brandstoffen slide 1. Brandstoffen - meestal vloeibare uit ruwe aardolie - deel gasvormige (LPG, aardgas, …) - klein deel alternatieve (methanol, …) 1. Vloeibare brandstoffen 1.1. Samenstelling en bereiding raffinaderij : 1 ste trap : atmosfer. distilatie straight runs : vacuum distillatie 2 de trap : cracking zware resten - katalytisch kraken - thermisch kraken ● visbreaking ● coking + reforming residu: ca. 15% : Residuele brandstof bevat hoge concentraties schadelijke producten (bv S = 5%) Samenstelling: mengsel koolwaterstoffen met zeer verschillende structuren en verschillende moleculaire gewichten. Afhankelijk van de ruwe aardolie (land van herkomst), raffinageschema en mengingen.
22
Embed
Brandstoffenfvthuyn/brandstofslide.pdf · 2007-02-07 · (als warmte uit het mengsel getrokken wordt ) voor ether is dit ± 80 °C te grote verdampingswarmte veroorzaakt bevriezen
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
brandstoffen slide 1.
Brandstoffen
-meestal vloeibare uit ruwe aardolie-deel gasvormige (LPG, aardgas, …)-klein deel alternatieve (methanol, …)
residu: ca. 15% : Residuele brandstof bevat hogeconcentraties schadelijke producten (bv S = 5%)
Samenstelling:mengsel koolwaterstoffen met zeer verschillendestructuren en verschillende moleculaire gewichten.Afhankelijk van de ruwe aardolie (land van herkomst),raffinageschema en mengingen.
brandstoffen slide 2.
1. 2. Producten van het raffinageproces
- gas : propaan (lassen, snijbranden)butaan (huishoudelijk gebruik)LPG (mengsel propaan en butaan)
- basisproducten voor petrochemie : (naphta, …)- benzine (is een mengsel met ca 200 ≠ KWS)- oplosmiddelen : (white spirit)- kerosine : voor gasturbines en straalmotoren- lamppetroleum- gasoil (of mazout)- smeeroliën : zware distillaten en residu’s uit straight run
torens → naar speciale smeerolieraffinaderij- paraffinen : (kaarsvet, …)- diesel fuels : (zware) brandstoffen voor grote diesels- stookoliën : ( ″ ) ″ ″ ″ ketels- asfalt en teer : zwaarste residu’s (wegbedekking)
brandstoffen slide 3.
1.3. Karakteristieken vloeibare brandstoffen
a) Voertuigbenzinekooktraject : 30 °C → 200 °Cloodvrije benzine : zie tabel 1
e) Dieselfuelsbrandstoffen voor grote dieselmotorenbrandstoffen waarvan de samenstelling sterk varieertminimum eisen worden door verbruiker zelf gesteld
- distilaatbrandstof 150 RI sec- mengsel van distillaat en residu- tot praktisch zuiver residu 6000 RI sec
brandstoffen slide 6.
2. Gasvormige brandstoffen
Aardgas
bevat hoofdzakelijk methaan (CH4: 92 - 98 %)- stationaire motoren : waar groot debiet aardgas
aanwezig is- voertuigen
● in sterke ontwikkeling○ LNG : vloeibaar in flessen op -161 °C○ gasvorming geabsorbeerd op koolstof
● reeds in vele landen CNG gas op 200 bar(niet vloeibaar)
CO)- minder afhankelijk, politieke crisis- RON ≈ 130 (ε >>)- zeer laag zwavelgehalte, geen additieven, geenPAH’s,
geen rook
Problemen- compressiestation voorzien; tijd vulling- broeikaseffect (80 x meer dan CO2) lekken!- andere injectie systemen voor motor- reservoir 50 l slechts 150 km autonomie
- Hu ñ 46.000kJ/kg ; Ls = 15.5 kg lucht/kg LPGPe,LPG ≈ Pe,benz
Hu,benz ñ 42.000kJ/kg ; Ls,benz = 14.8
- zwaarder dan lucht (probleem gesloten ruimte)- densiteit (vloeibaar) 0.54 kg/l
brandstoffen slide 8.
3. Alternatieve brandstoffenonafhankelijk van import uit buitenland
waarom ? petroleum tekort over x jarenmilieuproblemen (CO2)
waarde alternatieve brandstof● productie● beschikbaarheid (infrastructuur)● opslag op voertuig● verbranding in motor● pollutie (ook bij aanmaak - CO2)
3. 1. Alcoholen- methanol [CH3OH]: hout- of brandalcohol
● belangrijke grondstof voor chemische industrie● productie door synthese van steenkool, petrol, aardgas
[ CO2 reageren met H2 met katalysator]● Hu ≈ 20.000 kJ/kg → reservoir x 2● Ls = 6,4 kg lucht/kg brandstof → Pe ≈ benzine● RON = 106 → ε = 11 ρ ≈ 0,75 kg/l● kooktemperatuur 65 °C (bij atm. druk)● zeer grote verdampingswarmte
→ koude startproblemen, zuiver CH3OH niet te starten bij -5 °C
(dus klein benzinereservoir om te starten)● corrosief voor sommige metalen (brandstofsysteem,
materialen aanpassen)● auto’s volledig op methanol (aut. aanpassing mengsel)
→ nieuwe productie-eenheden nodig → veel duurderdan benzine
→ dus men gebruikt als mengcomponent in benzine(15% en meer) (d.i. M15)
● laag cetaangetal dus niet geschikt voor diesel tenzij metadditieven (+ roestvrije leidingen; gloeiplug ontsteking)
verestering met methanol, ethanol, … lage prijs, goede beschikbaarheid
brandstoffen slide 16.
