stringtranslate.com

Дизельное топливо

Бак дизельного топлива на грузовике

Дизельное топливо , также называемое дизельным маслом , тяжелым маслом (исторически) или просто дизельным топливом , представляет собой любое жидкое топливо, специально разработанное для использования в дизельном двигателе , типе двигателя внутреннего сгорания , в котором воспламенение топлива происходит без искры в результате сжатия впускного воздуха и последующего впрыска топлива. Поэтому дизельное топливо должно иметь хорошие характеристики воспламенения от сжатия.

Наиболее распространенным типом дизельного топлива является определенный фракционный дистиллят нефтяного топлива , но альтернативы, которые не производятся из нефти, такие как биодизель , биомасса в жидкость (BTL) или газ в жидкость (GTL) дизельное топливо все чаще разрабатываются и принимаются. Чтобы различать эти типы, дизельное топливо, полученное из нефти, иногда называют петродизелем в некоторых академических кругах. [1] Петродизель является прибыльным продуктом, производимым в больших объемах на нефтеперерабатывающих заводах. [2]

Во многих странах дизельное топливо стандартизировано. Например, в Европейском союзе стандартом для дизельного топлива является EN 590. Сверхнизкосернистое дизельное топливо (ULSD) — это дизельное топливо со значительно пониженным содержанием серы . По состоянию на 2016 год почти все дизельное топливо на основе нефти, доступное в Соединенном Королевстве, континентальной Европе и Северной Америке, относится к типу ULSD. До того, как дизельное топливо было стандартизировано, большинство дизельных двигателей обычно работали на дешевых мазутах . Эти мазуты по-прежнему используются в дизельных двигателях судов. Несмотря на то, что дизельное топливо специально разработано для дизельных двигателей, его также можно использовать в качестве топлива для нескольких недизельных двигателей, например, двигателя Акройда , двигателя Стирлинга или котлов для паровых двигателей . Дизельное топливо часто используется в тяжелых грузовиках , однако выхлопные газы дизельного топлива , особенно старых двигателей, могут нанести вред здоровью. [3] [4]

Имена

Дизельное топливо имеет много разговорных названий; чаще всего его просто называют дизельным топливом . В Соединенном Королевстве дизельное топливо для дорожного использования обычно называют дизельным топливом или иногда белым дизельным топливом , если требуется отличить его от сельскохозяйственного продукта с пониженным налогом, содержащего идентифицирующий цветной краситель, известный как красный дизельный топливный элемент . Официальный термин для белого дизельного топлива - DERV , что означает дорожное транспортное средство с дизельным двигателем . [5] В Австралии дизельное топливо также известно как дистиллят [6] (не путать с «дистиллятом» в более старом смысле, относящемся к другому моторному топливу), а в Индонезии (а также в Израиле ) оно известно как Solar , зарегистрированное название национальной нефтяной компании страны Pertamina . Термин газойль (французский: gazole ) иногда также используется для обозначения дизельного топлива.

История

Происхождение

Дизельное топливо возникло в результате экспериментов, проведенных немецким ученым и изобретателем Рудольфом Дизелем для его двигателя с воспламенением от сжатия , который он изобрел около 1892 года. Первоначально Дизель не рассматривал использование какого-либо определенного типа топлива. Вместо этого он утверждал, что принцип работы его рационального теплового двигателя будет работать с любым видом топлива в любом состоянии вещества. [7] Первый прототип дизельного двигателя и первый функциональный дизельный двигатель были разработаны только для жидкого топлива. [8]

Сначала Дизель испытывал сырую нефть из Пехельбронна , но вскоре заменил ее бензином и керосином , потому что сырая нефть оказалась слишком вязкой, [9] причем основным испытательным топливом для дизельного двигателя был керосин ( парафин ). [10] Дизель экспериментировал с типами лампового масла из разных источников, а также с типами бензина и лигроина , которые все хорошо работали в качестве топлива для дизельных двигателей. Позже Дизель испытывал каменноугольный креозот , [11] парафиновое масло, сырую нефть, бензин и мазут , которые в конечном итоге работали так же хорошо. [12] В Шотландии и Франции сланцевое масло использовалось в качестве топлива для первых дизельных двигателей 1898 года, потому что другие виды топлива были слишком дорогими. [13] В 1900 году французское общество Отто построило дизельный двигатель для использования с сырой нефтью, который был выставлен на Парижской выставке 1900 года [14] и Всемирной выставке 1911 года в Париже. [15] Двигатель фактически работал на арахисовом масле вместо сырой нефти, и для работы на арахисовом масле не требовалось никаких модификаций. [14]

Во время своих первых испытаний дизельного двигателя Дизель также использовал светильный газ в качестве топлива и сумел построить функциональные конструкции, как с предварительным впрыском, так и без него. [16] По словам Дизеля, не существовало ни промышленности по производству угольной пыли, ни высококачественной угольной пыли, доступной в продаже в конце 1890-х годов. Вот почему дизельный двигатель никогда не проектировался и не планировался как двигатель на угольной пыли. [17] Только в декабре 1899 года Дизель испытал прототип на угольной пыли, который использовал внешнее смесеобразование и предварительный впрыск жидкого топлива. [18] Этот двигатель оказался функциональным, но через несколько минут у него произошел отказ поршневых колец из-за отложения угольной пыли. [19]

