Дизельное топливо
Дизельное топливо , также называемое дизельным топливом , мазутом (исторически) или просто дизелем , — любое жидкое топливо, специально предназначенное для использования в дизельном двигателе — типе двигателя внутреннего сгорания , в котором воспламенение топлива происходит без искры в результате сжатия. впускного воздуха и затем впрыск топлива. Поэтому дизельное топливо нуждается в хороших характеристиках воспламенения от сжатия.
Наиболее распространенным типом дизельного топлива является определенный фракционный дистиллят нефтяного мазута дизельное топливо из альтернативы, которые не производятся из нефти, такие как биодизель , биомассы в жидкость (BTL) или газ в жидкость , но все чаще разрабатываются и внедряются (GTL). . дизельное топливо, полученное из нефти, иногда называют нефтедизелем . Чтобы различать эти типы, в некоторых академических кругах [ 1 ] Петродизель – это высокообъемный прибыльный продукт, производимый на нефтеперерабатывающих заводах. [ 2 ]
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. [ 3 ] [ 4 ]
Имена
[ редактировать ]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 с льготным налогом и , если это необходимо, чтобы отличать его от 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 . [ 5 ] В Австралии дизельное топливо также называют дистиллятом. [ 6 ] (не путать с «дистиллятом» в старом смысле, обозначающим другое моторное топливо), а в Индонезии (а также в Израиле ) он известен как Solar , торговая марка национальной нефтяной компании страны Pertamina . Термин газойль (по-французски: gasoil ) иногда также используется для обозначения дизельного топлива.
История
[ редактировать ]Происхождение
[ редактировать ]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 заявил, 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 испытал сырую нефть из Пехельбронна , но вскоре заменил ее бензином и керосином , поскольку сырая нефть оказалась слишком вязкой, [ 9 ] при этом основным испытательным топливом для дизельного двигателя является керосин ( парафин ). [ 10 ] Дизель экспериментировал с типами лампового масла из различных источников, а также с типами бензина и лигроина , которые хорошо подходили в качестве топлива для дизельных двигателей. Позже Дизель испытал каменноугольной смолы креозот . [ 11 ] парафиновое масло, сырая нефть, бензин и мазут , которые в конечном итоге тоже сработали. [ 12 ] В Шотландии и Франции сланцевое масло использовалось в качестве топлива для первых дизельных двигателей, выпущенных в 1898 году, поскольку другие виды топлива были слишком дорогими. [ 13 ] В 1900 году французское общество Отто построило дизельный двигатель для использования на сырой нефти, который был выставлен на Парижской выставке 1900 года. [ 14 ] и Всемирная выставка 1911 года в Париже. [ 15 ] Фактически двигатель работал на арахисовом масле , а не на сырой нефти, и для работы на арахисовом масле не требовалось никаких модификаций. [ 14 ]
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. [ 16 ] По словам Дизеля, в конце 1890-х годов не существовало ни промышленности по производству угольной пыли, ни хорошей высококачественной угольной пыли. По этой причине дизельный двигатель никогда не проектировался и не планировался как двигатель, работающий на угольной пыли. [ 17 ] Лишь в декабре 1899 года Дизель провел испытания прототипа на угольной пыли, в котором использовалось внешнее смесеобразование и пилотный впрыск жидкого топлива. [ 18 ] Этот двигатель оказался работоспособным, но через несколько минут у него вышло из строя поршневое кольцо из-за отложения угольной пыли. [ 19 ]
С 20 века
[ редактировать ]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. [ 20 ] Появление автомобильных дизельных двигателей, таких как Mercedes-Benz OM 138 , в 1930-х годах означало необходимость использования топлива более высокого качества 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. [ 21 ] В 1993 году стандарт DIN 51601 был признан устаревшим благодаря новому стандарту 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 , дешевые мазуты дизельные двигатели получили распространение, вместо обычного автомобильного дизельного топлива до сих пор используются . Это тяжелое жидкое топливо (часто называемое «Бункер С» ) можно использовать на судах с дизельными и паровыми двигателями. [ 22 ]
