Dieselbränslets kemi

admin 0 Comments Articles

Dieselbränslets kemi

• Dieselbränsle är ett flytande bränsle som framställs av en biprodukt från petroleum. Dieselbränsle skulle ursprungligen vara kolstoft, men 1895 upptäckte Rudolf Diesel att man kunde använda petroleumbiprodukter som flytande bränsle i dieselmotorer. Ett allmänt känt exempel på dieselmotorer är skolbussar, byggmaskiner och bussar för kollektivtrafik. Den används också i lastbilar, tåg, båtar, militärfordon och till och med generatorer. Militären gillar att använda diesel eftersom den är mindre lättantändlig och har mindre benägenhet att stanna, till skillnad från bensinmotorer. Dieselmotorer är också mer kapabla att producera högre vridmomenttal än bensinmotorer.
• Jag valde att studera kemin i dieselbränsle eftersom diesel har en stor inverkan på Amerika. Nästan alla byggnads-, militär- och viktiga transportfordon drivs av dieselbränsle, faktum är att cirka 94 % av godstransporterna förlitar sig på diesel. De är mer bränsleeffektiva och har en oslagbar tillförlitlighet. Jag har också ett starkt intresse för dieslar också.
• Dieselbränsle är något som faktiskt är involverat i mitt liv varje dag. Eftersom det är något som jag har ett djupt intresse för, och jag äger också personligen en diesel, så jag kör ett fordon som drivs av dieselbränsle varje dag. Jag älskar också att forska och lära mig mer om diesel och att kunna arbeta med min lastbil.

Sammansättning av …

• Råolja
  • Kolväten(väte och syre)
    • Paraffiner (ungefär 75 %)
      • Kolväteatomer som länkas samman och bildar kedjeformade molekyler.
        • N-paraffiner
        • Isoparaffiner
        • Rangerar från C10H22 till C20H42
    • Aromater (ungefär 25 %)
      • Liknande som naftener skapas en ringliknande struktur, men de är sammanlänkade med aromatiska (dubbel)bindningar i stället för med enkelbindningar. Det finns två typer av paraffiner: N-paraffiner (normala paraffiner) och isoparaffiner. N-paraffiner har kolatomer som kommer att bilda kedjeliknande molekyler. Isoparaffiner liknar N-paraffiner förutom att de har utlöpare eller förgreningar av kolatomer från kedjan. Paraffinvax, som först tillverkades kommersiellt 1867, är känt för sitt färglösa eller vita utseende när det är fast, men när det är en vätska blir det mestadels genomskinligt. Dess smältpunkt ligger mellan 120 och 150° C. Det finns dock inte bara en typ av paraffin, vanliga typer av paraffiner i dieselbränsle är: decan, n-pentadekan, metyltetradekan, eikosan och metylnonadekan. Eftersom paraffiner har en rak molekylstruktur är paraffiner huvudorsaken till att dieselbränsle så småningom börjar övergå till fast form, en process som kallas gelering, vilket är ett stort problem för dieselmotorer. Vid 32 °F börjar paraffinet i bränslet att grumla bränslet, och vid 15-10 °F börjar det ”gelera” och gör att en dieselmotor inte kan köras. Kerosin kan tillsättas till bränslet i förväg, vilket minskar bränslets viskositet och gör det mycket mindre benäget att gelera.
    • Aromater
      • Aromater skapar en ringliknande struktur med några av sina kolatomer. Aromatiska kolväteringar skapas med 6 kolatomer. De alternerar enkel- och dubbelbindningar genom hela sin ringstruktur. En annan typ av aromatiska kolväten är polycykliska aromatiska. Polycykliska aromater är helt enkelt aromatiska föreningar med två eller flera aromatiska ringar. Den enklaste av alla aromatiska föreningar är bensen med den kemiska sammansättningen C6H6. Namnet kommer från det faktum att föreningar av aromater har en mycket stark arom. Aromatiska föreningar används för att späda ut olje- eller fettbaserade föreningar, vilket förklarar varför när fotogen och andra föreningar kan tillsättas till dieselbränsle för att ändra dieselbränslets viskositet, vilket gör det mindre benäget att gelera upp. Vanliga föreningar som finns i dieselbränsle är: naftalen, tetralin, antracen och tetradecylbensen.

