De chemie van dieselbrandstof

admin 0 Comments Articles

De chemie van dieselbrandstof

• Dieselbrandstof is een vloeibare brandstof die wordt gemaakt van het bijproduct van aardolie. Dieselbrandstof zou oorspronkelijk steenkoolstof zijn, maar in 1895 ontdekte Rudolf Diesel het gebruik van bijproducten van aardolie als vloeibare brandstof in dieselmotoren. Een algemeen bekend voorbeeld van dieselmotoren zijn: schoolbussen, bouwmachines en openbare bussen. Diesel wordt ook gebruikt in vrachtwagens, treinen, boten, militaire voertuigen en zelfs generatoren. Het leger gebruikt graag diesel omdat het minder ontvlambaar is en minder snel afslaat, in tegenstelling tot benzinemotoren. Diesels zijn ook beter in staat om hogere koppelcijfers te produceren dan benzinemotoren.
• Ik koos ervoor om de chemie van dieselbrandstof te bestuderen omdat diesel een grote invloed heeft op Amerika. Bijna elke bouw, militaire, en de belangrijkste transportvoertuigen worden aangedreven door dieselbrandstof, in feite ongeveer 94% van het vrachtvervoer berust op diesel. Ze zijn zuiniger en hebben een onovertroffen betrouwbaarheid. Ik heb ook een sterke belangstelling voor diesels.
• Diesel brandstof is iets dat daadwerkelijk betrokken is in mijn leven elke dag. Want het is iets dat ik heb een diepe interesse in, en ik heb ook persoonlijk een diesel, dus ik ben het besturen van een voertuig aangedreven door diesel brandstof elke dag. Ik vind het ook leuk om onderzoek te doen en meer te leren over diesel en om aan mijn truck te kunnen werken.

Samenstelling van …

• Crude Oil
  • Hydrocarbons(waterstof en zuurstof)
    • Paraffins (ruwweg 75%)
      • Koolstofatomen die zich aan elkaar koppelen en zo ketenachtige moleculen vormen.
        • N-paraffinen
        • Isoparaffinen
        • Rang van C10H22 tot C20H42
    • Aramaten (ruwweg 25%)
      • Gelijk aan naftenen ontstaat een ringvormige structuur, maar ze worden verbonden door aromatische (dubbele) bindingen, in plaats van enkelvoudige bindingen.
      • C10H8 – C20H34
• Zwavel
• Stikstof

Belangrijkste chemicaliën, verbindingen, bestanddelen

• Paraffinen
  • Er zijn twee soorten paraffinen: N-paraffines (normale) en isoparaffines. N-paraffinen hebben koolstofatomen die ketenvormige moleculen vormen. Isoparaffines zijn vergelijkbaar met N-paraffines, behalve dat zij uitlopers of vertakkingen van koolstofatomen uit de keten hebben. Het werd voor het eerst commercieel geproduceerd in 1867. Paraffinewas staat bekend om zijn kleurloze, of witte uiterlijk als het vast is; als het echter vloeibaar is, wordt het meestal doorschijnend. Het smeltpunt ligt tussen 120 en 150° F. Er is echter niet slechts één soort paraffinewas, veel voorkomende soorten paraffines in dieselbrandstof zijn: decaan, n-pentadecaan, methyltetradecaan, eicosaan en methylnonadecaan. Omdat paraffines een rechte moleculaire structuur hebben, zijn paraffines de belangrijkste reden waarom dieselbrandstof op den duur in een vaste toestand zal overgaan, een proces dat bekend staat als geleren, een groot probleem voor dieselmotoren. Bij 32 ° F zal de paraffine in de brandstof beginnen te vertroebelen, en bij 15 tot 10 ° F zal het beginnen te “geleren” en een dieselmotor onbruikbaar maken. Kerosine kan van tevoren aan de brandstof worden toegevoegd, waardoor de viscositeit van de brandstof wordt verlaagd en deze veel minder snel gaat geleren.
• Aromaten
  • Aromaten vormen een ringvormige structuur met sommige van hun koolstofatomen. Aromatische koolwaterstofringen worden gevormd met 6 koolstofatomen. Ze wisselen enkele en dubbele bindingen af in hun ringstructuur. Een ander type aromatische koolwaterstof is een polycyclische aromaat. Polycyclische aromaten zijn eenvoudig gezegd aromatische verbindingen met twee of meer aromatische ringen. De eenvoudigste van alle aromatische verbindingen is benzeen, met een chemische samenstelling van C6H6. De naam komt van het feit dat de verbindingen van aromaten een zeer sterk aroma hebben. Aromatische verbindingen worden gebruikt om op olie of vet gebaseerde verbindingen te verdunnen, wat verklaart waarom kerosine en andere verbindingen aan dieselbrandstof kunnen worden toegevoegd om de viscositeit van de dieselbrandstof te veranderen, waardoor deze minder snel gaat geleren. Veel voorkomende verbindingen in dieselbrandstof zijn: naftaleen, tetraline, antraceen en tetradecylbenzeen.