С 20 века

До того, как дизельное топливо было стандартизировано, дизельные двигатели обычно работали на дешевых нефтяных топливах. В Соединенных Штатах их перегоняли из нефти, тогда как в Европе использовали креозотовое масло из каменноугольной смолы. Некоторые дизельные двигатели работали на смесях топлив, таких как бензин, керосин, рапсовое масло или смазочное масло, которые были дешевле, потому что в то время они не облагались налогом. [20] Появление в 1930-х годах дизельных двигателей для автомобилей, таких как Mercedes-Benz OM 138 , означало, что требовалось более качественное топливо с надлежащими характеристиками зажигания. Сначала не было никаких улучшений качества дизельного топлива для автомобилей. После Второй мировой войны были стандартизированы первые современные высококачественные дизельные топлива. Этими стандартами были, например, стандарты DIN 51601, VTL 9140–001 и NATO F 54. [21] В 1993 году стандарт DIN 51601 был признан устаревшим из-за нового стандарта EN 590, который с тех пор используется в Европейском союзе. В морских судах, где дизельные двигатели получили распространение к концу 1970-х годов из-за роста цен на топливо, вызванного энергетическим кризисом 1970-х годов , дешевые тяжелые нефтяные топлива по-прежнему используются вместо обычного автомобильного дизельного топлива. Эти тяжелые нефтяные топлива (часто называемые Bunker C ) могут использоваться на судах с дизельными и паровыми двигателями. [22]

Типы

Дизельное топливо производится из различных источников, наиболее распространенным из которых является нефть . Другие источники включают биомассу , животный жир , биогаз , природный газ и сжижение угля .

Нефтяное дизельное топливо

Современная дизельная колонка

Нефтяное дизельное топливо, также называемое петродизелем, [23] ископаемым дизельным топливом или минеральным дизельным топливом, является наиболее распространенным типом дизельного топлива. Его получают путем фракционной перегонки сырой нефти при температуре от 200 до 350 °C (от 392 до 662 °F) при атмосферном давлении , в результате чего получается смесь углеродных цепей, которые обычно содержат от 9 до 25 атомов углерода на молекулу . [24]

Синтетическое дизельное топливо

Синтетическое дизельное топливо может быть получено из любого углеродсодержащего материала, включая биомассу, биогаз, природный газ, уголь и многие другие. Сырье газифицируется в синтез-газ , который после очистки преобразуется в процессе Фишера-Тропша в синтетическое дизельное топливо. [25]

Этот процесс обычно называют «биомассой в жидкость» (BTL), «газом в жидкость» (GTL) или «углем в жидкость» (CTL) в зависимости от используемого сырья.

Парафиновое синтетическое дизельное топливо обычно имеет близкое к нулю содержание серы и очень низкое содержание ароматических соединений, что снижает нерегулируемые выбросы [ требуется очистка ] токсичных углеводородов, оксидов азота [ требуется очистка ] и твердых частиц (ТЧ). [26]

Биодизель

Биодизель из соевого масла

Биодизель получают из растительного масла или животных жиров (биолипидов ) , которые в основном представляют собой метиловые эфиры жирных кислот (FAME), и переэтерифицируют метанолом . Его можно производить из многих типов масел, наиболее распространенными из которых являются рапсовое масло (рапсовый метиловый эфир, RME) в Европе и соевое масло (соевый метиловый эфир, SME) в США. Метанол также можно заменить этанолом для процесса переэтерификации, что приводит к получению этиловых эфиров. Процессы переэтерификации используют катализаторы, такие как гидроксид натрия или калия, для преобразования растительного масла и метанола в биодизель и нежелательные побочные продукты глицерин и воду, которые необходимо будет удалить из топлива вместе со следами метанола. Биодизель можно использовать в чистом виде (B100) в двигателях, где производитель одобряет такое использование, но чаще его используют в смеси с дизельным топливом, BXX, где XX — содержание биодизеля в процентах. [27] [28]

FAME, используемые в качестве топлива, указаны в стандартах DIN EN 14214 [29] и ASTM D6751. [30]

Производители оборудования для впрыска топлива (FIE) выразили ряд опасений относительно биодизеля, указав, что FAME является причиной следующих проблем: коррозия компонентов впрыска топлива, закупорка топливной системы низкого давления, повышенное разбавление и полимеризация масла в картере двигателя, заклинивание насоса из-за высокой вязкости топлива при низкой температуре, повышенное давление впрыска, отказы эластомерных уплотнений и закупорка распылителя топливной форсунки. [31] Чистое биодизельное топливо имеет энергосодержание примерно на 5–10 % ниже, чем нефтяное дизельное топливо. [32] Потеря мощности при использовании чистого биодизеля составляет 5–7 %. [28]

Ненасыщенные жирные кислоты являются источником низкой окислительной стабильности. Они реагируют с кислородом и образуют пероксиды, что приводит к побочным продуктам деградации, которые могут вызывать образование шлама и лака в топливной системе. [33]

Поскольку биодизель содержит мало серы, выбросы оксидов и сульфатов серы , основных компонентов кислотных дождей , невелики. Использование биодизеля также приводит к сокращению несгоревших углеводородов, оксида углерода (CO) и твердых частиц. Выбросы CO при использовании биодизеля существенно сокращаются, примерно на 50% по сравнению с большинством нефтедизельных топлив. Было обнаружено, что выбросы твердых частиц из выхлопных газов биодизеля на 30% ниже, чем общие выбросы твердых частиц из нефтедизеля. Выбросы общих углеводородов (фактор, способствующий локальному образованию смога и озона) для биодизеля на 93% ниже, чем для дизельного топлива. [ необходима цитата ]

