The Chemistry of Diesel Fuel

admin 0 Comments Articles

The Chemistry of Diesel Fuel

• Diesel je kapalné palivo, které se vyrábí z vedlejšího produktu ropy. Původně měl být naftovým palivem uhelný prach, ale v roce 1895 Rudolf Diesel objevil využití vedlejších produktů ropy pro kapalné palivo ve vznětových motorech. Všeobecně známým příkladem dieselových motorů jsou: školní autobusy, stavební stroje a autobusy městské hromadné dopravy. Používá se také v nákladních automobilech, vlacích, lodích, vojenských vozidlech a dokonce i v generátorech. Armáda s oblibou používá naftu, protože je méně hořlavá a na rozdíl od benzinových motorů je méně náchylná k zadření. Diesely jsou také schopny vyvinout vyšší hodnoty točivého momentu než benzinové motory.
• Vybral jsem si studium chemie motorové nafty, protože nafta má na Ameriku velký vliv. Téměř všechna stavební, vojenská a klíčová dopravní vozidla jsou poháněna naftou, ve skutečnosti asi 94 % nákladní dopravy závisí na naftě. Jsou úspornější a mají bezkonkurenční spolehlivost. O diesely se také velmi zajímám
• Dieselové palivo je něco, co se vlastně každodenně podílí na mém životě. Je to totiž něco, o co se hluboce zajímám, a také osobně vlastním diesel, takže denně řídím vozidlo poháněné naftou. Rád také dělám výzkum a dozvídám se více o naftě a mohu pracovat na svém vozidle.

Složení …

• Surová ropa
  • Uhlovodíky(vodík a kyslík)
    • Parafiny (zhruba 75 %)
      • Atomy uhlíku, které se spojují a vytvářejí molekuly podobné řetězcům.
        • N-parafiny
        • Izoparafiny
        • Od C10H22 do C20H42
    • Aromatické látky (zhruba 25 %)
      • Podobně jako u naftenů se vytváří struktura podobná kruhu, ale místo jednoduchých vazeb jsou spojeny aromatickými (dvojnými) vazbami.
      • C10H8 – C20H34
• Síra
• Dusík

Hlavní chemické látky, sloučeniny, komponenty

• Parafiny
  • Existují dva druhy parafinů: N (normální) parafíny a izoparafíny. N-parafiny mají atomy uhlíku, které vytvoří řetězcovité molekuly. Izoparafiny jsou podobné N-parafinům s tím rozdílem, že mají odbočky nebo větve uhlíků z řetězce. Parafín byl poprvé komerčně vyroben v roce 1867, je známý svým bezbarvým nebo bílým vzhledem, když je v pevném stavu; když je však kapalný, stává se většinou průsvitným. Jeho teplota tání se pohybuje od 120 do 150 °C. Neexistuje však pouze jeden typ parafínu, běžné typy parafínů v motorové naftě jsou: dekan, n-pentadekan, metyltetradekan, eikosan a metylnonadekan. Protože parafíny mají přímou molekulární strukturu, jsou parafíny hlavním důvodem, proč se motorová nafta časem začne měnit v pevný stav, což je proces známý jako želírování, který je pro vznětové motory velkým problémem. Při teplotě 32 °C začnou parafíny v palivu zakalovat palivo a při teplotě 15 až 10 °C začnou „gelovatět“ a znemožní chod vznětového motoru. Do paliva lze předem přidat petrolej, čímž se sníží jeho viskozita a palivo bude mnohem méně náchylné ke gelovatění.
• Aromatické látky
  • Aromatické látky vytvářejí s některými atomy uhlíku kruhovou strukturu. Aromatické uhlovodíkové kruhy jsou tvořeny 6 atomy uhlíku. V celé své kruhové struktuře střídají jednoduché a dvojné vazby. Dalším typem aromatických uhlovodíků jsou polycyklické aromáty. Polycyklické aromáty jsou zjednodušeně řečeno aromatické sloučeniny se dvěma nebo více aromatickými kruhy. Nejjednodušší ze všech aromatických sloučenin je benzen s chemickým složením C6H6. Název pochází ze skutečnosti, že sloučeniny aromátů mají velmi silné aroma. Aromatické sloučeniny se používají k ředění sloučenin na bázi olejů nebo tuků, což vysvětluje, proč se při přidávání petroleje a dalších sloučenin do motorové nafty může měnit její viskozita, takže je méně náchylná ke gelovatění. Běžně se v motorové naftě vyskytují tyto sloučeniny: naftalen, tetralin, antracen a tetradecylbenzen.

