stringtranslate.com

Дизельное топливо

Цистерна с дизельным топливом на грузовике

Дизельное топливо / ˈ d iː z əl / , также называемое дизельным топливом или исторически тяжелым маслом , представляет собой любое жидкое топливо, специально разработанное для использования в дизельном двигателе , типе двигателя внутреннего сгорания , в котором в результате воспламенение топлива происходит без искры. сжатия впускного воздуха и последующего впрыска топлива. Поэтому дизельное топливо нуждается в хороших характеристиках воспламенения от сжатия.

Наиболее распространенным типом дизельного топлива является определенный фракционный дистиллят нефтяного мазута , но все чаще разрабатываются и внедряются альтернативы, которые не производятся из нефти , такие как биодизель , дизельное топливо из биомассы в жидкость (BTL) или газ в жидкость (GTL). . Чтобы различать эти типы, в некоторых академических кругах дизельное топливо, полученное из нефти, иногда называют нефтедизелем . [1]

Во многих странах дизельное топливо стандартизировано. Например, в Европейском Союзе стандарт на дизельное топливо — EN 590 . Дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD) — это дизельное топливо со значительно пониженным содержанием серы . По состоянию на 2016 год почти все дизельное топливо на нефтяной основе, доступное в Великобритании, континентальной Европе и Северной Америке, относится к типу ULSD. До того, как дизельное топливо было стандартизировано, большинство дизельных двигателей обычно работали на дешевом мазуте . Эти мазуты до сих пор используются в дизельных двигателях плавсредств. Несмотря на то, что дизельное топливо специально разработано для дизельных двигателей, его также можно использовать в качестве топлива для некоторых недизельных двигателей, например двигателя Акройда , двигателя Стирлинга или котлов для паровых двигателей . Дизельным топливом часто заправляют тяжелые грузовики , но выхлопы дизельного топлива , особенно старых двигателей, могут нанести вред здоровью. [2] [3]

Имена

Дизельное топливо имеет множество разговорных названий; чаще всего его называют просто дизельным . В Соединенном Королевстве дизельное топливо для дорожного использования обычно называют дизельным или иногда белым дизельным топливом , если это необходимо, чтобы отличить его от субсидируемого продукта, предназначенного только для сельского хозяйства, содержащего идентифицирующий цветной краситель, известный как красное дизельное топливо . Официальный термин для белого дизельного топлива — DERV , что означает дорожное транспортное средство с дизельным двигателем . [4] В Австралии дизельное топливо также известно как дистиллят [5] (не путать с «дистиллятом» в более старом смысле, относящемся к другому моторному топливу), а в Индонезии (а также в Израиле ) оно известно как Solar — торговая марка национальной нефтяной компании Pertamina . Термин газойль (по-французски: gasoil ) 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 примерно в 1892 году. Первоначально Дизель не рассматривал возможность использования какого-либо конкретного типа топлива, вместо этого он утверждал, что принцип работы его рационального тепла двигатель будет работать с любым видом топлива в любом состоянии вещества. [6] Первый прототип дизельного двигателя и первый функциональный дизельный двигатель были разработаны только для работы на жидком топливе. [7]

Сначала Дизель испытывал сырую нефть из Пехельбронна , но вскоре заменил ее бензином и керосином , поскольку сырая нефть оказалась слишком вязкой, [8] при этом основным испытательным топливом для Дизеля был керосин ( парафин ). [9] Дизель экспериментировал с типами лампового масла из различных источников, а также с типами бензина и лигроина , которые хорошо работали в качестве топлива для дизельных двигателей. Позже Дизель испытал креозот каменноугольной смолы , [10] парафиновое масло, сырую нефть, бензин и мазут , которые в конечном итоге тоже сработали. [11] В Шотландии и Франции сланцевое масло использовалось в качестве топлива для первых дизельных двигателей производства 1898 года, потому что другие виды топлива были слишком дорогими. [12] В 1900 году французское общество Отто построило дизельный двигатель для использования с сырой нефтью, который был выставлен на Парижской выставке 1900 года [13] и на Всемирной выставке 1911 года в Париже. [14] Двигатель фактически работал на арахисовом масле, а не на сырой нефти, и для работы на арахисовом масле не требовалось никаких модификаций. [13]

Во время своих первых испытаний дизельного двигателя Дизель также использовал осветительный газ в качестве топлива и сумел создать функциональные конструкции как с пилотным впрыском, так и без него. [15] По словам Дизеля, в конце 1890-х годов не существовало ни промышленности по производству угольной пыли, ни высококачественной угольной пыли, коммерчески доступной. По этой причине дизельный двигатель никогда не проектировался и не планировался как двигатель, работающий на угольной пыли. [16] Только в декабре 1899 года Дизель испытал прототип на угольной пыли, в котором использовалось внешнее смесеобразование и пилотный впрыск жидкого топлива. [17] Этот двигатель оказался работоспособным, но через несколько минут у него вышел из строя поршневое кольцо из-за отложения угольной пыли. [18]