Биодизель также может снизить риски для здоровья, связанные с нефтяным дизельным топливом. Выбросы биодизеля показали снижение уровней полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и нитрированных соединений ПАУ, которые были идентифицированы как потенциальные канцерогены . В недавних испытаниях соединения ПАУ были снижены на 75–85%, за исключением бенз(а)антрацена , который был снижен примерно на 50%. Целевые соединения nPAH также были значительно снижены с биодизельным топливом, при этом 2-нитрофлуорен и 1-нитропирен были снижены на 90%, а остальные соединения nPAH были снижены только до следовых уровней. [34]

Гидрогенизированные масла и жиры

Эта категория дизельного топлива включает преобразование триглицеридов в растительном масле и животных жирах в алканы путем очистки и гидрогенизации , например, Neste Renewable Diesel или H-Bio . Полученное топливо имеет много свойств, которые аналогичны синтетическому дизельному топливу, и лишено многих недостатков FAME.

ДМЭ

Диметиловый эфир , ДМЭ, представляет собой синтетическое газообразное дизельное топливо, которое обеспечивает чистое сгорание с очень небольшим количеством сажи и снижением выбросов NOx . [27]

Хранилище

Большие резервуары для дизельного топлива в Сёрняйнен , Хельсинки , Финляндия.

В США дизельное топливо рекомендуется хранить в желтой таре, чтобы отличать его от керосина , который обычно хранится в синих тарах, и бензина (бензина), который обычно хранится в красных тарах. [35] В Великобритании дизельное топливо обычно хранится в черной таре, чтобы отличать его от неэтилированного или этилированного бензина, которые хранятся в зеленых и красных тарах соответственно. [36]

Стандарты

Дизельный двигатель является многотопливным и может работать на огромном разнообразии видов топлива. Однако разработка высокопроизводительных, высокоскоростных дизельных двигателей для легковых и грузовых автомобилей в 1930-х годах означала, что необходимо было надлежащее топливо, специально разработанное для таких двигателей: дизельное топливо. Чтобы обеспечить постоянное качество, дизельное топливо стандартизировано; первые стандарты были введены после Второй мировой войны. [21] Обычно стандарт определяет определенные свойства топлива, такие как цетановое число , плотность , температура вспышки , содержание серы или содержание биодизеля. Стандарты дизельного топлива включают:

Дизельное топливо

Биодизельное топливо

Размеры и цены

Цетановое число

Основной мерой качества дизельного топлива является его цетановое число . Цетановое число — это мера задержки воспламенения дизельного топлива. [37] Более высокое цетановое число указывает на то, что топливо легче воспламеняется при распылении в горячий сжатый воздух. [37] Европейское (стандарт EN 590) дорожное дизельное топливо имеет минимальное цетановое число 51. Топливо с более высоким цетановым числом, обычно «премиальное» дизельное топливо с дополнительными чистящими средствами и некоторым содержанием синтетических веществ, доступно на некоторых рынках.

Стоимость и цена топлива

Около 86,1% массы дизельного топлива составляет углерод, и при сгорании он обеспечивает чистую теплотворную способность 43,1 МДж/кг по сравнению с 43,2 МДж/кг у бензина. Из-за более высокой плотности дизельное топливо обеспечивает более высокую объемную плотность энергии: плотность дизельного топлива EN 590 определяется как 0,820–0,845 кг/л (6,84–7,05 фунта/галлон США) при 15 °C (59 °F), примерно на 9,0–13,9% больше, чем у бензина EN 228 0,720–0,775 кг/л (6,01–6,47 фунта/галлон США) при 15 °C, что следует учитывать при сравнении объемных цен на топливо. Выбросы CO 2 от дизельного топлива составляют 73,25 г/МДж, что немного ниже, чем у бензина — 73,38 г/МДж. [38]

Дизельное топливо, как правило, проще очищать из нефти, чем бензин, и содержит углеводороды с температурой кипения в диапазоне 180–360 °C (356–680 °F). Требуется дополнительная очистка для удаления серы, что иногда приводит к более высокой стоимости. Во многих частях Соединенных Штатов и по всему Соединенному Королевству и Австралии [39] дизельное топливо может стоить дороже бензина за галлон или литр . [40] [41] Причины более высокой стоимости дизельного топлива включают закрытие некоторых нефтеперерабатывающих заводов в Мексиканском заливе , перенаправление мощностей массовой переработки на производство бензина и недавний переход на дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD), что вызывает инфраструктурные осложнения. [42] В Швеции также продается дизельное топливо, обозначенное как MK-1 (экологическое дизельное топливо класса 1). Это ULSD, которое также имеет более низкое содержание ароматических соединений, с пределом 5%. [43] Это топливо немного дороже в производстве, чем обычное ULSD. В Германии налог на дизельное топливо примерно на 28% ниже налога на бензин.

Налогообложение

Дизельное топливо похоже на печное топливо , которое используется в центральном отоплении . В Европе, США и Канаде налоги на дизельное топливо выше, чем на печное топливо из-за налога на топливо , и в этих регионах печное топливо маркируется топливными красителями и следовыми химикатами для предотвращения и обнаружения налогового мошенничества . «Необлагаемое налогом» дизельное топливо (иногда называемое «внедорожным дизельным топливом» или «красным дизельным топливом» из-за его красного красителя) доступно в некоторых странах для использования в основном в сельскохозяйственных целях, например, в качестве топлива для тракторов, транспортных средств для отдыха и коммунальных служб или других некоммерческих транспортных средств, которые не используют дороги общего пользования . Это топливо может иметь уровни серы, которые превышают пределы для использования на дорогах в некоторых странах (например, в США).

