Dieselpolttoaineen kemia
- Dieselpolttoaine on nestemäinen polttoaine, joka valmistetaan öljyn sivutuotteesta. Dieselpolttoaineen piti alun perin olla hiilipölyä, mutta vuonna 1895 Rudolf Diesel keksi käyttää öljyn sivutuotteita nestemäisenä polttoaineena dieselmoottoreissa. Yleisesti tunnettuja esimerkkejä dieselmoottoreista ovat koulubussit, rakennuskoneet ja julkiset linja-autot. Sitä käytetään myös kuorma-autoissa, junissa, veneissä, sotilasajoneuvoissa ja jopa generaattoreissa. Armeija käyttää mielellään dieselmoottoreita, koska ne ovat vähemmän syttyviä ja vähemmän alttiita pysähtymään, toisin kuin bensiinimoottorit. Dieselmoottorit pystyvät myös tuottamaan suurempia vääntömomenttilukuja kuin bensiinimoottorit.
- Päädyin tutkimaan dieselpolttoaineen kemiaa, koska dieselillä on suuri vaikutus Amerikassa. Lähes kaikki rakennus-, sotilas- ja keskeiset kuljetusajoneuvot käyttävät dieselpolttoainetta, ja itse asiassa noin 94 prosenttia tavaraliikenteestä perustuu dieseliin. Ne ovat polttoainetehokkaampia ja niiden luotettavuus on lyömätön. Olen myös hyvin kiinnostunut dieseleistä.
- Dieselpolttoaine on jotain, joka todella liittyy elämääni päivittäin. Koska se on asia, josta olen syvästi kiinnostunut, ja omistan myös itse dieselin, joten ajan dieselpolttoaineella toimivaa ajoneuvoa joka päivä. Rakastan myös tehdä tutkimusta ja oppia lisää dieselistä ja saada työskennellä kuorma-autoni parissa.
Koostumus …
- Raakaöljy
- Hiilivedyt(vetyä ja happea)
- Parafiinit (noin 75 %:a)
- Hiiliatomit, jotka linkittyvät toisiinsa muodostaen ketjuuntumismuotoisia molekyylejä.
- N-parafiinit
- Isoparafiinit
- Vaihtelevat C10H22:sta C20H42:een
-
- Aromaatit (noin 25 %)
- Samankaltainen kuin nafteenit, syntyy rengasmainen rakenne, mutta ne liittyvät toisiinsa aromaattisilla (kaksois-) sidoksilla yksinkertaisten sidosten sijasta.
- C10H8 – C20H34
- Aromaatit (noin 25 %)
- Rikki
- Typpi
- Hiiliatomit, jotka linkittyvät toisiinsa muodostaen ketjuuntumismuotoisia molekyylejä.
Pääkemikaalit, -yhdisteet, -komponentit
- Parafiinit
- Parafiineja on kahdenlaisia: N (normaalit) parafiinit ja isoparafiinit. N-parafiineissa on hiiliatomeja, jotka muodostavat ketjumaisia molekyylejä. Isoparafiinit ovat samankaltaisia kuin N-parafiinit, paitsi että niissä on ketjusta lähteviä haaroja tai hiilihaaroja. Parafiinia tuotettiin ensimmäisen kerran kaupallisesti vuonna 1867. Parafiini tunnetaan värittömästä tai valkoisesta ulkonäöstään, kun se on kiinteää, mutta kun se on nestemäistä, se muuttuu useimmiten läpikuultavaksi. Sen sulamispiste on 120-150 ° F. Parafiinia ei kuitenkaan ole vain yhtä tyyppiä, vaan dieselpolttoaineessa yleisiä parafiinityyppejä ovat dekaani, n-pentadekaani, metyylitetradekaani, eikosaani ja metyylinonadekaani. Koska parafiineilla on suora molekyylirakenne, parafiinit ovat tärkein syy siihen, että dieselpolttoaine alkaa lopulta muuttua kiinteäksi, mikä on niin sanottu hyytelöitymisprosessi, joka on suuri ongelma dieselmoottoreille. Polttoaineen sisältämä parafiini alkaa samentaa polttoainetta 32 celsiusasteen lämpötilassa, ja 15-10 celsiusasteen lämpötilassa se alkaa ”geelöityä”, jolloin dieselmoottori ei voi toimia. Kerosiinia voidaan lisätä polttoaineeseen etukäteen, jolloin polttoaineen viskositeetti pienenee ja se on paljon vähemmän altis hyytelöitymään.