С 20 века

До того, как дизельное топливо было стандартизировано, дизельные двигатели обычно работали на дешевом мазуте. В Соединенных Штатах их перегоняли из нефти, тогда как в Европе использовали креозотовое масло каменноугольной смолы. Некоторые дизельные двигатели работали на смесях топлива, таких как бензин, керосин, рапсовое масло или смазочное масло, которые были дешевле, поскольку в то время они не облагались налогом. [19] Появление в 1930-х годах автомобильных дизельных двигателей, таких как Mercedes-Benz OM 138 , означало необходимость в более качественном топливе с надлежащими характеристиками воспламенения. Качество автомобильного дизельного топлива на первых порах не улучшалось. После Второй мировой войны были стандартизированы первые современные высококачественные дизельные топлива. Такими стандартами были, например, стандарты DIN 51601, VTL 9140-001 и НАТО F 54. [20] В 1993 году стандарт DIN 51601 был признан устаревшим в результате появления нового стандарта EN 590, который с тех пор используется в Европейском Союзе. На морских судах, где к концу 1970-х годов из-за роста цен на топливо, вызванного энергетическим кризисом 1970-х годов , дизельные двигатели получили распространение , вместо обычного автомобильного дизельного топлива до сих пор используются дешевые тяжелые мазуты . Это тяжелое жидкое топливо (часто называемое «Бункер С ») можно использовать на судах с дизельными и паровыми двигателями. [21]

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 нефтедизельным топливом, [22] ископаемое дизельное топливо или минеральное дизельное топливо, является наиболее распространенным типом дизельного топлива. Его производят в результате фракционной перегонки сырой нефти при температуре от 200 до 350 °C (от 392 до 662 °F) при атмосферном давлении , в результате чего образуется смесь углеродных цепей, которые обычно содержат от 9 до 25 атомов углерода на молекулу . [23]

Синтетическое дизельное топливо

Синтетическое дизельное топливо можно производить из любого углеродосодержащего материала, включая биомассу, биогаз, природный газ, уголь и многие другие. Сырье газифицируется в синтез-газ , который после очистки с помощью процесса Фишера-Тропша преобразуется в синтетическое дизельное топливо. [24]

Этот процесс обычно называют преобразованием биомассы в жидкость (BTL), газом в жидкость (GTL) или преобразованием угля в жидкость (CTL), в зависимости от используемого сырья.

Парафиновое синтетическое дизельное топливо обычно имеет почти нулевое содержание серы и очень низкое содержание ароматических соединений, что снижает нерегулируемые выбросы [ необходимо разъяснение ] токсичных углеводородов, оксидов азота [ необходимо уточнение ] и твердых частиц (ТЧ). [25]

Биодизель

Биодизель из соевого масла

Биодизельное топливо 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, в результате которого получаются этиловые эфиры. В процессах переэтерификации используются катализаторы, такие как гидроксид натрия или калия, для преобразования растительного масла и метанола в биодизельное топливо и нежелательные побочные продукты, глицерин и воду, которые необходимо удалить из топлива вместе со следами метанола. Биодизель можно использовать в чистом виде (B100) в двигателях, где производитель разрешает такое использование, но чаще его используют в смеси с дизельным топливом, BXX, где XX — содержание биодизеля в процентах. [26] [27]

FAME, используемый в качестве топлива, указан в стандартах DIN EN 14214 [28] и ASTM D6751. [29]

Производители оборудования для впрыска топлива (FIE) выразили обеспокоенность по поводу биодизельного топлива, указав, что FAME является причиной следующих проблем: коррозия компонентов впрыска топлива, блокировка топливной системы низкого давления, повышенное разбавление и полимеризация масла в картере двигателя, заклинивание насоса из-за высокая вязкость топлива при низкой температуре, повышенное давление впрыска, выход из строя эластомерного уплотнения и засорение распылителя топливной форсунки. [30] Чистое биодизельное топливо имеет энергоемкость примерно на 5–10% ниже, чем нефтяное дизельное топливо. [31] Потери мощности при использовании чистого биодизеля составляют 5–7%. [27]

Ненасыщенные жирные кислоты являются источником более низкой устойчивости к окислению. Они реагируют с кислородом и образуют пероксиды, образуя побочные продукты разложения, которые могут стать причиной образования отложений и лаков в топливной системе. [32]

Поскольку биодизель содержит низкий уровень серы, выбросы оксидов серы и сульфатов , основных компонентов кислотных дождей , низкие. Использование биодизельного топлива также приводит к сокращению количества несгоревших углеводородов, угарного газа (CO) и твердых частиц. Выбросы CO при использовании биодизельного топлива существенно сокращаются, примерно на 50%, по сравнению с большинством нефтедизельных видов топлива. Было обнаружено, что выбросы твердых частиц от биодизеля на 30% ниже, чем общие выбросы твердых частиц от нефтедизеля. Выбросы общих углеводородов (фактор, способствующий локализованному образованию смога и озона) для биодизеля до 93% ниже, чем для дизельного топлива. [ нужна цитата ]