Это необлагаемое налогом дизельное топливо окрашено в красный цвет для идентификации, [44] и при использовании этого необлагаемого налогом дизельного топлива для типично налогооблагаемой цели (например, для вождения автомобиля) пользователь может быть оштрафован (например, на 10 000 долларов США в США). В Соединенном Королевстве, Бельгии и Нидерландах оно известно как красное дизельное топливо (или газойль) и также используется в сельскохозяйственных транспортных средствах, баках для отопления домов, холодильных установках на фургонах/грузовиках, которые содержат скоропортящиеся продукты, такие как продукты питания и лекарства, а также для морских судов. Дизельное топливо или маркированный газойль окрашено в зеленый цвет в Республике Ирландия и Норвегии. Термин «дорожное транспортное средство с дизельным двигателем» (DERV) используется в Великобритании как синоним немаркированного дорожного дизельного топлива. В Индии налоги на дизельное топливо ниже, чем на бензин, поскольку большая часть транспортировки зерна и других основных товаров по стране работает на дизельном топливе.

Налоги на биодизель в США различаются в зависимости от штата. В некоторых штатах (например, в Техасе) нет налога на биодизель и снижен налог на биодизельные смеси, эквивалентный количеству биодизеля в смеси, так что топливо B20 облагается налогом на 20% меньше, чем чистый нефтедизель. [45] В других штатах, таких как Северная Каролина, биодизель (в любой смешанной конфигурации) облагается налогом так же, как и нефтедизель, хотя они ввели новые стимулы для производителей и пользователей всех видов биотоплива. [46]

Использует

Дизельное топливо в основном используется в высокоскоростных дизельных двигателях, особенно в двигателях автотранспортных средств (например, легковых, грузовых), но не все дизельные двигатели работают на дизельном топливе. Например, большие двухтактные двигатели водных судов обычно используют тяжелые мазуты вместо дизельного топлива, [22] а некоторые типы дизельных двигателей, такие как двигатели MAN M-System , предназначены для работы на бензине с детонационной стойкостью до 86 RON. [47] С другой стороны, газотурбинные и некоторые другие типы двигателей внутреннего сгорания, а также двигатели внешнего сгорания также могут быть спроектированы для работы на дизельном топливе.

Требование вязкости дизельного топлива обычно указывается при 40 °C. [37] Недостатком дизельного топлива в холодном климате является то, что его вязкость увеличивается с понижением температуры, превращая его в гель (см. Воспламенение от сжатия – Гелеобразование ), который не может течь в топливных системах. Специальное низкотемпературное дизельное топливо содержит присадки, чтобы поддерживать его жидким при более низких температурах.

Дорожные транспортные средства

Грузовики и автобусы , которые часто были оснащены двигателями Otto в 1920–1950-х годах, теперь почти исключительно работают на дизельном топливе. Благодаря своим характеристикам зажигания дизельное топливо широко используется в этих транспортных средствах. Поскольку дизельное топливо не очень подходит для двигателей Otto, легковые автомобили, которые часто используют двигатели Otto или двигатели, полученные на основе Otto, обычно работают на бензине вместо дизельного топлива. Однако, особенно в Европе и Индии, многие легковые автомобили имеют, из-за лучшей эффективности двигателя, [48] дизельные двигатели и, таким образом, работают на обычном дизельном топливе.

Железная дорога

Дизельное топливо вытеснило уголь и мазут из паровых транспортных средств во второй половине 20-го века и теперь используется почти исключительно в двигателях внутреннего сгорания самоходных железнодорожных транспортных средств (локомотивов и автомотрис). [49] [50]

Самолеты

9-цилиндровый дизельный авиационный двигатель Packard DR-980, использовавшийся в первом дизельном самолете

В целом, дизельные двигатели не очень подходят для самолетов и вертолетов. Это связано со сравнительно низким отношением мощности к массе дизельного двигателя , что означает, что дизельные двигатели обычно довольно тяжелые, что является недостатком для самолетов. Поэтому в использовании дизельного топлива в самолетах мало необходимости, и дизельное топливо не используется в коммерческих целях в качестве авиационного топлива. Вместо этого используются бензин ( Avgas ) и реактивное топливо (например, Jet A-1). Однако, особенно в 1920-х и 1930-х годах, было изготовлено множество серийных авиационных дизельных двигателей, которые работали на мазуте, поскольку они имели несколько преимуществ: их расход топлива был низким, они были надежными, не склонными к возгоранию и требовали минимального обслуживания. Внедрение непосредственного впрыска бензина в 1930-х годах перевесило эти преимущества, и авиационные дизельные двигатели быстро вышли из употребления. [51] С улучшением отношения мощности к массе дизельных двигателей несколько дорожных дизельных двигателей были переоборудованы и сертифицированы для использования в самолетах с начала 21-го века. Эти двигатели обычно работают на авиационном топливе Jet A-1 (но могут работать и на дизельном топливе). Jet A-1 имеет характеристики воспламенения, аналогичные дизельному топливу, и поэтому подходит для некоторых (но не всех) дизельных двигателей. [52]

Военная техника

До Второй мировой войны несколько военных транспортных средств, особенно те, которые требовали высокой производительности двигателя ( бронированные боевые машины , например, танки M26 Pershing или Panther ), использовали обычные двигатели Otto и работали на бензине. Со времен Второй мировой войны было изготовлено несколько военных транспортных средств с дизельными двигателями, способными работать на дизельном топливе. Это связано с тем, что дизельные двигатели более экономичны, а дизельное топливо менее склонно к возгоранию. [53] Некоторые из этих дизельных транспортных средств (например, Leopard 1 или MAN 630 ) по-прежнему работали на бензине, а некоторые военные транспортные средства по-прежнему производились с двигателями Otto (например, Ural-375 или Unimog 404 ), неспособными работать на дизельном топливе.

