La chimica del gasolio

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La chimica del gasolio

• Il gasolio è un combustibile liquido che si ottiene dal sottoprodotto del petrolio. Il carburante diesel doveva essere originariamente polvere di carbone, ma nel 1895, Rudolf Diesel scoprì l’uso dei sottoprodotti del petrolio per il carburante liquido nei motori diesel. Un esempio comunemente noto di motori diesel sarebbe: scuolabus, macchine edili e autobus pubblici. È anche usato in camion, treni, barche, veicoli militari e persino generatori. Ai militari piace usare il diesel perché è meno infiammabile ed è meno incline allo stallo, a differenza dei motori a benzina. I diesel sono anche più capaci di produrre numeri di coppia più alti dei motori a benzina.
• Ho scelto di studiare la chimica del carburante diesel perché il diesel ha un grande impatto sull’America. Quasi tutti i veicoli da costruzione, militari e di trasporto chiave sono alimentati a diesel, infatti circa il 94% del trasporto merci si basa sul diesel. Sono più efficienti nei consumi e hanno un’affidabilità imbattibile. Anch’io ho un forte interesse per i diesel.
• Il carburante diesel è qualcosa che è effettivamente coinvolto nella mia vita quotidiana. Perché è qualcosa di cui ho un profondo interesse, e possiedo anche personalmente un diesel, quindi sto guidando un veicolo alimentato a diesel ogni giorno. Mi piace anche fare ricerche e imparare di più sul diesel e poter lavorare sul mio camion.

Composizione di …

• Petrolio grezzo
  • Idrocarburi (idrogeno e ossigeno)
    • Paraffine (circa il 75%)
      • Atomi di carbonio che si legano, formando molecole a catena.
        • N-paraffine
        • Isoparaffine
        • Vanno da C10H22 a C20H42
    • Aromatici (circa 25%)
      • Simile ai nafteni, si crea una struttura ad anello, ma sono uniti da legami aromatici (doppi), invece di legami singoli.
      • C10H8 – C20H34
• Zolfo
• Nitrogeno

Principali prodotti chimici, composti, componenti

• Paraffine
  • Ci sono due tipi di paraffine: N (normali) paraffine e isoparaffine. Le N-paraffine hanno atomi di carbonio che formano molecole simili a catene. Le isoparaffine sono simili alle N-paraffine, tranne che hanno propaggini o rami di carboni dalla catena. Prodotta per la prima volta in commercio nel 1867, la cera di paraffina è nota per il suo aspetto incolore o bianco quando è solida, ma quando è liquida diventa per lo più traslucida. Il suo punto di fusione varia da 120 a 150° F. Tuttavia, non c’è solo un tipo di cera di paraffina, i tipi comuni di paraffine nel carburante diesel sono: decano, n-pentadecano, metiltetradecano, eicosano e metilnonadecano. Poiché le paraffine hanno una struttura molecolare diritta, le paraffine sono la ragione principale per cui il carburante diesel alla fine inizierà a trasformarsi in uno stato solido, un processo noto come gelificazione, un grosso problema per i motori diesel. A 32° F la paraffina nel carburante comincerà a intorbidire il carburante, e a 15-10° F comincerà a “gelificare” e a rendere un motore diesel incapace di funzionare. Il cherosene può essere aggiunto al carburante in anticipo, riducendo la viscosità del carburante e rendendolo molto meno incline a gelificare.
• Aromatici
  • Gli aromatici creano una struttura ad anello con alcuni dei loro atomi di carbonio. Gli anelli di idrocarburi aromatici sono creati con 6 atomi di carbonio. Alternano legami singoli e doppi in tutta la loro struttura ad anello. Un altro tipo di idrocarburo aromatico è un aromatico policiclico. Gli aromatici policiclici sono semplicemente composti aromatici con due o più anelli aromatici. Il più semplice di tutti i composti aromatici è il benzene, con una composizione chimica di C6H6. Il nome deriva dal fatto che i composti aromatici hanno un aroma molto forte. I composti aromatici sono usati per diluire i composti a base di olio o grasso, il che spiega perché quando il cherosene e altri composti possono essere aggiunti al diesel per cambiare la viscosità del diesel, rendendolo meno incline a gelificare. Composti comuni che si trovano nel gasolio sono: naftalina, tetralina, antracene e tetradecilbenzene.

