Dieselbrændstoffets kemi

admin 0 Comments Articles

Dieselbrændstoffets kemi

• Dieselbrændstof er et flydende brændstof, der fremstilles af et biprodukt fra olie. Dieselbrændstof skulle oprindeligt være kulstøv, men i 1895 opdagede Rudolf Diesel brugen af biprodukter fra olie til flydende brændstof i dieselmotorer. Et almindeligt kendt eksempel på dieselmotorer er: skolebusser, entreprenørmaskiner og offentlige busser. Den anvendes også i lastbiler, tog, både, militærkøretøjer og endda i generatorer. Militæret kan lide at bruge diesel, fordi det er mindre brændbart og mindre tilbøjeligt til at gå i stå i modsætning til benzinmotorer. Dieselmotorer er også bedre i stand til at producere højere drejningsmomenttal end benzinmotorer.
• Jeg valgte at studere dieselbrændstoffets kemi, fordi diesel har en stor indflydelse på Amerika. Næsten alle bygge-, militær- og vigtige transportkøretøjer drives af dieselbrændstof, faktisk er ca. 94 % af godstransporten afhængig af diesel. De er mere brændstofeffektive og har en uovertruffen pålidelighed. Jeg har også en stærk interesse for dieselbrændstof.
• Dieselbrændstof er noget, der faktisk er involveret i mit liv hver dag. Fordi det er noget, som jeg har en dyb interesse i, og jeg ejer også personligt en diesel, så jeg kører i et køretøj, der er drevet af dieselbrændstof hver dag. Jeg elsker også at lave forskning og lære mere om diesel og at kunne arbejde på min lastbil.

Sammensætning af …

• Råolie
  • Kulbrinter(brint og ilt)
    • Paraffiner (ca. 75 %)
      • Kulstofatomer, der forbinder sig og danner kædelignende molekyler.
        • N-paraffiner
        • Isoparaffiner
        • Rangerer fra C10H22 til C20H42
    • Aromatiske forbindelser (ca. 25%)
      • Lignende Naphthenerne dannes en ringlignende struktur, men de er forbundet med aromatiske (dobbelt)bindinger, i stedet for enkeltbindinger.
      • C10H8 – C20H34
• Svovl
• Stikstof

Hovedkemikalier, forbindelser, bestanddele

• Paraffiner
  • Der findes to slags paraffiner: Der findes to typer paraffiner: N- (normale) paraffiner og isoparaffiner. N-paraffiner har kulstofatomer, der vil danne kædelignende molekyler. Isoparaffiner svarer til N-paraffiner, bortset fra at de har udløbere eller forgreninger af kulstofatomer fra kæden. Paraffin blev først fremstillet kommercielt i 1867 og er kendt for sit farveløse eller hvide udseende, når det er fast, men når det er en væske, bliver det for det meste gennemsigtigt. Dens smeltepunkt ligger mellem 120 og 150° F. Der findes dog ikke kun én type paraffinvoks, men almindelige typer af paraffiner i dieselolie er: decan, n-pentadecan, methyltetradecan, eicosan og methylnonadecan. Da paraffiner har en lige molekylær struktur, er paraffinerne hovedårsagen til, at dieselbrændstof til sidst begynder at blive fast, en proces, der kaldes gelering, hvilket er et stort problem for dieselmotorer. Ved 32 °F vil paraffinen i brændstoffet begynde at sløre brændstoffet, og ved 15 til 10 °F vil det begynde at “gelere” og gøre en dieselmotor ude af stand til at køre. Kerosin kan tilsættes brændstoffet på forhånd, hvilket reducerer brændstoffets viskositet og gør det meget mindre tilbøjeligt til at gelere.
• Aromatiske stoffer
  • Aromatiske stoffer skaber en ringlignende struktur med nogle af deres kulstofatomer. Aromatiske kulbrinteringe er skabt med 6 kulstofatomer. De veksler mellem enkelt- og dobbeltbindinger i hele deres ringstruktur. En anden type aromatisk kulbrinte er en polycyklisk aromatisk. Polycykliske aromatiske forbindelser er ganske enkelt aromatiske forbindelser med to eller flere aromatiske ringe. Den enkleste af alle de aromatiske forbindelser er benzen med en kemisk sammensætning på C6H6. Navnet stammer fra det faktum, at forbindelser af aromater har en meget stærk aroma. Aromatiske forbindelser bruges til at fortynde olie- eller fedtbaserede forbindelser, hvilket forklarer, hvorfor man kan tilsætte petroleum og andre forbindelser til dieselbrændstof for at ændre dieselbrændstoffets viskositet, så det bliver mindre tilbøjeligt til at gelere op. Almindelige forbindelser, der findes i dieselbrændstof, er: naftalen, tetralin, antracen og tetradecylbenzen.