3. 5. Dieselbrandstof uit planten : biodiesel (2)
● biodiesel: ester met twee zuurstofatomen/ molecule oxygenate
● zuivere brandstof of gemengd:goede eigenschappen: cetaangetal, vlampunt,
laag zwavelgehalte
● biodieselgewassen recycleren koolstof van de verbranding:dus hernieuwbaar en recycleerbaar
(CO2 cyclus gesloten)
● nabije toekomst: mengbrandstof bij klassieke diesel5,75 % tegen 2010
3.6. Generatorgas
- productie : verbranden onder luchttekort van hout, kolen,cokes producten onvolledige verbranding CO (+H2+CH4)
- kleine generatoren op auto’s tijdens W.O II(motor met vonkontsteking)
- recenter diesel camions met mazout pilootinjectie● CO heeft laag cetaangetal (slechte ontsteking)● piloot mazout veroorzaakt ontsteking● hoeveelheid mazout regelbaar om ct vermogen bij
(equilibrium air distillation)● ASTM – distillatiekromme voor benzine
Belangrijke punten op de kromme :○ laag 10 % punt (< 50 °C) → starten koude motor○ laag 90 % punt (< 180 °C) → minder condensatie
(smeerolieverdunningafwassen olie)
→ volledige verdamping
- dampdruk :● brandstof moet voldoende vluchtig zijn i.v.m. starten● eerste aanduiding 10 % pt < 50 °C is onvoldoende
benzine met samenstelling die dedistillatiecurve links geeft, heeft teweinig vluchtige componenten om goedekoude start te verzekeren
● daarom ook totale dampdruk in REID – toestel0,7 bar > ptot,zom > 0,45 bar bij 100 °F (38 °C)0,9 bar > ptot,wint > 0,6 bar ″ ″ ″
● dampdruk moet voldoende zijn maar niet te hooganders VAPOR LOCK
brandstoffen slide 18.
- verdampingswarmte :verdampingswarmte >>
dan temperatuur van verse lading in cilinder ↓
uit pV = mtRT met T ↓ de aangezogen massa mt ↑
mb.Hu ↑ → Pe ↑
voor lucht-benzine mengsel ± 20 °C temperatuur daling(als warmte uit het mengsel getrokken wordt )
voor ether is dit ± 80 °C● te grote verdampingswarmte veroorzaakt bevriezen van
water (vocht) uit de lucht ± IJSVORMING● voor benzinemotoren gevaar 2 °C < tatm < 8 °C en
φ > 65%→ opwarming en additieven in brandstof
- zelfontstekingtemperatuur :bij 1013 mbar : Ti benzine : 480 à 550 °C
Ti mazout : 330 a 350 °CTi mazout laag : OK wegens werkingsprincipe dieselTi benzine hoog : OK om geen kloppende verbranding
- vlamvoortplantingsgrenzen : lucht-benzine mengselontsteking met UITWENDIGE bronvoor een lucht-benzinemengsel (dampmengsel) bij 1013mbar en 293 K is dit 1% < < 7% volume benzinedamp
invloed T : de grenzen liggen bredernaarmate T ↑
brandstoffen slide 19.
4.2. Brandstoffen dieselmotoren
vluchtigheid en viscositeit- zeer vluchtige brandstoffen niet gebruikt
● het dieselprincipe eist geen grote vluchtigheid● vluchtige brandstoffen hebben minder goede
zelfontstekingskwaliteiten dan mazout● vluchtige brandstoffen geven problemen in
injectiepompen niet zelfsmerend
- vluchtigheid en viscositeit gaan samen● lage viscositeit en hoge vluchtigheid
→ gemakkelijk uiteenvallen v.d. straalinteressant voor snellopende diesels
→ eis voor mazout 90% dist. < 360 °C0,18x 10-5 < < 1x 10-5 m²/s bij 20 °C
- bepalen viscositeit (voor mazout en lichte distillaatdieselbrandstoffen) (fig 7)
2. Aromaten :- op basis van benzeenstructuur- onverzadigd ??
benzeen ook tolueenC6H6
3. Polycyclische : n >> 6bv. Asfaltenen zijn zware (bv. 30 x benzeenstructuur)polyaromatische KWS met veel zijvertakkingen en hoogmoleculair gewicht alifatische