Тракторы и тяжелая техника

Сегодняшние тракторы и тяжелое оборудование в основном работают на дизельном топливе. Среди тракторов только меньшие классы могут также иметь двигатели, работающие на бензине. Дизельизация тракторов и тяжелого оборудования началась в Германии до Второй мировой войны, но была необычной в Соединенных Штатах до окончания войны. В 1950-х и 1960-х годах она также прогрессировала в США. Дизельное топливо обычно используется в оборудовании для добычи нефти и газа, хотя в некоторых местах используется оборудование, работающее на электричестве или природном газе.

Тракторы и тяжелое оборудование часто были многотопливными в 1920-х и 1940-х годах, работая либо на двигателях с искровым зажиганием и низкой компрессией, двигателях Akryod, либо на дизельных двигателях. Таким образом, многие сельскохозяйственные тракторы той эпохи могли сжигать бензин, спирт , керосин и любой легкий сорт мазута , такой как печное топливо или тракторное испаряющееся масло , в зависимости от того, что было наиболее доступно в регионе в любой момент времени. На фермах США в ту эпоху название «дистиллят» часто относилось к любому из вышеупомянутых легких топливных масел. Двигатели с искровым зажиганием не запускались так же хорошо на дистилляте, поэтому обычно для холодного запуска использовался небольшой вспомогательный бензобак, а топливные клапаны регулировались через несколько минут, после прогрева, для перехода на дистиллят. Также использовались такие принадлежности двигателя, как испарители и кожухи радиатора , и то и другое с целью улавливания тепла, поскольку когда такой двигатель работал на дистилляте, он работал лучше, когда и он, и вдыхаемый им воздух были теплее, чем при температуре окружающей среды. Дизельизация со специальными дизельными двигателями (высокая компрессия с механическим впрыском топлива и воспламенением от сжатия) заменила такие системы и сделала более эффективным использование сжигаемого дизельного топлива.

Другие применения

Низкокачественное дизельное топливо использовалось в качестве экстракционного агента для жидкостной экстракции палладия из смесей азотной кислоты . [54] Такое использование было предложено в качестве средства отделения палладия — продукта деления — от рафината PUREX , который поступает из отработанного ядерного топлива . [54] В этой системе экстракции растворителем углеводороды дизельного топлива действуют как разбавитель , а диалкилсульфиды действуют как экстрагент. [54] Эта экстракция работает по механизму сольватации . [54] До сих пор не было построено ни пилотной установки , ни полномасштабной установки для извлечения палладия, родия или рутения из ядерных отходов , образующихся при использовании ядерного топлива . [55]

Дизельное топливо часто используется в качестве основного ингредиента в буровом растворе на масляной основе. [56] Преимущество использования дизельного топлива заключается в его низкой стоимости и его способности бурить широкий спектр сложных пластов, включая сланцевые, соляные и гипсовые образования. [56] Дизельный раствор обычно смешивают с 40% рассола. [57] Из-за проблем со здоровьем, безопасностью и окружающей средой дизельный раствор часто заменяют растительными, минеральными или синтетическими пищевыми буровыми растворами на масляной основе, хотя дизельный раствор все еще широко используется в некоторых регионах. [58]

Во время разработки ракетных двигателей в Германии во время Второй мировой войны дизельное топливо J-2 использовалось в качестве топливного компонента в нескольких двигателях, включая BMW 109-718 . [59] Дизельное топливо J-2 также использовалось в качестве топлива для газотурбинных двигателей. [59]

Химический анализ

Химический состав

Дизельное топливо не смешивается с водой. Эта фотография также демонстрирует явление тонкопленочной интерференции .

В Соединенных Штатах дизельное топливо, полученное из нефти, состоит примерно из 75% насыщенных углеводородов (в основном парафинов , включая n , изо и циклопарафины ) и 25% ароматических углеводородов ( включая нафталины и алкилбензолы ). [60] Средняя химическая формула для обычного дизельного топлива - C12H23 , варьирующаяся приблизительно от C10H20 до C15H28 . [61 ]

Химические свойства

Большинство дизельных топлив замерзают при обычных зимних температурах, в то время как температуры сильно различаются. [62] Петродизель обычно замерзает при температуре около −8,1 °C (17,4 °F), тогда как биодизель замерзает при температуре от 2 до 15 °C (от 36 до 59 °F). [62] Вязкость дизельного топлива заметно увеличивается по мере понижения температуры, превращая его в гель при температуре от −19 до −15 °C (от −2 до 5 °F), который не может течь в топливных системах. Обычное дизельное топливо испаряется при температуре от 149 °C до 371 °C. [37]

Температура вспышки обычного дизельного топлива колеблется от 52 до 96 °C, что делает его более безопасным, чем бензин, и непригодным для двигателей с искровым зажиганием. [63] В отличие от бензина, температура вспышки дизельного топлива не имеет никакого отношения к его производительности в двигателе или к его свойствам самовоспламенения. [37]

Образование углекислого газа

В качестве хорошего приближения химическая формула дизельного топлива выглядит следующим образом: C
нЧАС
2н. Дизельное топливо представляет собой смесь различных молекул. Поскольку молярная масса углерода составляет 12 г/моль, а молярная масса водорода — около 1 г/моль, то массовая доля углерода в дизельном топливе EN 590 составляет примерно 12/14.