Биодизель также может снизить риски для здоровья, связанные с нефтяным дизельным топливом. Выбросы биодизельного топлива показали снижение уровня полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и нитрованных соединений ПАУ, которые были идентифицированы как потенциальные канцерогены . В ходе недавних испытаний содержание соединений ПАУ было снижено на 75–85%, за исключением бенз(а)антрацена , содержание которого сократилось примерно на 50%. Целевые соединения нПАУ также резко сократились при использовании биодизельного топлива: содержание 2-нитрофлуорена и 1-нитропирена снизилось на 90%, а содержание остальных соединений нПАУ сократилось до лишь следовых уровней. [33]

Гидрогенизированные масла и жиры

Эта категория дизельного топлива включает преобразование триглицеридов растительного масла и животных жиров в алканы путем очистки и гидрирования , например, Neste Renewable Diesel или H-Bio . Произведенное топливо имеет многие свойства, аналогичные синтетическому дизельному топливу, и лишено многих недостатков FAME.

ДМЕ

Диметиловый эфир , ДМЭ, представляет собой синтетическое газообразное дизельное топливо, обеспечивающее чистое сгорание с очень небольшим количеством сажи и снижением выбросов NO x . [26]

Хранилище

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

В США дизельное топливо рекомендуется хранить в желтом контейнере, чтобы отличать его от керосина , который обычно хранится в синих контейнерах, и бензина (бензина), который обычно хранится в красных контейнерах. [34] В Великобритании дизельное топливо обычно хранят в черном контейнере, чтобы отличать его от неэтилированного или этилированного бензина, которые хранятся в зеленых и красных контейнерах соответственно. [35]

Стандарты

Дизельный двигатель является многотопливным двигателем и может работать на самых разных видах топлива. Однако разработка высокопроизводительных и высокооборотных дизельных двигателей для легковых и грузовых автомобилей в 1930-х годах означала, что потребовалось подходящее топливо, специально разработанное для таких двигателей: дизельное топливо. В целях обеспечения постоянного качества дизельное топливо стандартизируется; первые стандарты были введены после Второй мировой войны. [20] Обычно стандарт определяет определенные свойства топлива, такие как цетановое число , плотность , температура вспышки , содержание серы или содержание биодизеля. Стандарты на дизельное топливо включают:

Дизельное топливо

Биодизельное топливо

Замеры и цены

Цетановое число

Основным показателем качества дизельного топлива является его цетановое число . Цетановое число является мерой задержки воспламенения дизельного топлива. [36] Более высокое цетановое число указывает на то, что топливо легче воспламеняется при распылении в горячий сжатый воздух. [36] Европейское дорожное дизельное топливо (стандарт EN 590) имеет минимальное цетановое число 51. Топливо с более высоким цетановым числом, обычно дизельное топливо «премиум» с дополнительными чистящими средствами и некоторым содержанием синтетических веществ, доступно на некоторых рынках.

Стоимость и цена топлива

Около 86,1% массы дизельного топлива состоит из углерода, и при сжигании его чистая теплота сгорания составляет 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 от 0,820 до 0,845 кг / л (от 6,84 до 7,05 фунтов / галлон США) при 15 ° C (59 ° F), примерно на 9,0–13,9% больше, чем бензин EN 228 (бензин) с 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 лишь немного ниже, чем у бензина (73,38 г/МДж). [37]

Дизельное топливо, как правило, проще перерабатывать из нефти, чем из бензина, и оно содержит углеводороды с температурой кипения в диапазоне 180–360 ° C (356–680 ° F). Для удаления серы требуется дополнительная очистка, что иногда приводит к более высокой стоимости. Во многих частях Соединенных Штатов, а также на всей территории Соединенного Королевства и Австралии [38] цена на дизельное топливо может быть выше, чем на бензин за галлон или литр . [39] [40] Причины удорожания дизельного топлива включают закрытие некоторых нефтеперерабатывающих заводов в Мексиканском заливе , перенаправление мощностей по массовой переработке на производство бензина и недавний переход на дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы (ULSD), что приводит к инфраструктурные осложнения. [41] В Швеции также продается дизельное топливо, обозначенное как МК-1 (экологическое дизельное топливо 1-го класса). Это ULSD, который также имеет более низкое содержание ароматических веществ, с пределом 5%. [42] Производство этого топлива немного дороже, чем производство обычного ULSD. В Германии топливный налог на дизельное топливо примерно на 28% ниже, чем налог 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 мазут из-за налога на топливо , и в этих регионах мазут маркируется топливными красителями и химическими веществами для предотвращения и выявления налогового мошенничества . «Необлагаемое налогом» дизельное топливо (иногда называемое «внедорожным дизельным топливом» или «красным дизельным топливом» из-за его красного цвета) доступно в некоторых странах для использования в основном в сельском хозяйстве, например, в качестве топлива для тракторов, транспортных средств для отдыха и коммунальных услуг или других некоммерческих транспортных средств. которые не пользуются дорогами общего пользования . Уровень серы в этом топливе может превышать допустимые нормы для использования на дорогах в некоторых странах (например, в США).