Типы
[ редактировать ]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
[ редактировать ]Нефтяное дизельное топливо, также называемое нефтедизелем, [ 23 ] 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 углерода атомов на молекулу . [ 24 ]
Синтетическое дизельное топливо
[ редактировать ]Синтетическое дизельное топливо можно производить из любого углеродосодержащего материала, включая биомассу, биогаз, природный газ, уголь и многие другие. Сырье газифицируется в синтез-газ преобразуется , который после очистки с помощью процесса Фишера-Тропша в синтетическое дизельное топливо. [ 25 ]
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. [ нужны разъяснения ] токсичных углеводородов, оксидов азота [ нужны разъяснения ] и твердые частицы (PM). [ 26 ]
Биодизель
[ редактировать ]Биодизельное топливо получают из растительного масла или животных жиров (биолипидов ) , которые в основном представляют собой метиловые эфиры жирных кислот (FAME), переэтерифицируют метанолом и . 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 биодизель, а также 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 одобряет такое использование, но чаще его используют в смеси с дизельным топливом, BXX, где XX — содержание биодизеля в процентах. [ 27 ] [ 28 ]
FAME, используемый в качестве топлива, указан в DIN EN 14214. [ 29 ] и стандарты ASTM D6751. [ 30 ]
Производители оборудования для впрыска топлива (FIE) выразили обеспокоенность по поводу биодизельного топлива, назвав FAME 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 закупорка распылителя топливной форсунки. [ 31 ] Чистое биодизельное топливо имеет энергоемкость 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 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. [ 33 ]
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 ссылка ]
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-нитропирона снизилось на 90%, а содержание остальных соединений нПАУ сократилось до лишь следовых уровней. [ 34 ]
Гидрогенизированные масла и жиры
[ редактировать ]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
[ редактировать ]Диметиловый эфир , ДМЭ, представляет собой синтетическое газообразное дизельное топливо, обеспечивающее чистое сгорание с очень небольшим количеством сажи и пониженным содержанием сажи. NOx Выбросы . [ 27 ]
Хранилище
[ редактировать ]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. [ 35 ] 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. [ 36 ]
Стандарты
[ редактировать ]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. [ 21 ] 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
- EN 590 (Европейский Союз)
- ASTM D975 (США)
- ГОСТ Р 52368 (Россия; эквивалент EN 590)
- НАТО F 54 (НАТО; эквивалент EN 590)
- DIN 51601 (Западная Германия; устаревший)
Биодизельное топливо
- EN 14214 (Европейский Союз)
- ASTM D6751 (США)
- CAN/CGSB-3.524 (Канада)
Замеры и цены
[ редактировать ]Цетановое число
[ редактировать ]Основным показателем качества дизельного топлива является его цетановое число . Цетановое число является мерой задержки воспламенения дизельного топлива. [ 37 ] Более высокое цетановое число указывает на то, что топливо легче воспламеняется при распылении в горячий сжатый воздух. [ 37 ] 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
[ редактировать ]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). [ 38 ]
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 по всей территории Соединенного Королевства и Австралии [ 39 ] Цена на дизельное топливо может быть выше, чем на бензин за галлон или литр . [ 40 ] [ 41 ] Причины подорожания дизельного топлива включают закрытие некоторых нефтеперерабатывающих заводов в Мексиканском заливе , переключение мощностей по массовой переработке 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 МК-1 (экологическое дизельное топливо 1 класса). Это ULSD, который также имеет более низкое содержание ароматических веществ, с пределом 5%. [ 43 ] 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
[ редактировать ]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 микроэлементами 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 . Это топливо может иметь уровень серы, превышающий ограничения для использования на дорогах в некоторых странах (например, в США).