Реакция сгорания дизельного топлива имеет вид:

2 С
нЧАС
2н+ 3н О
2⇌ 2н СО
2+ 2н Н
2О

Углекислый газ имеет молярную массу 44 г/моль, поскольку он состоит из 2 атомов кислорода (16 г/моль) и 1 атома углерода (12 г/моль). Таким образом, 12 г углерода дают 44 г углекислого газа.

Плотность дизельного топлива составляет 0,838 кг на литр.

Суммируя все вышесказанное, массу углекислого газа, выделяющегося при сжигании 1 литра дизельного топлива, можно рассчитать по формуле:

Полученная при этой оценке цифра близка к значениям, найденным в литературе.

Для бензина с плотностью 0,75 кг/л и соотношением атомов углерода к атомам водорода примерно 6 к 14 расчетное значение выбросов углерода при сжигании 1 литра бензина составляет: [64]

Опасности

Опасность серы для окружающей среды

В прошлом дизельное топливо содержало большее количество серы . Европейские стандарты выбросов и льготное налогообложение заставили нефтеперерабатывающие заводы резко снизить уровень серы в дизельном топливе. В Европейском союзе содержание серы резко сократилось за последние 20 лет. Автомобильное дизельное топливо в Европейском союзе регулируется стандартом EN 590. В 1990-х годах спецификации допускали содержание серы не более 2000 ppm, сниженное до предела в 350 ppm к началу 21-го века с введением спецификаций Euro 3. Предел был снижен с введением Euro 4 к 2006 году до 50 ppm ( ULSD , Ultra Low Sulfur Diesel). Действующим в Европе с 2009 года стандартом для дизельного топлива является Euro 5 с максимальным содержанием 10 ppm. [65]

В Соединенных Штатах более строгие стандарты выбросов были приняты с переходом на ULSD, начавшимся в 2006 году, и стали обязательными с 1 июня 2010 года (см. также выхлоп дизельных двигателей ).

Водоросли, микробы и загрязнение воды

Было много обсуждений и недопониманий относительно водорослей в дизельном топливе. Водорослям нужен свет, чтобы жить и расти. Поскольку в закрытом топливном баке нет солнечного света, никакие водоросли не могут выжить, но некоторые микробы могут выживать и питаться дизельным топливом. [66]

Эти микробы образуют колонию, которая живет на границе раздела топлива и воды. Они растут довольно быстро при более высоких температурах. Они могут расти даже в холодную погоду, если установлены обогреватели топливного бака. Части колонии могут отрываться и засорять топливные магистрали и топливные фильтры. [67]

Вода в топливе может повредить топливный насос высокого давления . Некоторые фильтры дизельного топлива также задерживают воду. Загрязнение дизельного топлива водой может привести к замерзанию в топливном баке. Замерзающая вода, которая насыщает топливо, иногда засоряет топливный насос высокого давления. [68] Как только вода внутри топливного бака начала замерзать, более вероятно возникновение геля. Когда топливо загустевает, оно неэффективно, пока температура не повысится и топливо не вернется в жидкое состояние.

