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Diesel
    • Propriedades químicas e composição do gasóleo.
  • https://www.chevron.com/-/media/chevron/operations/documents/diesel-fuel-tech-review.pdf
    • Propriedades químicas detalhadas e composição do gasóleo.(p36)
      • Aromáticos
      • Parafinas
  • https://chembloggreen1.wordpress.com/page/2/
    • Volatilidade, Viscosidade, Eficiência do gasóleo
  • https://www.britannica.com/science/paraffin-wax
    • O que é cera de parafina, ponto de ebulição, propriedades, como é feita.
  • http://fuelandfriction.com/trucking-pro/how-prevent-diesel-fuel-gelling/
    • Causas e reparos da gelificação do combustível diesel.
  • http://study.com/academy/lesson/aromatic-hydrocarbons-definition-examples-uses.html
    • Aromáticos o que são, como são usados e o que fazem.

Sobre o Autor

Russell Schiller é um júnior na escola secundária que tem uma profunda paixão por diesels. Ele também tem interesse em química e em desmontar e aprender sobre as coisas por dentro e por fora. Ele quer continuar no caminhão no mundo do diesel, mas quer cursar a Montana Tech para um bacharelado em engenharia de materiais ou metalúrgica.