Это необлагаемое налогом дизельное топливо окрашено в красный цвет для идентификации. [ 44 ] 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 биодизельное топливо отсутствует, а на смеси биодизеля действует сниженный налог, эквивалентный количеству биодизельного топлива 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 ]
Использование
[ редактировать ]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. [ 22 ] а некоторые типы дизельных двигателей, например, двигатели MAN M-System , рассчитаны на работу на бензине с детонационной стойкостью до 86 RON. [ 47 ] 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 [ 37 ] 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
[ редактировать ]Грузовики и автобусы , которые в 1920-1950-х годах часто приводились в движение отто-двигателями, 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 имеют [ 48 ] дизельные двигатели и, таким образом, работают на обычном дизельном топливе.
железная дорога
[ редактировать ]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). [ 49 ] [ 50 ]
Самолет
[ редактировать ]В целом дизельные двигатели не подходят для самолетов и вертолетов. дизельного двигателя Это происходит из-за сравнительно низкого отношения мощности к массе , 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. бензин ( Avgas ) и топливо для реактивных двигателей Вместо этого используются (например, Jet A-1). Однако, особенно в 1920-е и 1930-е годы, изготавливались 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. [ 51 ] Благодаря улучшению соотношения мощности и массы дизельных двигателей с начала 21 века несколько дорожных дизельных двигателей были переоборудованы для использования в самолетах и сертифицированы для их использования. 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
[ редактировать ]До Второй мировой войны несколько военных машин, особенно тех, которые требовали высокой мощности двигателей ( боевые бронированные машины , например танки M26 Pershing или Panther ), 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. [ 53 ] Некоторые из этих автомобилей с дизельным двигателем (например, Leopard 1 или MAN 630 ) все еще работали на бензине, а некоторые военные машины все еще производились с двигателями Oto (например, Урал-375 или Унимог 404 ), неспособными работать на дизельном топливе.
Тракторы и тяжелая техника
[ редактировать ]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.
тракторы и тяжелая техника часто были многотопливными В 1920-1940-х годах 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 специализированных дизельных двигателей (высокой степени сжатия с механическим впрыском топлива и воспламенением от сжатия) заменила такие системы и сделала больше эффективное использование сжигаемого дизельного топлива.
Другое использование
[ редактировать ]В качестве экстрагента для жидкостно-жидкостной экстракции из палладия азотнокислых смесей используют дизельное топливо низкого качества . [ 54 ] Такое использование было предложено как средство отделения палладия , образующегося в результате деления, от PUREX рафината , который получается из отработанного ядерного топлива . [ 54 ] В этой системе экстракции растворителем углеводороды дизельного топлива действуют как разбавитель а диалкилсульфиды действуют , как экстрагент. [ 54 ] Эта экстракция осуществляется по механизму сольватации . [ 54 ] До сих пор не ни пилотного, построено ни полномасштабного завода по извлечению палладия, родия или рутения из ядерных отходов, образующихся в результате использования ядерного топлива . [ 55 ]
Дизельное топливо часто используется в качестве основного ингредиента бурового раствора на нефтяной основе. [ 56 ] Преимуществом использования дизельного топлива является его низкая стоимость и возможность бурения самых разных сложных пластов, включая сланцевые, соляные и гипсовые пласты. [ 56 ] Дизельный буровой раствор обычно смешивается с рассолной водой (до 40%). [ 57 ] Из соображений здоровья, безопасности и охраны окружающей среды буровой раствор на дизельном топливе часто заменяют буровыми растворами на растительной, минеральной или синтетической пищевой основе на нефтяной основе, хотя буровой раствор на дизельном топливе все еще широко используется в некоторых регионах. [ 58 ]
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 . [ 59 ] Дизельное топливо J-2 также использовалось в качестве топлива для газотурбинных двигателей. [ 59 ]
Химический анализ
[ редактировать ]Химический состав
[ редактировать ]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 ). [ 60 ] Средняя химическая формула обычного дизельного топлива — C 12 H 23 и варьируется примерно от C 10 H 20 до C 15 H 28 . [ 61 ]
Химические свойства
[ редактировать ]Большинство дизельного топлива замерзает при обычных зимних температурах, хотя температуры сильно различаются. [ 62 ] Нефтедизель обычно замерзает при температуре -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 при понижении 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 ]
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. [ 63 ] В отличие от бензина, температура вспышки дизельного топлива не зависит ни от его работы в двигателе, ни от его свойств самовоспламенения. [ 37 ]
Образование углекислого газа
[ редактировать ]В хорошем приближении химическая формула дизельного топлива: C.