Úloha chemie

Žádná ze složek motorové nafty není vyráběna samostatně. Motorovou naftu lze považovat za něco, co se přirozeně vyskytuje, protože se těží ze země (ropa), ale konečný produkt, motorová nafta, je produkt vyrobený člověkem. Surová ropa, která se těží ze země, se vloží do destilační věže a poté se zahřeje na teplotu vyšší než 400 °C. Tím začíná proces známý jako separace, při kterém se oddělují různé složky, které mají různou teplotu varu. S postupující destilační věží se teplota varu snižuje a proces rafinace je zdlouhavější. Na spodním konci věže vzniká nafta, pak přichází na řadu petrolej, benzín, butan a propan. Tyto sloučeniny pak shromažďuje destilační deska, která danou sloučeninu odebírá a ukládá do skladovací nádrže. V tomto procesu hraje velkou roli chemie, protože vědci musí znát chemické složení každé směsi (např. kolik atomů vodíku a uhlíku je v každé sloučenině), která se odděluje při každém bodu varu. Potřebují vědět, kam umístit destilační desky v destilační věži, aby účinně a efektivně shromažďovaly jednotlivé sloučeniny.

Výzkum pozadí

Nejviditelnějšími rozdíly motorové nafty jsou její fyzikální vlastnosti. Motorové naftě se někdy říká „nafta“, protože je olejnatá, jinak voní, je těžší a mnohem mastnější, odpařuje se mnohem pomaleji než benzin a má vyšší bod tání, který se pohybuje v rozmezí 200 – 380 °C. Z chemického hlediska obsahuje nafta více atomů uhlíku než benzín. Benzín je obvykle C9H20 a nafta obvykle C12H23.

• Jak se vyrábí?
  • Ropa se umístí do destilační věže a kapalina se zahřeje na teplotu vyšší než 400 °C.
  • Jakmile se kapalina začne zahřívat, začnou se oddělovat různé řetězce atomů vodíku a uhlíku (uhlovodíky).
  • Nafta začíná vznikat při teplotách mezi 200 °C a 380 °C.
  • Destiluje se. Které se shromažďuje na destilačních deskách a odvádí se do zásobníku nafty.
• Proč motorová nafta?
  • Pohonná nafta je levnější, protože se při její výrobě používá méně pečlivý proces rafinace.
    • V současné době je však motorová nafta kvůli poptávce dražší.
  • Dieselové palivo také poskytuje vyšší energetickou hustotu než benzín.
    • O 14 % více energie než benzín.
  • Dieselové motory jsou v průměru o 20 až 30 % účinnější než benzínové motory.

Zdroje

• https://www.dieselnet.com/tech/fuel_diesel.php
  • Něco z historie nafty, způsoby rafinace, vlastnosti nafty a co je to za palivo.
• http://www.eia.gov/Energyexplained/index.cfm?page=diesel_use
  • K čemu se používá nafta.
    • Nákladní automobily
    • Vojenská vozidla
    • Doprava
    • Generátory
• http://auto.howstuffworks.com/diesel3.htm
  • Vlastnosti nafty oproti benzínu.
    • Účinnost
    • Fyzikální vlastnosti
    • Chemické vlastnosti
• http://www.kendrickoil.com/how-is-diesel-fuel-made-from-crude-oil/
  • Proces výroby nafty a z čeho se vyrábí.
    • Ropa
    • Proces destilace
• http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Diesel
  • Chemické vlastnosti a složení motorové nafty.
• https://www.chevron.com/-/media/chevron/operations/documents/diesel-fuel-tech-review.pdf
  • Podrobné chemické vlastnosti a složení motorové nafty.(str. 36)
    • Aromatické látky
    • Parafíny
• https://chembloggreen1.wordpress.com/page/2/
  • Volatilita, viskozita, účinnost motorové nafty
• https://www.britannica.com/science/paraffin-wax
  • Co je parafín, bod varu, vlastnosti, jak se vyrábí.
• http://fuelandfriction.com/trucking-pro/how-prevent-diesel-fuel-gelling/
  • Žluknutí nafty příčiny a náprava.
• http://study.com/academy/lesson/aromatic-hydrocarbons-definition-examples-uses.html
  • Aromatické látky co jsou, jak se používají a k čemu slouží.

O autorovi

Russell Schiller je třeťák na střední škole, který má hlubokou vášeň pro diesely. Zajímá se také o chemii a rozebírání věcí a poznávání věcí zvenčí i zevnitř. Ve světě dieselů chce pokračovat, ale chce studovat na Montana Tech na bakalářském oboru materiálové nebo metalurgické inženýrství.