- Aromaattiset aineet
- Aromaattiset aineet muodostavat joidenkin hiiliatomiensa kanssa rengasmaisen rakenteen. Aromaattiset hiilivetyrenkaat syntyvät 6 hiiliatomilla. Ne vuorottelevat kerta- ja kaksoissidoksia koko rengasrakenteessaan. Toinen aromaattisen hiilivedyn tyyppi on polysyklinen aromaattinen. Polysykliset aromaatit ovat yksinkertaisesti sanottuna aromaattisia yhdisteitä, joissa on kaksi tai useampia aromaattisia renkaita. Kaikista aromaattisista yhdisteistä yksinkertaisin on bentseeni, jonka kemiallinen koostumus on C6H6. Nimi tulee siitä, että aromaattisilla yhdisteillä on hyvin voimakas aromi. Aromaattisia yhdisteitä käytetään öljy- tai rasvapohjaisten yhdisteiden ohentamiseen, mikä selittää, miksi dieselpolttoaineeseen voidaan lisätä petrolia ja muita yhdisteitä muuttamaan dieselpolttoaineen viskositeettia, jolloin se ei niin helposti hyytyile. Yleisiä dieselpolttoaineessa esiintyviä yhdisteitä ovat: naftaleeni, tetraliini, antraseeni ja tetradekyylibentseeni.
- Miten sitä valmistetaan?
- Raakaöljy laitetaan tislaustorniin, jonka jälkeen neste kuumennetaan yli 400 °C:n lämpötilaan.
- Nesteen alkaessa lämmetä erilaiset vety- ja hiiliatomiketjut (hiilivedyt) alkavat erkaantua toisistaan.
- Dieselpolttoaineen erkaantuminen tapahtuu lämpötiloissa, jotka sijoittuivat välillä 200 °C ja 380 °C. Joka kerätään tislauslevyille ja siivilöidään dieselsäiliöön.
- Miksi diesel?
- Dieselpolttoaine on halvempaa valmistaa, koska sitä valmistettaessa sen jalostusprosessi ei ole niin pikkutarkka.
- Dieselpolttoaine on kuitenkin tällä hetkellä kalliimpaa kysynnän vuoksi.
- Dieselpolttoaineella saadaan myös suurempi energiatiheys kuin bensiinillä.
- 14 % enemmän energiaa kuin bensiinillä tilavuuden mukaan.
- Dieselmoottorit ovat keskimäärin 20-30 % tehokkaampia kuin bensiinimoottorit.
- Dieselpolttoaine on halvempaa valmistaa, koska sitä valmistettaessa sen jalostusprosessi ei ole niin pikkutarkka.
- https://www.dieselnet.com/tech/fuel_diesel.php
- Jotain historiaa dieselin takana, jalostusprosessin tapoja, dieselin ominaisuuksia ja mitä polttoaine on.
- http://www.eia.gov/Energyexplained/index.cfm?page=diesel_use
- Mihin dieselpolttoainetta käytetään.
- Kuorma-autot
- Sotilasajoneuvot
- Kuljetus
- Generaattorit
-
- Dieselpolttoaineen ominaisuudet vs. bensiini.
- Hyötysuhde
- Fysikaaliset ominaisuudet
- Kemialliset ominaisuudet
- Dieselpolttoaineen ominaisuudet vs. bensiini.
- http://www.kendrickoil.com/how-is-diesel-fuel-made-from-crude-oil/
- Dieselpolttoaineen valmistusprosessi ja mistä sitä valmistetaan.