н ч
2н . Дизельное топливо представляет собой смесь различных молекул. Поскольку молярная масса углерода составляет 12 г/моль, а молярная масса водорода составляет около 1 г/моль, весовая доля углерода в дизельном топливе EN 590 составляет примерно 12/14.
Реакция сгорания дизельного топлива выражается:
2 С
н ч
2н + 3но
2 ⇌ 2n СО
2 + 2нН
22О
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 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: [ 64 ]
Опасности
[ редактировать ]Опасность серы для окружающей среды
[ редактировать ]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 содержание серы не более 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. [ 65 ]
Стандарт выбросов | Самое позднее | Содержание серы | Цетановое число |
---|---|---|---|
Н/д | 1 января 1994 г. | макс. 2000 частей на миллион | мин. 49 |
Евро 2 | 1 января 1996 г. | макс. 500 частей на миллион | мин. 49 |
Евро 3 | 1 января 2001 г. | макс. 350 частей на миллион | мин. 51 |
Евро 4 | 1 января 2006 г. | макс. 50 частей на миллион | мин. 51 |
Евро 5 | 1 января 2009 г. | макс. 10 частей на миллион | мин. 51 |
В США были приняты более строгие стандарты выбросов с переходом на ULSD , начиная с 2006 года и ставшие обязательными с 1 июня 2010 года (см. также выхлопы дизельных двигателей ).
Водоросли, микробы и загрязнение воды
[ редактировать ]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. [ 66 ]
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. [ 67 ]
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. [ 68 ] Как только вода внутри топливного бака начнет замерзать, вероятность образования геля возрастает. Когда топливо загущено, оно неэффективно до тех пор, пока температура не повысится и топливо не вернется в жидкое состояние.
Дорожная опасность
[ редактировать ]Дизельное топливо менее огнеопасно, чем бензин/бензин . Однако, поскольку он испаряется медленно, любые разливы на проезжей части могут представлять опасность для транспортных средств. [ 69 ] 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 .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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 .
- ^ Гэри, Джеймс Х.; Хандверк, Гленн Э. (2001). Нефтепереработка: технология и экономика (4-е изд.). Нью-Йорк Базель: Деккер. п. 1. ISBN 978-0-8247-0482-7 .
- ^ 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.
- ^ «Калифорния утверждает правило о постепенном отказе от больших дизельных грузовиков» . ABC7 Лос-Анджелес . 29 апреля 2023 г. Архивировано из оригинала 29 апреля 2023 г. Проверено 29 апреля 2023 г.
- ^ «Часто задаваемые вопросы по ДЕРВу» . Nationwide Fuels and Lubricants Ltd., 8 ноября 2022 г., с. 5.
- ^ Словарь Маккуори, 3-е изд., Библиотека Маккуори, 1997 г.
- ^ DE 67207 Рудольф Дизель: «Рабочий процесс и конструкция двигателей внутреннего сгорания», стр. 4.: «Для осуществления процесса можно использовать все виды топлива во всех агрегатных состояниях».
- ^ Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913 г., ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 125
- ^ Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913 г., ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 107
- ^ Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913 г., ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 108
- ^ Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913 г., ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 110
- ^ Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913 г., ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 111
- ^ Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913 г., ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 114
- ^ Jump up to: а б Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Шпрингер, Берлин/Гейдельберг, 1913 г. ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 115
- ^ Айхан Демирбас (2008). Биодизель: реальная альтернатива топливу для дизельных двигателей . Берлин: Шпрингер. п. 74. ИСБН 978-1-84628-994-1 .