Kemiens rolle

Ingen af komponenterne i dieselbrændstof er individuelt fremstillet. Dieselbrændstof kan ses som noget, der opstår naturligt, når det udvindes fra jorden (olie), men det endelige produkt, dieselbrændstof, er et menneskeskabt produkt. Den råolie, der udvindes fra jorden, lægges i et destillationstårn, hvorefter olien opvarmes til over 400 °C. Herved begynder en proces, der kaldes separation, som adskiller de forskellige komponenter, der har forskellige koge temperaturer. Efterhånden som man stiger opad i destillationstårnet, bliver kogepunktstemperaturen koldere, og raffineringsprocessen bliver mere kedelig. I den nederste ende af tårnet opstår der dieselolie, derefter kommer petroleum, benzin, butan og propan. Disse forbindelser opsamles derefter af en destillationsplade, som tager den pågældende forbindelse væk og lagrer den i en lagertank. Kemi spiller en stor rolle i denne proces, da forskerne skal kende den kemiske sammensætning af hver blanding (f.eks. hvor mange brint- og kulstofatomer der er i hver forbindelse), som adskilles ved hvert kogepunkt. De skal vide, hvor de skal placere destillationspladerne i tårnet for at opsamle hver enkelt forbindelse effektivt og virkningsfuldt.

Baggrundsforskning

Dieselens mest indlysende forskelle er dens fysiske egenskaber. Dieselbrændstof kaldes nogle gange “dieselolie”, på grund af hvor olieagtigt det er, det lugter anderledes, det er tungere og mere meget mere olieagtigt, det fordamper meget langsommere end benzin og har et højere smeltepunkt, der ligger mellem 200 og 380 °C. Kemisk set indeholder dieselolie flere kulstofatomer end benzin. Benzin er normalt C9H20 og diesel er normalt C12H23.

• Hvordan fremstilles det?
  • Råolie anbringes i et destillationstårn, og væsken opvarmes derefter til over 400 °C.
  • Når væsken begynder at varme op, begynder forskellige kæder af brint- og kulstofatomer (kulbrinter) at adskille sig.
  • Dieselbrændstof begynder at opstå mellem temperaturer på 200 °C og 380 °C. Det bliver opsamlet på destillationsplader og hældt ud til en dieseltank.
• Hvorfor diesel?
  • Dieselbrændstof er billigere at fremstille, fordi det er mindre omhyggelig raffineringsproces, når det fremstilles.
    • Derimod er dieselbrændstof i øjeblikket dyrere på grund af efterspørgslen.
  • Dieselbrændstof giver også en højere energitæthed end benzin.
    • 14 % mere energi end benzin i volumen.
  • Dieselmotorer er i gennemsnit 20 til 30 % mere effektive end benzinmotorer.

Ressourcer

• https://www.dieselnet.com/tech/fuel_diesel.php
  • En del historie bag diesel, metoder til raffineringsprocessen, egenskaber ved diesel, og hvad brændstoffet er.
• http://www.eia.gov/Energyexplained/index.cfm?page=diesel_use
  • Hvad diesel bruges til.
    • Trucks
    • Militære køretøjer
    • Transport
    • Transport
    • Generatorer
• http://auto.howstuffworks.com/diesel3.htm
  • Egenskaber ved dieselbrændstof i forhold til benzin.
    • Effektivitet
    • Fysiske egenskaber
    • Kemiske egenskaber

Om forfatteren

Russell Schiller er en junior i gymnasiet, der har en dyb passion for dieselmotorer. Han har også en interesse for kemi og for at skille ting ad og lære om ting indefra og udefra. Han ønsker at fortsætte i dieselverdenen, men ønsker at gå på Montana Tech for at få en bachelorgrad i materiale- eller metallurgiteknik.