- Raakaöljy
- Tislausprosessi
- Dieselpolttoaineen valmistusprosessi ja mistä sitä valmistetaan.
- http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Diesel
- Dieselpolttoaineen kemialliset ominaisuudet ja koostumus.
- https://www.chevron.com/-/media/chevron/operations/documents/diesel-fuel-tech-review.pdf
- Dieselpolttoaineen kemialliset ominaisuudet ja koostumus.(s36)
- Aromaattiset aineet
- parafiinit
- Dieselpolttoaineen kemialliset ominaisuudet ja koostumus.(s36)
- https://chembloggreen1.wordpress.com/page/2/
- Dieselin haihtuvuus, viskositeetti, hyötysuhde
- https://www.britannica.com/science/paraffin-wax
- Mitä on parafiini, kiehumispiste, ominaisuudet, valmistustapa.
- http://fuelandfriction.com/trucking-pro/how-prevent-diesel-fuel-gelling/
- Dieselpolttoaineen hyytelöitymisen syyt ja korjaukset.
- http://study.com/academy/lesson/aromatic-hydrocarbons-definition-examples-uses.html
- Aromaattiset aineet mitä ne ovat, miten niitä käytetään ja mitä ne tekevät.
Tekijästä
Russell Schiller on lukiolainen, jolla on suuri intohimo dieseleihin. Hän on myös kiinnostunut kemiasta ja asioiden purkamisesta ja oppimisesta sisältä ja ulkoa. Hän haluaa jatkaa dieselien maailmassa, mutta haluaa opiskella Montana Techissä materiaali- tai metallurgiatekniikan kandidaatin tutkintoa.
- Mihin dieselpolttoainetta käytetään.
Kemian rooli
Kaikkea dieselpolttoaineen sisältämiä komponentteja ei valmisteta erikseen. Dieselpolttoainetta voidaan pitää luonnossa esiintyvänä asiana, kun sitä louhitaan maasta (öljy), mutta lopputuote, dieselpolttoaine, on ihmisen valmistama tuote. Maasta louhittu raakaöljy laitetaan tislaustorniin, jonka jälkeen öljy kuumennetaan yli 400 °C:een. Tällöin alkaa prosessi, jota kutsutaan erotteluksi ja jossa erotetaan eri komponentit, joilla on eri kiehumislämpötilat. Tislaustornia ylöspäin mentäessä kiehumislämpötila viilenee ja jalostusprosessi on työläämpi. Tislaustornin alapäässä syntyy dieselpolttoainetta, sitten tulevat kerosiini, bensiini, butaani ja propaani. Nämä yhdisteet kerätään tislauslevyyn, joka ottaa kyseisen yhdisteen pois ja varastoi sen varastosäiliöön. Kemialla on suuri merkitys tässä prosessissa, sillä tutkijoiden on tiedettävä kunkin kiehumispisteessä erotettavan seoksen kemiallinen koostumus (esimerkiksi kuinka monta vety- ja hiiliatomia kussakin yhdisteessä on). Heidän on tiedettävä, mihin tislauslevyt on sijoitettava tornissa, jotta kukin yhdiste saadaan kerättyä tehokkaasti ja vaikuttavasti.
Taustatutkimus
Dieselin selvimmät erot ovat sen fysikaaliset ominaisuudet. Dieselpolttoainetta kutsutaan joskus ”dieselöljyksi”, koska se on öljyistä, se tuoksuu erilaiselta, se on raskaampaa ja paljon öljyisempää, se haihtuu paljon hitaammin kuin bensiini, ja sillä on korkeampi sulamispiste, joka vaihtelee 200 – 380 °C:n välillä. Kemiallisesti dieselpolttoaine sisältää enemmän hiiliatomeja kuin bensiini. Bensiini on yleensä C9H20 ja diesel yleensä C12H23.
Resurssit
- Parafiinit (noin 75 %:a)
- Hiilivedyt(vetyä ja happea)