- ^ Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913 г., ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 116
- ^ Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913 г., ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 126
- ^ Рудольф Дизель: Появление дизельного двигателя , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1913 г., ISBN 978-3-642-64940-0 стр. 127
- ^ Фридрих Засс: История немецкого строительства двигателей внутреннего сгорания с 1860 по 1918 год , Springer, Берлин/Гейдельберг, 1962, ISBN 978-3-662-11843-6 стр. 499
- ^ Ганс Кристиан Граф фон Зехр-Тосс (авт.): Технология строительства коммерческих автомобилей MAN. В: MAN Nutzfahrzeuge AG (ред.): Производительность и путь: К истории строительства коммерческих автомобилей MAN. Шпрингер, Берлин/Гейдельберг, 1991. ISBN 978-3-642-93490-2 . п. 436
- ^ Jump up to: а б Ганс Кристиан Граф фон Зехр-Тосс (автор): Технология производства коммерческих автомобилей MAN. В: MAN Nutzfahrzeuge AG (ред.): Производительность и путь: К истории строительства коммерческих автомобилей MAN. Шпрингер, Берлин/Гейдельберг, 1991. ISBN 978-3-642-93490-2 . п. 437
- ^ Jump up to: а б Гюнтер Мау: Справочник по дизельным двигателям на электростанциях и судах, Springer-Vieweg, Брауншвейг/Висбаден, 1984 г., ISBN 978-3-528-14889-8 . п. 13
- ^ Журнал macCompanion. Архивировано 9 апреля 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ ITRC (Межгосударственный совет по технологиям и регулированию). 2014. Проникновение паров нефти: основы проверки, 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.
- ^ «Синтетическое дизельное топливо может играть значительную роль в качестве возобновляемого топлива в Германии» . Министерства сельского хозяйства США Веб-сайт Службы зарубежного сельского хозяйства . 25 января 2005 г. Архивировано из оригинала 27 сентября 2006 г.
- ^ «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 ) - ^ Jump up to: а б Справочник Bosch Automotive, 6-е издание, стр. 327–328.
- ^ Jump up to: а б «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.
- ^ «Биодизель: Спецификации ЕС» . Мировая энергия. Архивировано из оригинала 24 июля 2011 г. Проверено 21 августа 2010 г.
- ^ «Биодизель: Международные спецификации ASTM (B100)» . Мировая энергия. Архивировано из оригинала 17 сентября 2007 года.
- ^ «Топливо на основе метиловых эфиров жирных кислот в качестве замены или удлинителя дизельного топлива» (PDF) . Топливо FAME — совместное заявление производителей FIE. Июнь 2000 года . Проверено 14 марта 2022 г.
- ^ «Преимущества биодизеля – зачем использовать биодизель? – Тихоокеанский биодизель» . Тихоокеанский биодизель . Архивировано из оригинала 25 июня 2017 г. Проверено 14 февраля 2017 г.
- ^ «Обзор Lubrizol B100» (PDF) . Корпорация Лубризол. Сентябрь 2007 года . Проверено 14 марта 2022 г.
- ^ «Загрязнение: бензин против конопли» . Хемпкар Трансамерика .
- ^ Уорнер, Эмори (февраль 1997 г.). «В целях безопасности с хранением топлива на приусадебном участке необходимо обращаться должным образом» . Домашний журнал Backwoods (43).
- ^ «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.
- ^ Jump up to: а б с д и «Технический обзор дизельного топлива» . www.staroilco.net . Шеврон. 2007.
- ^ «Таблица 2.1» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 20 июля 2011 г.
- ^ «Факты о ценах на дизельное топливо» . Архивировано из оригинала 19 июля 2008 г. Проверено 17 июля 2008 г.
- ^ «Обновление информации о бензине и дизельном топливе - Управление энергетической информации» . Архивировано из оригинала 15 августа 2001 г.
- ^ «Бензин против дизеля: стоит ли покупать дизельный автомобиль в 2022 году? | Carplus» .