Это необлагаемое налогом дизельное топливо окрашено в красный цвет для идентификации, [43] и за использование этого необлагаемого налогом дизельного топлива для целей, обычно облагаемых налогом (например, для вождения), 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, резервуарах для отопления домов, холодильных установках на фургонах/грузовиках, которые содержат скоропортящиеся продукты, такие как продукты питания и лекарства, и для морских судов. Дизельное топливо, или маркированный газойль, окрашивается в зеленый цвет в Ирландии 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 перевозок зерна и других товаров первой необходимости по стране осуществляется на дизельном топливе.

Налоги на биодизель в США различаются в зависимости от штата. В некоторых штатах (например, в Техасе) налог на биодизель отсутствует, а на смеси биодизеля действует сниженный налог, эквивалентный количеству биодизеля в смеси, так что топливо B20 облагается налогом на 20% меньше, чем чистый нефтедизель. [44] Другие штаты, такие как Северная Каролина, облагают налогом биодизельное топливо (в любой смешанной конфигурации) так же, как и нефтедизельное топливо, хотя они ввели новые стимулы для производителей и пользователей всех видов биотоплива. [45]

Использование

Дизельное топливо чаще всего используется в высокооборотных дизелях, особенно в автомобильных (например, легковых, грузовых) дизелях, но не все дизели работают на дизельном топливе. Например, в больших двухтактных двигателях плавсредств вместо дизельного топлива обычно используется тяжелое жидкое топливо [21] , а некоторые типы дизельных двигателей, такие как двигатели MAN M-System , предназначены для работы на бензине с детонационной стойкостью до 86. РОН. [46] С другой стороны, газовые турбины и некоторые другие типы двигателей внутреннего сгорания, а также двигатели внешнего сгорания также могут быть рассчитаны на дизельное топливо.

Требуемая вязкость дизельного топлива обычно указывается при температуре 40 °C. [36] Недостатком дизельного топлива в холодном климате является то, что его вязкость увеличивается при понижении температуры, превращая его в гель ( см. «Зажигание от сжатия – Гелеобразование »), который не может течь в топливных системах. Специальное низкотемпературное дизельное топливо содержит присадки, сохраняющие его жидкость при более низких температурах.

Дорожные транспортные средства

Грузовики и автобусы , которые в 1920-1950-х годах часто работали на двигателях отто, теперь почти исключительно работают на дизельном топливе. Благодаря своим характеристикам воспламенения дизельное топливо широко используется в этих транспортных средствах. Поскольку дизельное топливо не очень подходит для двигателей Отто, легковые автомобили, в которых часто используются двигатели Отто или двигатели на его основе, обычно работают на бензине вместо дизельного топлива. Однако, особенно в Европе и Индии, многие легковые автомобили из-за более высокой эффективности двигателя оснащены [47] дизельными двигателями и, таким образом, работают на обычном дизельном топливе.

железная дорога

Дизельное топливо заменило уголь и мазут для паровых транспортных средств во второй половине 20-го века и теперь используется почти исключительно в двигателях внутреннего сгорания самоходных железнодорожных транспортных средств (локомотивов и вагонов). [48] ​​[49]

Самолет

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

В целом дизельные двигатели не подходят для самолетов и вертолетов. Это происходит из-за сравнительно низкого отношения мощности к массе дизельного двигателя , а это означает, что дизельные двигатели обычно довольно тяжелые, что является недостатком для самолетов. Таким образом, нет необходимости использовать дизельное топливо в самолетах, и дизельное топливо не используется в коммерческих целях в качестве авиационного топлива. Вместо этого используются бензин ( Avgas ) и топливо для реактивных двигателей (например, Jet A-1). Однако, особенно в 1920-е и 1930-е годы, были изготовлены многочисленные серийные авиационные дизели, работавшие на мазуте, поскольку они имели ряд преимуществ: низкий расход топлива, надежность, не склонность к возгоранию, минимальные требования к обслуживанию. . Внедрение прямого впрыска бензина в 1930-х годах перевесило эти преимущества, и авиационные дизельные двигатели быстро вышли из употребления. [50] Благодаря улучшению соотношения мощности и массы дизельных двигателей с начала 21 века несколько дорожных дизельных двигателей были переоборудованы и сертифицированы для использования в самолетах. 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. [51]

Военная техника

До Второй мировой войны несколько военных машин, особенно тех, для которых требовалась высокая мощность двигателя ( боевые бронированные машины , например танки M26 «Першинг» или «Пантера »), использовали обычные двигатели Отто и работали на бензине. Со времен Второй мировой войны было изготовлено несколько военных машин с дизельными двигателями, способными работать на дизельном топливе. Это связано с тем, что дизельные двигатели более экономичны, а дизельное топливо менее склонно к возгоранию. [52] Некоторые из этих транспортных средств с дизельным двигателем (например, Leopard 1 или MAN 630 ) все еще работали на бензине, а некоторые военные машины все еще производились с двигателями отто (например, Урал-375 или Унимог 404 ), неспособными работать на дизельном топливе. топливо.