Опасность на дороге

Дизельное топливо менее огнеопасно, чем бензин . Однако, поскольку оно испаряется медленно, любые разливы на дороге могут представлять опасность скольжения для транспортных средств. [69] После того, как легкие фракции испаряются, на дороге остается жирная пленка, которая снижает сцепление шин и тягу, и может привести к заносу транспортных средств. Потеря тяги аналогична той, которая возникает на черном льду , что приводит к особенно опасным ситуациям для двухколесных транспортных средств, таких как мотоциклы и велосипеды , на кольцевых перекрестках .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Knothe, Gerhard; Sharp, Christopher A.; Ryan, Thomas W. (2006). «Выбросы выхлопных газов биодизеля, петродизеля, чистых метиловых эфиров и алканов в двигателе новой технологи膻. Energy & Fuels . 20 : 403–408. doi :10.1021/ef0502711. S2CID  53386870.
  2. ^ Гэри, Джеймс Х.; Хандверк, Гленн Э. (2001). Нефтепереработка: технология и экономика (4-е изд.). Нью-Йорк Базель: Dekker. стр. 1. ISBN 978-0-8247-0482-7.
  3. ^ US EPA, OAR (2015-07-24). «Узнайте о влиянии выхлопных газов дизельных двигателей и Законе о сокращении выбросов дизельных двигателей (DERA)». www.epa.gov . Получено 29.04.2023 .
  4. ^ "Калифорния одобряет правило постепенного отказа от больших дизельных грузовиков". ABC7 Los Angeles . 2023-04-29. Архивировано из оригинала 2023-04-29 . Получено 2023-04-29 .
  5. ^ "DERV FAQ". Nationwide Fuels and Lubricants Ltd. 8 ноября 2022 г. стр. 5.
  6. ↑ Словарь Macquarie, 3-е изд., Библиотека Macquarie, 1997 г.
  7. ^ DE 67207  Рудольф Дизель: «Arbeitsverfahren und Ausführungsart für Verbrennungskraftmaschinen», стр. 4.: «Alle Brennmaterialien in allen Aggregatzuständen sind für Durchführung des Verfahrens brauchbar».
  8. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 125 
  9. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 107 
  10. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 108 
  11. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 110 
  12. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 111 
  13. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 114 
  14. ^ ab Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 115 
  15. ^ Айхан Демирбас (2008). Биодизель: Реальная топливная альтернатива для дизельных двигателей. Берлин: Springer. С. 74. ISBN 978-1-84628-994-1.
  16. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 116 
  17. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 126 
  18. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 127 
  19. ^ Фридрих Сасс: Geschichte des deutschen Verbrennungsmotorenbaues von 1860-1918 , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1962, ISBN 978-3-662-11843-6 стр. 499 
  20. ^ Ганс Кристиан Граф фон Зехерр-Тосс (автор): Die Technik des MAN Nutzfahrzeugbaus. В: MAN Nutzfahrzeuge AG (ред.): Leistung und Weg: Zur Geschichte des MAN Nutzfahrzeugbaus. Springer, Берлин/Гейдельберг, 1991. ISBN 978-3-642-93490-2 . п. 436 
  21. ^ ab Ганс Кристиан Граф фон Зехерр-Тосс (авт.): Die Technik des MAN Nutzfahrzeugbaus. В: MAN Nutzfahrzeuge AG (ред.): Leistung und Weg: Zur Geschichte des MAN Nutzfahrzeugbaus. Спрингер, Берлин/Гейдельберг, 1991. ISBN 978-3-642-93490-2 . п. 437 
  22. ^ ab Гюнтер Мау: Handbuch Dieselmotoren im Kraftwerks- und Schiffsbetrieb, Springer-Vieweg, Брауншвейг/Висбаден, 1984, ISBN 978-3-528-14889-8 . п. 13 
  23. ^ Журнал macCompanion Архивировано 09.04.2008 в Wayback Machine
  24. ^ ITRC (Межгосударственный технологический и регулирующий совет). 2014. Вторжение паров нефти: основы скрининга, расследования и управления. PVI-1. Вашингтон, округ Колумбия: Межгосударственный технологический и регулирующий совет, Группа по вторжению паров нефти. [1] Архивировано 04.04.2020 на Wayback Machine
  25. ^ "Синтетическое дизельное топливо может играть значительную роль в качестве возобновляемого топлива в Германии". Веб-сайт Министерства сельского хозяйства США . 25 января 2005 г. Архивировано из оригинала 27 сентября 2006 г.
  26. ^ "Архивная копия" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2010-08-11 . Получено 2010-08-21 .{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
  27. ^ ab Bosch Automotive Handbook, 6-е издание, стр. 327–328
  28. ^ ab "Позиция ACEA по использованию биодизельного топлива (FAME) и синтетического биотоплива в двигателях с воспламенением от сжатия" (PDF) . acea.be. Архивировано из оригинала (PDF) 2011-06-11 . Получено 2010-08-21 .
  29. ^ "Биодизель: спецификации ЕС". World Energy. Архивировано из оригинала 2011-07-24 . Получено 2010-08-21 .
  30. ^ "Биодизель: ASTM International Specifications (B100)". World Energy. Архивировано из оригинала 17 сентября 2007 г.
  31. ^ "Fatty Acid Methyl Ester Fuels as a Replacement or Extender for Diesel Fuels" (PDF) . Топливо FAME - Совместное заявление производителей FIE. Июнь 2000 г. Получено 14 марта 2022 г.
  32. ^ "Преимущества биодизеля - Зачем использовать биодизель? - Pacific Biodiesel". Pacific Biodiesel . Архивировано из оригинала 2017-06-25 . Получено 2017-02-14 .
  33. ^ "Обзор Lubrizol B100" (PDF) . Lubrizol Corporation. Сентябрь 2007 г. Получено 14 марта 2022 г.
  34. ^ «Загрязнение: Бензин против конопли». Hempcar Transamerica .
  35. ↑ Уорнер, Эмори (февраль 1997 г.). «В целях безопасности хранение топлива в приусадебных хозяйствах должно осуществляться надлежащим образом». Backwoods Home Magazine (43).
  36. ^ "Petroleum – often asked questions". hse.gov.uk. Health and Safety Executive. 6 декабря 2013 г. Архивировано из оригинала 5 января 2012 г. Получено 18 июля 2014 г.
  37. ^ abcde "Технический обзор дизельного топлива". www.staroilco.net . Chevron. 2007.
  38. ^ "Таблица 2.1" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2011-07-20.
