Dyzelinas

Dyzelinas (dyzeliniai degalai, dyzelinis kuras) − įvairių degių angliavandenilių mišinys, pritaikytas naudoti kaip kuras dyzeliniuose varikliuose. Normaliomis sąlygomis degus skystis, toksiškas žmogui ir vandens organizmams, įtariamas kancerogeniniu poveikiu. Gaminamas naftos perdirbimo gamyklose.

Dyzelinas

Dyzelinas yra žymiai mažiau lakus (garuojantis) skystis, sudarytas iš sunkesnių angliavandenilių ir, atitinkamai, išskiriantis didesnį degimo šilumos kiekį tūrio vienetui nei benzinas. Priskiriamas naftos vidutinėms distiliacijos frakcijoms. Be tradicinio panaudojimo transporto srityje, dyzelinas naudojamas elektros generatoriuose užtikrinti elektros tiekimą jai nutrūkus ar piko metu.

1988 m. Tarptautinė vėžio tyrimų agentūra (IARC) dyzelino degimo dujas klasifikavo įtariamu kancerogenu, 2012 m. klasifikavo kancerogenine medžiaga, sukeliančia padidėjusią riziką susirgti plaučių vėžiu.

Istorija

Dyzelino pavadinimas kilęs iš vokiečių inžinieriaus Rudolfo Dyzelio (vok. Rudolf Diesel) pavardės, kuris 1892 m. patentavo pirmąjį dyzelinio variklio dizainą ir 1897 m. sukonstravo pirmąjį sėkmingai veikusį dyzelinio kuro variklį. Dyzeliniai varikliai paplito dėl jų universalumo ir gebėjimo dirbti su daug pigaus kuro rūšių. Ilgainiui sukurti dyzelino savybes apibrėžiantis standartai, ypač transporto sektoriuje. Po 1940 m. paspartėjo traukinių variklių ir sunkiojo autotransporto variklių keitimas dyzeliniais ir šiuo metu dauguma sunkiojo autotransporto yra varoma dyzeliniais varikliais. Lengvuosiuose automobiliuose dyzeliniai varikliai neįsitvirtino JAV, tačiau Europoje palaipsniui išpopuliarėjo (1977 m. registruota 3,8 % naujų dyzelinių automobilių, 1986 m. − 17,5 %). 2011 m. nauji dyzeliniai automobiliai pasiekė rekordinę 55,5 % rinkos dalį Europoje. 2016 m. jie užėmė 51,6 % naujų Europos lengvųjų automobilių rinkos, kitais metais patyrė 7,9 % smukimą, o 2018 m. pradžioje užimama dalis susitraukė iki 36 %. Dyzelinių automobilių paklausos smukimo priežastys yra pirkėjų baimė dėl galimų papildomų mokesčių už taršius automobilius ir galimo draudimo jais naudotis miestuose, be to, jų vertė naudotų automobilių rinkoje smuko.

Apibrėžimas, klasifikacija

Pagal JAV CAS 68334-30-5 standartą dyzelinas nusakytas: „sudėtinis angliavandenilių mišinys, gautas distiliuojant naftą. Jį sudarančių angliavandenilių anglies atomų skaičius yra C₉−C₂₀ ribose ir virimo temperatūra 163−357 °C ribose“. Pagal europietiškus standartus anglies atomų skaičius junginiuose leidžiamas iki C₂₈ ir virimo temperatūros viršutinė riba iki 390 °C.

Dyzelino klasės:

• Dyzelinas Nr. 1. Europoje paprastai vadinamas žibalu arba arktiniu dyzelinu.
• Dyzelinas Nr. 2. Automobilių ir pramonės variklių dyzelinas.
• Dyzelinas Nr. 3. Jūrinis dyzelinas,

Pagal ASTM D 975 standartą dyzelino Nr. 1 ir Nr. 2 klasės smulkiau suskirstytos į po 3 klases ir kartu su Nr. 4 − viso į septynias klases pagal naudojimą.

Gamyba

Dyzelinas Nr. 1 savo savybėmis atitinka žibalą. Jis gaunamas tiesiogiai distiliuojant naftą kaip žibalas, jo mišinio angliavandenilių anglies atomų skaičius C₉−C₁₆ ir virimo temperatūra 150−300 °C.

Dyzelinas Nr. 2 gaunamas maišant tiesioginės (atmosferinės) rektifikacijos ir katalitinio krekingo distiliatus su tiesioginės distiliacijos žibalo, tiesioginės distiliacijos vidutinių distiliatų, nusierintų vidutinių distiliatų, lengvojo katalitinio ir terminio krekingo produktų frakcijomis. Virimo temperatūra 160−360 °C.

Dyzelinas Nr. 4 yra klampesnis nei Dyzelinas Nr. 2 ir jame leidžiami didesni sieros ir susidarančių degimo likučių kiekiai. Klasifikuojamas kaip atliekamasis kuras. Tai aukštos virimo temperatūros rektifikacijos likutis su mazuto komponentais arba rektifikacijos likutis, sumaišytas su lengvesne frakcija, pvz., Dyzelinu Nr. 2. Paprastai Dyzeline Nr. 4 yra iki 15 % mazuto komponentų, iki 2 % sieros.

Po gamybos dyzelinis kuras pardavimui paruošiamas praleidžiant jį pro nudruskintojus, vandens atskyrėjus ir filtrus, kad atskirti priemaišas. Arktinės specifikacijos dyzelinas gali būti skiedžiamas žibalu, kad pagerinti jo takumo savybes.