Тракторы и тяжелая техника

Сегодняшние тракторы и тяжелая техника в основном работают на дизельном топливе. Среди тракторов только меньшие классы могут также предлагать бензиновые двигатели. Дизельизация тракторов и тяжелой техники началась в Германии перед Второй мировой войной, но была необычной для Соединенных Штатов до ее окончания. В 1950-е и 1960-е годы оно прогрессировало и в США. Дизельное топливо обычно используется в оборудовании для добычи нефти и газа, хотя в некоторых регионах используется оборудование, работающее на электричестве или природном газе.

В 1920-1940-х годах тракторы и тяжелая техника часто были многотопливными и работали либо с двигателями с искровым зажиганием и с низкой степенью сжатия, либо с акриодными двигателями, либо с дизельными двигателями. 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 доступным в регионе в любой момент времени. На фермах США того времени название «дистиллят» часто относилось к любому из вышеупомянутых легких видов топлива. Двигатели с искровым зажиганием не так хорошо запускались на дистилляте, поэтому обычно для холодного запуска использовался небольшой вспомогательный бензобак, а через несколько минут, после прогрева, топливные клапаны регулировались для перехода на дистиллят. Также использовались аксессуары для двигателя, такие как испарители и кожухи радиатора , оба с целью улавливания тепла, потому что, когда такой двигатель работал на дистилляте, он работал лучше, когда и он, и вдыхаемый им воздух были теплее, чем температура окружающей среды. Дизельизация с использованием специальных дизельных двигателей (высокой степени сжатия с механическим впрыском топлива и воспламенением от сжатия) заменила такие системы и позволила более эффективно использовать сжигаемое дизельное топливо.

Другое использование

В качестве экстрагента для жидкостно-жидкостной экстракции палладия из азотнокислых смесей используют дизельное топливо низкого качества . [53] Такое использование было предложено как средство отделения палладия, образующегося в результате деления, от рафината PUREX , который получается из отработанного ядерного топлива . [53] В этой системе экстракции растворителем углеводороды дизельного топлива действуют как разбавитель , а диалкилсульфиды действуют как экстрагент. [53] Эта экстракция осуществляется по механизму сольватации . [53] До сих пор не было построено ни пилотного, ни полномасштабного завода по извлечению палладия, родия или рутения из ядерных отходов , образующихся в результате использования ядерного топлива . [54]

Дизельное топливо часто используется в качестве основного ингредиента бурового раствора на нефтяной основе. [55] Преимуществом использования дизельного топлива является его низкая стоимость и способность бурить самые разнообразные сложные пласты, включая сланцевые, соляные и гипсовые формации. [55] Дизельный буровой раствор обычно смешивается с до 40% морской воды. [56] Из соображений здоровья, безопасности и защиты окружающей среды дизельный буровой раствор часто заменяют растительными, минеральными или синтетическими пищевыми буровыми растворами на нефтяной основе, хотя дизельный буровой раствор все еще широко используется в некоторых регионах. [57]

При разработке ракетных двигателей в Германии во время Второй мировой войны дизельное топливо J-2 использовалось в качестве компонента топлива в нескольких двигателях, включая BMW 109-718 . [58] Дизельное топливо J-2 также использовалось в качестве топлива для газотурбинных двигателей. [58]

Химический анализ

Химический состав

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

В Соединенных Штатах дизельное топливо, полученное из нефти, состоит примерно из 75% насыщенных углеводородов (в основном парафинов , включая н- , изо- и циклопарафины ) и 25% ароматических углеводородов (включая нафталины и алкилбензолы ). [59] Средняя химическая формула обычного дизельного топлива — C 12 H 23 , варьирующаяся примерно от C 10 H 20 до C 15 H 28 . [60]

Химические свойства

Большинство дизельного топлива замерзает при обычных зимних температурах, хотя температуры сильно различаются. [61] Нефтедизель обычно замерзает при температуре -8,1 °C (17,5 °F), тогда как биодизель замерзает при температуре от 2 до 15 °C (от 35 до 60 °F). [61] Вязкость дизельного топлива заметно увеличивается при понижении температуры, превращая его в гель при температуре от -19 ° C (-2,2 ° F) до -15 ° C (5 ° F), который не может течь в топливных системах. Обычное дизельное топливо испаряется при температуре от 149 °C до 371 °C. [36]

Обычная температура вспышки дизельного топлива варьируется от 52 до 96 °C, что делает его более безопасным, чем бензин, и непригодным для двигателей с искровым зажиганием. [62] В отличие от бензина, температура вспышки дизельного топлива не связана ни с его работой в двигателе, ни с его свойствами самовоспламенения. [36]

Образование углекислого газа

В хорошем приближении химическая формула дизельного топлива: C.
нЧАС
2н. Обратите внимание, что дизельное топливо представляет собой смесь разных молекул. Поскольку молярная масса углерода составляет 12 г/моль, а молярная масса водорода составляет около 1 г/моль, то весовая доля углерода в дизельном топливе EN 590 составляет примерно 12/14.