- ^ «Букварь о ценах на дизельное топливо» . Управление энергетической информации. Архивировано из оригинала 17 марта 2007 г. Проверено 27 марта 2007 г.
- ^ [2] [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ 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 крашению 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 . - ^ «Законы и стимулы для биодизельного топлива Техаса» . Министерство энергетики США. Архивировано из оригинала 5 февраля 2008 г. Проверено 29 февраля 2008 г.
- ^ «Законы и стимулы Северной Каролины в отношении биодизеля» . Архивировано из оригинала 30 ноября 2007 г.
- ^ Ганс Кристиан Граф фон Зехр-Тосс (авт.): Технология строительства коммерческих автомобилей MAN. В: MAN Nutzfahrzeuge AG (ред.): Производительность и путь: К истории строительства коммерческих автомобилей MAN. Шпрингер, Берлин/Гейдельберг, 1991. ISBN 978-3-642-93490-2 . п. 438
- ^ Надель, Норман (11 мая 1977 г.). «В Моторсити продолжается дизельное возрождение» . Аргус-Пресс . Детройт, Мичиган . Проверено 28 июля 2014 г.
- ^ 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.
- ^ Даффи, Майкл К. (1 января 2003 г.). Электрические железные дороги 1880–1990 гг . Лондон: Институт инженерии и технологий. ISBN 978-0-85296-805-5 . Проверено 9 октября 2014 г.
- ^ Конрад Рейф: Управление дизельным двигателем - системы, компоненты, контроль и регулирование , 5-е издание, Springer, Висбаден, 2012 г., ISBN 978-3-8348-1715-0 , с. 103
- ^ Корд-Кристиан Россов, Клаус Вольф, Питер Хорст: Справочник по авиационным технологиям , Карл Хансер Верлаг, 2014, ISBN 9783446436046 , с. 519
- ^ 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 .
- ^ Jump up to: а б с д Химические рефераты . Том. 110. Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. 13 марта 1989 года . Проверено 28 июля 2014 г.
- ^ Torgov, V.G.; Tatarchuk, V.V.; Druzhinina, I.A.; Korda, T.M. et al. , Atomic Energy , 1994, 76 (6), 442–448. (Translated from Atomnaya Energiya; 76: No. 6, 478–485 (June 1994))
- ^ Jump up to: а б 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.
- ^ «Рассолы и другие жидкости для ремонта скважин» (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.
- ^ «дизельно-масляная грязь» . Глоссарий нефтяных месторождений Schlumberger . Архивировано из оригинала 22 января 2004 года.
- ^ Jump up to: а б Прайс, пиар, лейтенант авиации. «Разработка газовой турбины BMW» (PDF) . Подкомитет по объединенным разведывательным задачам . Проверено 7 июня 2014 г.
{{cite web}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний (ATSDR). 1995. Токсикологический профиль мазута . Атланта, Джорджия: Министерство здравоохранения и социальных служб США , Служба общественного здравоохранения.
- ^ 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.
- ^ Jump up to: а б 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.
- ^ «Точка воспламенения — топлива» . Проверено 4 января 2014 г.
- ^ Хилгерс, Майкл (2016). Дизельный двигатель . Висбаден: Спрингер. п. 6. ISBN 978-3-658-14641-2 .
- ^ «ЕС: Топливо: дизельное топливо и бензин» . TransportPolicy.net . Проверено 17 июля 2020 г.
- ^ «Что такое дизельное топливо «ВОДОРОСЛИ»?» . www.criticalfueltech.com . Critical Fuel Technology, Inc. 2012 . Проверено 9 октября 2014 г.
- ^ Микробное загрязнение дизельного топлива: влияние, причины и профилактика (Технический отчет). Химическая компания Доу. 2003. 253-01246.
- ^ Админ АФС. «Загрязнение воды в топливе: причина и следствие - Американское общество фильтрации и сепарации» . Архивировано из оригинала 23 марта 2015 г.
- ^ «Нефть на дороге как причина аварий» . ICBCclaiminfo.com. Архивировано из оригинала 7 апреля 2013 года.