Il ruolo della chimica

Nessuno dei componenti del gasolio è fatto individualmente. Il gasolio potrebbe essere visto come qualcosa che si presenta naturalmente quando viene estratto dalla terra (petrolio), ma il prodotto finale, il gasolio, è un prodotto fatto dall’uomo. Il petrolio grezzo che viene estratto dalla terra viene messo in una torre di distillazione, l’olio viene poi riscaldato fino a oltre 400°C. Questo inizia un processo, noto come separazione, che separa i diversi componenti che hanno diverse temperature di ebollizione. Man mano che si sale nella torre di distillazione la temperatura di ebollizione è più fredda e il processo di raffinazione è più noioso. Il gasolio viene creato all’estremità inferiore della torre, poi viene il cherosene, la benzina, il butano e il propano. Questi composti sono poi raccolti da una piastra di distillazione, che porta via quel composto e lo conserva in un serbatoio di stoccaggio. La chimica gioca un ruolo importante in questo processo, poiché gli scienziati devono conoscere la composizione chimica di ogni miscela (ad esempio, quanti atomi di idrogeno e carbonio ci sono in ogni composto) che viene separata ad ogni punto di ebollizione. Hanno bisogno di sapere dove mettere le piastre di distillazione nella torre per raccogliere ogni composto in modo efficace ed efficiente.

Ricerca di base

Le differenze più evidenti del diesel sono le sue proprietà fisiche. Il combustibile diesel è talvolta chiamato “gasolio”, a causa di quanto è oleoso, ha un odore diverso, è più pesante e molto più oleoso, evapora molto più lentamente della benzina, e ha un punto di fusione più alto, che va da 200 a 380°C. Chimicamente, il gasolio contiene più atomi di carbonio della benzina. La benzina di solito è C9H20 e il diesel di solito è C12H23.

• Come si fa?
  • Il petrolio greggio viene messo in una torre di distillazione e il liquido viene poi riscaldato a più di 400°C.
  • Una volta che il liquido inizia a riscaldarsi, diverse catene di atomi di idrogeno e carbonio (idrocarburi) iniziano a separarsi.
  • Il carburante diesel inizia a emergere tra le temperature di 200°C e 380°C. Che viene raccolto su piastre di distillazione e travasato in un serbatoio per il diesel.
• Perché il diesel?
  • Il diesel è più economico da produrre, a causa del suo processo di raffinazione meno meticoloso quando lo si produce.
    • Tuttavia, il diesel è attualmente più caro a causa della domanda.
  • Il diesel ha anche una densità di energia superiore alla benzina.
    • Il 14% in più di energia rispetto alla benzina in volume.
  • I motori diesel, in media, sono dal 20 al 30% più efficienti di quelli a benzina.

Risorse

• https://www.dieselnet.com/tech/fuel_diesel.php
  • Un po’ di storia del diesel, modi del processo di raffinazione, proprietà del diesel, e cos’è il carburante.
• http://www.eia.gov/Energyexplained/index.cfm?page=diesel_use
  • A cosa serve il diesel.
    • Camion
    • Veicoli militari
    • Trasporti
    • Generatori
• http://auto.howstuffworks.com/diesel3.htm
  • Proprietà del diesel rispetto alla benzina.
    • Efficienza
    • Proprietà fisiche
    • Proprietà chimiche
• http://www.kendrickoil.com/how-is-diesel-fuel-made-from-crude-oil/
  • Il processo di produzione del diesel e da cosa è composto.
    • Petrolio grezzo
    • Processo di distillazione
• http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Diesel
  • Proprietà chimiche e composizione del gasolio.
• https://www.chevron.com/-/media/chevron/operations/documents/diesel-fuel-tech-review.pdf
  • Dettagli sulle proprietà chimiche e composizione del gasolio.(p36)
    • Aromatici
    • Paraffine
• https://chembloggreen1.wordpress.com/page/2/
  • Volatilità, Viscosità, Efficienza del diesel
• https://www.britannica.com/science/paraffin-wax
  • Cos’è la paraffina, punto di ebollizione, proprietà, come è fatta.
• http://fuelandfriction.com/trucking-pro/how-prevent-diesel-fuel-gelling/
  • Cause e rimedi per la gelificazione del carburante diesel.
• http://study.com/academy/lesson/aromatic-hydrocarbons-definition-examples-uses.html
  • Aromatici cosa sono, come si usano e cosa fanno.

A proposito dell’autore

Russell Schiller è un ragazzo del liceo che ha una profonda passione per i diesel. Ha anche un interesse per la chimica e per lo smontaggio delle cose e l’apprendimento delle cose dentro e fuori. Vuole continuare a lavorare nel mondo del diesel, ma vuole frequentare il Montana Tech per una laurea in ingegneria dei materiali o metallurgica.