Реакция сгорания дизельного топлива выражается:

2 С
нЧАС
2н+ 3н О
2⇌ 2н СО
2+ 2н Ч
2О

Диоксид углерода имеет молярную массу 44 г/моль, так как состоит из 2 атомов кислорода (16 г/моль) и 1 атома углерода (12 г/моль). Итак, из 12 г углерода получается 44 г углекислого газа.

Дизель имеет плотность 0,838 кг на литр.

Сложив все вместе, массу углекислого газа, образующегося при сжигании 1 литра дизельного топлива, можно рассчитать как:

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

Для бензина с плотностью 0,75 кг/л и соотношением атомов углерода к водороду примерно от 6 до 14 расчетное значение выбросов углекислого газа при сжигании 1 литра бензина дает: [63]

Опасности

Опасность серы для окружающей среды

Раньше дизельное топливо содержало большее количество серы . Европейские стандарты выбросов и льготное налогообложение вынудили 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 максимальное содержание серы в 2000 частей на миллион, а к началу 21 века с введением спецификаций Евро-3 было снижено до предела в 350 частей на миллион. Предел был снижен с введением стандарта Евро-4 в 2006 году до 50 частей на миллион ( ULSD , дизельное топливо со сверхнизким содержанием серы). Стандартом дизельного топлива, действующим в Европе с 2009 года, является Евро 5 с максимальным содержанием 10 частей на миллион. [64]

В США были приняты более строгие стандарты выбросов с переходом на ULSD , начиная с 2006 года и становящиеся обязательными с 1 июня 2010 года (см. также выхлоп дизельных двигателей ).

Водоросли, микробы и загрязнение воды

Было много дискуссий и непониманий относительно водорослей в дизельном топливе. Водорослям нужен свет, чтобы жить и расти. Поскольку в закрытом топливном баке нет солнечного света, водоросли не могут выжить, но некоторые микробы могут выжить и питаться дизельным топливом. [65]

Эти микробы образуют колонию, обитающую на границе раздела топлива и воды. Они растут довольно быстро при более высоких температурах. Они могут расти даже в холодную погоду, когда установлены подогреватели топливного бака. Части колонии могут оторваться и засорить топливопроводы и топливные фильтры. [66]

Вода в топливе может повредить топливный насос высокого давления . Некоторые фильтры дизельного топлива также задерживают воду. Загрязнение дизельного топлива водой может привести к его замерзанию в топливном баке. Замерзающая вода, которая насыщает топливо, иногда засоряет топливный насос-форсунку. [67] Как только вода внутри топливного бака начнет замерзать, вероятность гелеобразования возрастает. Когда топливо загущено, оно неэффективно до тех пор, пока температура не повысится и топливо не вернется в жидкое состояние.