  Kemins roll

  Ingen av beståndsdelarna i dieselbränsle är individuellt tillverkade. Dieselbränsle kan ses som något som uppstår naturligt när det utvinns ur jorden (olja), men slutprodukten, dieselbränsle, är en av människan tillverkad produkt. Råoljan som utvinns ur jorden läggs i ett destillationstorn, oljan värms sedan upp till över 400°C. Då inleds en process, som kallas separation, som separerar olika komponenter som har olika kokpunktstemperaturer. Ju högre upp i destillationstornet man kommer, desto svalare blir kokningstemperaturen och raffineringsprocessen blir mer omständlig. Dieselbränsle skapas i tornets nedre ände, därefter kommer fotogen, bensin, butan och propan. Dessa föreningar samlas sedan upp av en destillationsplatta, som tar bort denna förening och lagrar den i en lagringstank. Kemi spelar en stor roll i denna process, eftersom forskarna måste känna till den kemiska sammansättningen av varje blandning (t.ex. hur många väte- och kolatomer som finns i varje förening) som separeras vid varje kokpunkt. De måste veta var de ska placera destillationsplattorna i tornet för att samla in varje förening på ett effektivt och ändamålsenligt sätt.

  Bakgrundsforskning

  Dieselns mest uppenbara skillnader är dess fysiska egenskaper. Dieselbränsle kallas ibland för ”dieselolja”, på grund av hur oljig den är, den luktar annorlunda, den är tyngre och mer mycket oljigare, den avdunstar mycket långsammare än bensin och har en högre smältpunkt, som sträcker sig från 200 – 380°C. Kemiskt sett innehåller dieselbränsle fler kolatomer än bensin. Bensin är vanligtvis C9H20 och diesel vanligtvis C12H23.

  • Hur tillverkas det?
    • Råolja placeras i ett destillationstorn och vätskan värms sedan upp till över 400°C.
    • När vätskan börjar värmas upp börjar olika kedjor av väte- och kolatomer (kolväten) att separeras.
    • Dieselbränsle börjar framträda mellan temperaturer på 200°C och 380°C. Vilket samlas upp på destillationsplattor och avleds till en dieseltank.
  • Varför diesel?
    • Dieselbränsle är billigare att tillverka, på grund av den mindre noggranna raffineringsprocessen vid tillverkningen.
      • Det är dock så att dieselbränsle för närvarande är dyrare på grund av efterfrågan.
    • Dieselbränsle ger också en högre energitäthet än bensin.
      • 14 % mer energi än bensin per volym.
    • Dieselmotorer är i genomsnitt 20-30 % effektivare än bensinmotorer.

  Resurser

  • https://www.dieselnet.com/tech/fuel_diesel.php
    • En del historia bakom diesel, sätt för raffineringsprocessen, egenskaper hos diesel och vad bränslet är.
  • http://www.eia.gov/Energyexplained/index.cfm?page=diesel_use
    • Vad diesel används till.
      • Lastbilar
      • Militära fordon
      • Transport
      • Generatorer
• http://auto.howstuffworks.com/diesel3.htm
  • Dieselbränslets egenskaper jämfört med bensin.
    • Effektivitet
    • Fysiska egenskaper
    • Kemiska egenskaper
• http://www.kendrickoil.com/how-is-diesel-fuel-made-from-crude-oil/
  • Processen för att tillverka diesel och vad den tillverkas av.
    • Råolja
    • Destillationsprocessen
• http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Diesel
  • Kemiska egenskaper och sammansättning av dieselbränsle.
• https://www.chevron.com/-/media/chevron/operations/documents/diesel-fuel-tech-review.pdf
  • Detaljmässiga kemiska egenskaper och sammansättning av dieselbränsle.(p36)
    • Aromatiska ämnen
    • Paraffiner
• https://chembloggreen1.wordpress.com/page/2/
  • Volatilitet, viskositet, effektivitet hos diesel
• https://www.britannica.com/science/paraffin-wax
  • Vad är paraffinvax, kokpunkt, egenskaper, hur det tillverkas.
• http://fuelandfriction.com/trucking-pro/how-prevent-diesel-fuel-gelling/
  • Gällning av dieselbränsle orsaker och lösningar.
• http://study.com/academy/lesson/aromatic-hydrocarbons-definition-examples-uses.html
  • Aromater vad de är, hur de används och vad de gör.

Om författaren

Russell Schiller är en junior i gymnasiet som har en djup passion för dieslar. Han har också ett intresse för kemi och att plocka isär saker och lära sig om saker inuti och utanför. Han vill fortsätta att köra i dieselvärlden, men vill gå på Montana Tech för en kandidatexamen i material- eller metallurgiteknik.