  39. ^ "Факты о ценах на дизельное топливо". Архивировано из оригинала 2008-07-19 . Получено 2008-07-17 .
  40. ^ "Обновление по бензину и дизельному топливу - Управление энергетической информации". Архивировано из оригинала 2001-08-15.
  41. ^ «Бензин против дизеля: стоит ли покупать дизельный автомобиль в 2022 году? | Carplus».
  42. ^ "A Primer on Diesel Fuel Prices". Управление энергетической информации. Архивировано из оригинала 2007-03-17 . Получено 2007-03-27 .
  43. ^ [2] [ постоянная мертвая ссылка ]
  44. ^ United States Government Printing Office (2006-10-25). "Заголовок 26, § 48.4082–1 Дизельное топливо и керосин; исключение для окрашенного топлива". Электронный кодекс федеральных правил (e-CFR) . Архивировано из оригинала 2007-03-23 . Получено 2006-11-28 . Дизельное топливо или керосин удовлетворяют требованиям по окрашиванию настоящего пункта (b), только если дизельное топливо или керосин содержат — (1) краситель Solvent Red 164 (и никакой другой краситель) в концентрации, спектрально эквивалентной не менее 3,9 фунта стандартного твердого красителя Solvent Red 26 на тысячу баррелей дизельного топлива или керосина; или (2) любой краситель того типа и в той концентрации, которые были одобрены Комиссаром.Ссылаются на 26 CFR 48.4082-1. Это положение реализует 26 USC  § 4082-1.
  45. ^ "Законы и стимулы в отношении биодизеля в Техасе". Министерство энергетики США. Архивировано из оригинала 2008-02-05 . Получено 2008-02-29 .
  46. ^ "Законы и стимулы в отношении биодизеля в Северной Каролине". Архивировано из оригинала 2007-11-30.
  47. ^ Ганс Кристиан Граф фон Зехерр-Тосс (автор): Die Technik des MAN Nutzfahrzeugbaus. В: MAN Nutzfahrzeuge AG (ред.): Leistung und Weg: Zur Geschichte des MAN Nutzfahrzeugbaus. Springer, Берлин/Гейдельберг, 1991. ISBN 978-3-642-93490-2 . п. 438 
  48. ^ Надель, Норман (11 мая 1977 г.). «Возрождение дизельного топлива продолжается в городе моторов». The Argus-Press . Детройт, Мичиган . Получено 28 июля 2014 г.
  49. ^ Соломон, Брайан; Юг, Патрик (15 июля 2009 г.). Угольные поезда: история железных дорог и угля в Соединенных Штатах (электронная книга Google). Издательская компания MBI. ISBN 978-0-7603-3359-4. Получено 9 октября 2014 г.
  50. ^ Даффи, Майкл С. (1 января 2003 г.). Электрические железные дороги 1880–1990. Лондон: Институт инженерии и технологий. ISBN 978-0-85296-805-5. Получено 9 октября 2014 г.
  51. ^ Конрад Рейф: Dieselmotor-Management – ​​Systeme, KomComponenten, Steuerung und Regelung , 5-е издание, Springer, Висбаден, 2012 г., ISBN 978-3-8348-1715-0 , стр. 103 
  52. ^ Корд-Кристиан Россов, Клаус Вольф, Питер Хорст: Handbuch der Luftfahrzeugtechnik , Carl Hanser Verlag, 2014, ISBN 9783446436046 , стр. 519 
  53. ^ Тиллотсон, Джеффри (1981). «Двигатели для основных боевых танков». В полковнике Джоне Уиксе (ред.). Jane's 1981–82 Military Annual . Jane's . стр. 59,63. ISBN 978-0-7106-0137-7.
  54. ^ abcd Chemical Abstracts. Том 110. Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. 13 марта 1989 г. Получено 28 июля 2014 г.
  55. ^ Торгов, В.Г.; Татарчук В.В.; Дружинина И.А.; Корда, ТМ и др. , Атомная энергия , 1994, 76 (6), 442–448. (Перевод из «Атомной энергии»; ​​76: № 6, 478–485 (июнь 1994))
  56. ^ ab Neff, JM; McKelvie, S.; Ayers, RC Jr. (август 2000 г.). Влияние буровых растворов на окружающую среду (PDF) (отчет). Служба управления минеральными ресурсами Министерства внутренних дел США. стр. 1–4. 2000-064. Архивировано из оригинала (PDF) 28 июля 2014 г. . Получено 28 июля 2014 г. .
  57. ^ "Рассолы и другие жидкости для ремонта скважин" (PDF) . GEKEngineering.com . George E. King Engineering. 14 марта 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 2013-10-20 . Получено 28 июля 2014 г.
  58. ^ "дизельно-масляная грязь". Schlumberger Oil Field Glossary . Архивировано из оригинала 22 января 2004 года.
  59. ^ ab Price, PR, лейтенант авиации. "Разработка газовой турбины BMW" (PDF) . Подкомитет по совместным разведывательным целям . Получено 7 июня 2014 г. .{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  60. ^ Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR). 1995. Токсикологический профиль нефтяного топлива . Атланта, Джорджия: Министерство здравоохранения и социальных служб США , Служба общественного здравоохранения
  61. ↑ Дата, Анил В. (7 марта 2011 г.). Аналитическое горение: с термодинамикой, химической кинетикой и массопереносом (Google eBook). Cambridge University Press. стр. 189. ISBN 978-1-107-00286-9. Получено 9 октября 2014 г.
  62. ^ ab Сотрудники Национальной лаборатории возобновляемой энергии (январь 2009 г.). Руководство по обращению с биодизелем и его использованию (PDF) (Отчет) (Четвертое издание). Национальная лаборатория возобновляемой энергии. стр. 10. NREL/TP-540-43672. Архивировано из оригинала (PDF) 6 марта 2016 г. Получено 18 июля 2014 г.
  63. ^ "Flash Point — Fuels" . Получено 4 января 2014 г. .
  64. ^ Хилгерс, Майкл (2016). Дизельмотор . Висбаден: Спрингер. п. 6. ISBN 978-3-658-14641-2.
  65. ^ "ЕС: Топливо: дизельное топливо и бензин". TransportPolicy.net . Получено 17 июля 2020 г. .
  66. ^ "Что такое дизельное топливо "ВОДОРОСЛИ"?". criticalfueltech.com . Critical Fuel Technology, Inc. 2012 . Получено 9 октября 2014 .
  67. ^ Микробное загрязнение дизельного топлива: влияние, причины и профилактика (технический отчет). Dow Chemical Company. 2003. 253-01246.
  68. ^ Администратор AFS. "Загрязнение топлива водой: причины и следствия - Американское общество фильтрации и сепарации". Архивировано из оригинала 23.03.2015.
  69. ^ "Масло на дороге как причина аварий". ICBCclaiminfo.com. Архивировано из оригинала 7 апреля 2013 г.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Дизель» .