Дорожная опасность

Дизельное топливо менее огнеопасно, чем бензин/бензин . Однако, поскольку он испаряется медленно, любые разливы на проезжей части могут представлять опасность для транспортных средств. [68] После испарения легких фракций на дороге остается жирное пятно, которое снижает сцепление шин с дорогой и сцепление с дорогой и может привести к заносу автомобиля. Потеря сцепления с дорогой аналогична той, которая наблюдается на гололеде , что приводит к особенно опасным ситуациям для двухколесных транспортных средств, таких как мотоциклы и велосипеды , на перекрестках с круговым движением .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кноте, Герхард; Шарп, Кристофер А.; Райан, Томас В. (2006). «Выбросы выхлопных газов биодизеля, петродизеля, чистых метиловых эфиров и алканов в двигателе новой технологии †». Энергетика и топливо . 20 : 403–408. дои : 10.1021/ef0502711. S2CID  53386870.
  2. ^ Агентство по охране окружающей среды США, OAR (24 июля 2015 г.). «Узнайте о влиянии выхлопных газов дизельных двигателей и Законе о сокращении выбросов дизельных двигателей (DERA)». www.epa.gov . Проверено 29 апреля 2023 г.
  3. ^ «Калифорния утверждает правило о поэтапном отказе от больших дизельных грузовиков» . ABC7 Лос-Анджелес . 29 апреля 2023 г. Архивировано из оригинала 29 апреля 2023 г. Проверено 29 апреля 2023 г.
  4. ^ "Часто задаваемые вопросы по DERV" . Nationwide Fuels and Lubricants Ltd., 8 ноября 2022 г., с. 5.
  5. ^ Словарь Маккуори, 3-е изд., Библиотека Маккуори, 1997 г.
  6. ^ DE 67207  Рудольф Дизель: «Arbeitsverfahren und Ausführungsart für Verbrennungskraftmaschinen», стр. 4.: «Alle Brennmaterialien in allen Aggregatzuständen sind für Durchführung des Verfahrens brauchbar».
  7. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 125 
  8. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 107 
  9. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 108 
  10. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 110 
  11. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 111 
  12. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 114 
  13. ^ ab Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 115 
  14. ^ Айхан Демирбас (2008). Биодизель: реальная альтернатива топливу для дизельных двигателей. Берлин: Шпрингер. п. 74. ИСБН 978-1-84628-994-1.
  15. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 116 
  16. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 126 
  17. ^ Рудольф Дизель: Die Entstehung des Dieselmotors , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913, ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 127 
  18. ^ Фридрих Сасс: Geschichte des deutschen Verbrennungsmotorenbaues von 1860-1918 , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1962, ISBN 978-3-662-11843-6 стр. 499 
  19. ^ 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 
  20. ^ ab 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. 437 
  21. ^ ab Гюнтер Мау: Handbuch Dieselmotoren im Kraftwerks- und Schiffsbetrieb, Springer-Vieweg, Брауншвейг/Висбаден, 1984, ISBN 978-3-528-14889-8 . п. 13 
  22. ^ Журнал macCompanion. Архивировано 9 апреля 2008 г. в Wayback Machine.
  23. ^ ITRC (Межгосударственный совет по технологиям и регулированию). 2014. Проникновение паров нефти: основы скрининга, расследования и управления. ПВИ-1. Вашингтон, округ Колумбия: Межгосударственный совет по технологиям и регулированию, Группа по проникновению паров нефти. [1] Архивировано 4 апреля 2020 г. на Wayback Machine.
  24. ^ «Синтетическое дизельное топливо может играть значительную роль в качестве возобновляемого топлива в Германии» . Веб-сайт Службы зарубежного сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США . 25 января 2005 г. Архивировано из оригинала 27 сентября 2006 г.
  25. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 11 августа 2010 г. Проверено 21 августа 2010 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  26. ^ ab Bosch Automotive Handbook, 6-е издание, стр. 327–328.
  27. ^ ab «Позиция ACEA по использованию биодизеля (FAME) и синтетического биотоплива в двигателях с воспламенением от сжатия» (PDF) . acea.be. Архивировано из оригинала (PDF) 11 июня 2011 г. Проверено 21 августа 2010 г.
  28. ^ «Биодизель: спецификации ЕС» . Мировая энергия. Архивировано из оригинала 24 июля 2011 г. Проверено 21 августа 2010 г.
  29. ^ «Биодизель: Международные спецификации ASTM (B100)» . Мировая энергия. Архивировано из оригинала 17 сентября 2007 года.
  30. ^ «Топливо на основе метиловых эфиров жирных кислот в качестве замены или наполнителя дизельного топлива» (PDF) . Топливо FAME — совместное заявление производителей FIE. Июнь 2000 года . Проверено 14 марта 2022 г.
  31. ^ «Преимущества биодизеля - зачем использовать биодизель? - Тихоокеанский биодизель» . Тихоокеанский биодизель . Архивировано из оригинала 25 июня 2017 г. Проверено 14 февраля 2017 г.
  32. ^ «Обзор Lubrizol B100» (PDF) . Корпорация Лубризол. Сентябрь 2007 года . Проверено 14 марта 2022 г.
  33. ^ «Загрязнение: бензин против конопли». Хемпкар Трансамерика .
  34. ^ Уорнер, Эмори (февраль 1997 г.). «В целях безопасности с приусадебным хранилищем топлива необходимо обращаться правильно». Домашний журнал Backwoods (43).
  35. ^ «Нефть - часто задаваемые вопросы» . hse.gov.uk. _ Исполнительный директор по охране труда и технике безопасности. 6 декабря 2013 года. Архивировано из оригинала 5 января 2012 года . Проверено 18 июля 2014 г.
  36. ^ abcde «Технический обзор дизельного топлива». www.staroilco.net . Шеврон. 2007.