De rol van de chemie

Geen van de bestanddelen in dieselbrandstof wordt afzonderlijk gemaakt. Dieselbrandstof kan worden gezien als iets dat van nature voorkomt bij de winning uit de aarde (aardolie), maar het eindproduct, dieselbrandstof, is een door de mens gemaakt product. De ruwe olie die uit de aarde wordt gewonnen, wordt in een destillatietoren gebracht, waarna de olie wordt verhit tot meer dan 400°C. Dit begint een proces, bekend als scheiding, dat verschillende componenten met verschillende kooktemperaturen scheidt. Naarmate men hoger in de distillatietoren komt, wordt de kooktemperatuur koeler en verloopt het raffinageproces moeizamer. Onderaan de toren ontstaat dieselbrandstof, daarna komen kerosine, benzine, butaan en propaan. Deze verbindingen worden vervolgens opgevangen door een distillatieplaat, die de verbinding wegneemt en opslaat in een opslagtank. Chemie speelt een grote rol in dit proces, omdat wetenschappers de chemische samenstelling van elk mengsel moeten kennen (bv. hoeveel waterstof- en koolstofatomen er in elke verbinding zitten) dat bij elk kookpunt wordt gescheiden. Zij moeten weten waar zij de destillatieplaten in de toren moeten plaatsen om elke verbinding effectief en efficiënt op te vangen.

Achtergrondonderzoek

De meest in het oog springende verschillen van diesel zijn de fysische eigenschappen. Dieselbrandstof wordt soms “dieselolie” genoemd, vanwege hoe olieachtig het is, het ruikt anders, het is zwaarder en veel olieachtiger, het verdampt veel langzamer dan benzine, en heeft een hoger smeltpunt, variërend van 200 – 380°C. Chemisch gezien bevat dieselbrandstof meer koolstofatomen dan benzine. Benzine is meestal C9H20 en diesel meestal C12H23.

• Hoe wordt het gemaakt?
  • De ruwe olie wordt in een destillatietoren geplaatst en de vloeistof wordt dan verwarmd tot meer dan 400°C.
  • Zodra de vloeistof begint op te warmen, beginnen verschillende ketens van waterstof- en koolstofatomen (koolwaterstoffen) zich te scheiden.
  • Dieselbrandstof begint te ontstaan tussen de 200°C en 380°C. Die wordt opgevangen op destillatieplaten en overgeheveld naar een dieseltank.
• Waarom diesel?
  • Dieselbrandstof is goedkoper te maken, vanwege het minder nauwgezette raffinageproces bij het maken ervan.
    • Dieselbrandstof is momenteel echter duurder vanwege de vraag.
  • Dieselolie heeft ook een hogere energiedichtheid dan benzine.
    • 14% meer energie dan benzine in volume.
  • Dieselmotoren zijn gemiddeld 20 tot 30% efficiënter dan benzinemotoren.

Bronnen

• https://www.dieselnet.com/tech/fuel_diesel.php
  • Het een en ander over de geschiedenis achter diesel, manieren van het raffinageproces, eigenschappen van diesel, en wat de brandstof is.
• http://www.eia.gov/Energyexplained/index.cfm?page=diesel_use
  • Waarvoor diesel wordt gebruikt.
    • Vrachtwagens
    • Militaire voertuigen
    • Vervoer
    • Generatoren
• http://auto.howstuffworks.com/diesel3.htm
  • Eigenschappen van dieselbrandstof versus benzine.
    • Rendement
    • Fysische eigenschappen
    • Chemische eigenschappen
• http://www.kendrickoil.com/how-is-diesel-fuel-made-from-crude-oil/
  • Het proces om diesel te maken en waar het van gemaakt wordt.
    • Crude oil
    • Distillatieproces
• http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Diesel
  • Chemische eigenschappen en samenstelling van dieselbrandstof.
• https://www.chevron.com/-/media/chevron/operations/documents/diesel-fuel-tech-review.pdf
  • Detailleerde chemische eigenschappen en samenstelling van dieselbrandstof.(p36)
    • Aromaten
    • Paraffinen
• https://chembloggreen1.wordpress.com/page/2/
  • Volatiliteit, viscositeit, rendement van diesel
• https://www.britannica.com/science/paraffin-wax
  • Wat is paraffinewas, kookpunt, eigenschappen, hoe wordt het gemaakt.
• http://fuelandfriction.com/trucking-pro/how-prevent-diesel-fuel-gelling/
  • Gelvorming in dieselbrandstof, oorzaken en oplossingen.
• http://study.com/academy/lesson/aromatic-hydrocarbons-definition-examples-uses.html
  • Aromaten wat zijn het, hoe worden ze gebruikt, en wat doen ze.

Over de auteur

Russell Schiller is een junior op de middelbare school die een grote passie heeft voor diesels. Hij heeft ook een interesse in chemie en het uit elkaar halen van dingen en het leren over dingen van binnen en buiten. Hij wil blijven werken in de wereld van diesel, maar wil naar Montana Tech voor een bachelor in materialen of metallurgische techniek.