  37. ^ «Таблица 2.1» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 июля 2011 г.
  38. ^ «Факты о ценах на дизельное топливо». Архивировано из оригинала 19 июля 2008 г. Проверено 17 июля 2008 г.
  39. ^ «Обновление бензина и дизельного топлива - Управление энергетической информации» . Архивировано из оригинала 15 августа 2001 г.
  40. ^ «Бензин против дизеля: стоит ли покупать дизельный автомобиль в 2022 году? | Carplus» .
  41. ^ «Букварь по ценам на дизельное топливо». Управление энергетической информации. Архивировано из оригинала 17 марта 2007 г. Проверено 27 марта 2007 г.
  42. ^ [2] [ постоянная мертвая ссылка ]
  43. ^ Типография правительства США (25 октября 2006 г.). «Раздел 26, § 48.4082–1 Дизельное топливо и керосин; исключение для окрашенного топлива». Электронный свод федеральных правил (e-CFR) . Архивировано из оригинала 23 марта 2007 г. Проверено 28 ноября 2006 г. Дизельное топливо или керосин удовлетворяют требованиям к окрашиванию настоящего параграфа (b) только в том случае, если дизельное топливо или керосин содержат: (1) Краситель Solvent Red 164 (и никакой другой краситель) в концентрации, спектрально эквивалентной по меньшей мере 3,9 фунтам твердого вещества. краситель стандартный Solvent Red 26 на тысячу баррелей дизельного топлива или керосина; или (2) Любой краситель того типа и в концентрации, которые были одобрены Комиссаром.Цитируется как 26 CFR 48.4082-1. Это постановление реализует 26 USC  § 4082-1.
  44. ^ «Законы и стимулы для биодизельного топлива Техаса» . Министерство энергетики США. Архивировано из оригинала 5 февраля 2008 г. Проверено 29 февраля 2008 г.
  45. ^ «Законы и стимулы Северной Каролины для биодизельного топлива». Архивировано из оригинала 30 ноября 2007 г.
  46. ^ 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 
  47. ↑ Надель, Норман (11 мая 1977 г.). «В Моторсити продолжается дизельное возрождение». Аргус-Пресс . Детройт, Мичиган . Проверено 28 июля 2014 г.
  48. ^ Соломон, Брайан; Юг, Патрик (15 июля 2009 г.). Угольные поезда: история железных дорог и угля в Соединенных Штатах (электронная книга Google). Издательская компания МБИ. ISBN 978-0-7603-3359-4. Проверено 9 октября 2014 г.
  49. ↑ Даффи, Майкл С. (1 января 2003 г.). Электрические железные дороги 1880–1990. Лондон: Институт инженерии и технологий. ISBN 978-0-85296-805-5. Проверено 9 октября 2014 г.
  50. ^ Конрад Рейф: Dieselmotor-Management – ​​Systeme, KomComponenten, Steuerung und Regelung , 5-е издание, Springer, Висбаден, 2012 г., ISBN 978-3-8348-1715-0 , стр. 103 
  51. ^ Корд-Кристиан Россов, Клаус Вольф, Питер Хорст: Handbuch der Luftfahrzeugtechnik , Carl Hanser Verlag, 2014, ISBN 9783446436046 , стр. 519 
  52. ^ Тиллотсон, Джеффри (1981). «Двигатели для основных боевых танков». В полковнике Джоне Уиксе (ред.). Военный ежегодник Джейн за 1981–1982 годы . Джейн . п. 59,63. ISBN 978-0-7106-0137-7.
  53. ^ abcd Chemical Abstracts. Том. 110. Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. 13 марта 1989 года . Проверено 28 июля 2014 г.
  54. ^ 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))
  55. ^ Аб Нефф, Дж. М.; МакКелви, С.; Айерс, Р. К. младший (август 2000 г.). Воздействие буровых растворов на синтетической основе 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 года . Проверено 28 июля 2014 г.
  56. ^ «Рассолы и другие жидкости для капитального ремонта» (PDF) . GEKEngineering.com . Джордж Э. Кинг Инженерное дело. 14 марта 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 20 октября 2013 г. Проверено 28 июля 2014 г.
  57. ^ "дизельно-масляный раствор" . Глоссарий нефтяных месторождений Schlumberger . Архивировано из оригинала 22 января 2004 года.
  58. ^ ab Прайс, PR, лейтенант полета. «Разработка газовой турбины BMW» (PDF) . Подкомитет по объединенным разведывательным задачам . Проверено 7 июня 2014 г.{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  59. ^ Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR). 1995. Токсикологический профиль мазута . Атланта, Джорджия: Министерство здравоохранения и социальных служб США , Служба общественного здравоохранения.
  60. ↑ Дата, Анил В. (7 марта 2011 г.). Аналитическое горение: с термодинамикой, химической кинетикой и массопереносом (электронная книга Google). Издательство Кембриджского университета. п. 189. ИСБН 978-1-107-00286-9. Проверено 9 октября 2014 г.
  61. ^ ab Сотрудники Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (январь 2009 г.). Руководство по обращению и использованию биодизеля (PDF) (Отчет) (Четвертое изд.). Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. п. 10. НРЕЛ/ТП-540-43672. Архивировано из оригинала (PDF) 6 марта 2016 года . Проверено 18 июля 2014 г.
  62. ^ «Точка воспламенения — топливо» . Проверено 4 января 2014 г.
  63. ^ Хилгерс, Майкл (2016). Дизельмотор . Висбаден: Спрингер. п. 6. ISBN 978-3-658-14641-2.
  64. ^ «ЕС: Топливо: дизельное топливо и бензин» . TransportPolicy.net . Проверено 17 июля 2020 г.
  65. ^ «Что такое дизельное топливо «ВОДОРОСЛИ»?». www.criticalfueltech.com . Critical Fuel Technology, Inc. 2012 . Проверено 9 октября 2014 г.
  66. ^ Микробное загрязнение дизельного топлива: влияние, причины и предотвращение (Технический отчет). Химическая компания Доу. 2003. 253-01246.
  67. ^ Администратор АФС. «Загрязнение воды в топливе: причина и следствие - Американское общество фильтрации и сепарации». Архивировано из оригинала 23 марта 2015 г.
  68. ^ «Нефть на дороге как причина аварий». ICBCclaiminfo.com. Архивировано из оригинала 7 апреля 2013 года.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Дизелем .