Europinio dyzelino sudėtys:

Komponento šaltinis	Komponentas	Kiekis automobilių dyzeline	Kiekis jūriniame dyzeline
Atmosferinės distiliacijos lengvasis gazolis Atmosferinės distiliacijos sunkusis gazolis	Vidutinai distiliatai Gazolis	40−100 % 0−3 %	40−100 % 0−50 %
Vakuminio distiliavimo gazolis	Lengvasis vakuminis distiliatas	0−10 %	0−20 %
Terminio krekingo gazolis	Lengvasis terminio krekingo distiliatas	0−20 %	0−30 %
Lengvasis katalitinio krekingo gazolis	Lengvasis katalitinio krekingo distiliatas	0−25 %	0−40 %

Fizikinės savybės

Dyzelinas normalioje temperatūroje yra skystis, lengvesnis už vandenį. Priklausomai nuo sudėties jis gali būti nuo bespalvės iki gintaro spalvos. Po sieros valymo gali įgyti lengvą žalią, oranžinį ar violetinį atspalvį.

Pagrindinių šalių automobilių dyzelino standartai: ASTM D 975 (JAV), EN 590 (ES), JIS K 2204 (Japonija). Pažymėtina, kad automobilių dyzeline JAV leidžiamas maksimalus 15 ppm sieros kiekis, kai Europoje (nuo 2010 m.) ir Japonijoje (nuo 2007 m.) − 10 ppm. Europos EN 590 standarte įvestas reikalavimas tankiui (0,82−0,845 g/cm³) bei reikalavimas cetaniniam skaičiui (>51) aukštesnis nei JAV ASTM D 975 standarte.

Dyzelino fizikinių parametrų ribos pagal ASTM D 975 (2005 m.):

Parametras	Dyzelinas pagal ASTM D 975
	Nr. 1	Nr. 2	Nr. 4
Pliupsnio temperatūra, °C	38	52	55
Vanduo ir nuosėdos, % maks.	0,05	0,05	0,50
90 % masės distiliacijos temperatūra, °C	288	282−338	−
Kinematinė klampa, mm²/sek prie 40 °C	1,3−2,4	1,9−4,1	5,5−24
Pelenai, % maks.	0,01	0,01	0,10
Siera, ppm;  % maks.	15 −	15 −	− 2
Cetaninis skaičius, min.	40	40	30

Automobilių dyzelino kaloringumas yra apie 45,5 MJ/kg ir tik šiek tiek mažesnis nei benzino (45,8 MJ/kg), tačiau dėl to, kad dyzelinas tankesnis už benziną, sudeginant tą patį kuro tūrio vienetą išgaunama apie 15 % daugiau energijos (dyzelino − 36,9 MJ/l, benzino − 33,7 MJ/l). Įvertinant dyzelinio variklio pranašumą bendrai jo naudingumas yra apie 20 % didesnis nei benzininio. Idealiomis sąlygomis sudeginus 1 kg dyzelino išsiskiria 2,65 kg CO₂, 1 kg benzino − 2,3 kg CO₂.

Cheminė sudėtis

Dyzelinas gaunamas distiliuojant žalią naftą (dyzelinis distiliatas). Pagrindinės dyzelinio kuro sudedamosios dalys yra alkanai, cikloalkanai ir aromatiniai angliavandeniliai. Naftos kilmės dyzeliną sudaro ~75 % sočiųjų angliavandenilių (daugiausia alkanai) ir ~25 % aromatinių angliavandenių (įskaitant naftalenus ir alkilbenzenus).
Paprasto dyzelino vidutinė formulė yra C₁₂H₂₆ (nuo maždaug C₁₀H₂₂ iki C₁₅H₃₂).

Prekinio dyzelino pagrindinis kokybės rodiklis yra cetaninis skaičius. Cetano (n-heksadekanas) degimas laikomas idealiu dyzeliniams varikliams, tad jo degimo savybėms apibūdinti įvestas skaičius 100. Cetaninio skaičiaus skalė apima vertes nuo 0 iki 100, kur 0 atitinka α-metilnaftaleno blogas degimo savybes.

Dyzelinas Nr. 1 savybėmis atitinka žibalą. Jį sudaro normalūs ir šakotieji alkanai (parafinai), cikloalkanai (naftenai), aromatiniai angliavandeniliai ir aromatiniai cikloalkanai. Tai labai švarus kuras (su mažai kietųjų degimo likučių) ir aukštu cetaniniu skaičiumi. Visame jo temperatūrų intervale nerandami žmogaus sveikatai pavojingų benzeno ir policiklinių aromatinių junginių.

Dyzelinas Nr. 2 sudarytas iš tų pačių klasių junginių kaip Dyzelinas Nr. 1, tačiau dėl jo gamyboje naudojamo krekingo produkto sudėtyje taip pat yra olefinų ir stirolų. Dėl mišresnės sudėties ir žemesnio tiesioginio distiliavimo produktų kiekio Dyzelinas Nr. 2 yra mažesnio cetaninio skaičiaus už Dyzeliną Nr. 1, tačiau šis rodiklis gali būti pagerintas priedais. Dyzeline Nr. 2, kuriame daug atmosferinų distiliatų, gali būti iki 5 % sočiųjų aromatinių angliavandenilių, o dyzeline, kuriame daugiau katalitinio krekingo ir vakuminio distiliavimo produktų, jų kiekis gali siekti 10 %. Šiame dyzeline taip pat aptinkami policikliniai aromatiniai angliavandeniliai.

Dyzeline Nr. 4 (jūriniame) gali būti daugiau nei 10 % policiklinių aromatinių angliavandenilių. Dyzeliuose menkais kiekiais gali pasitaikyti n-heksano (<0,1 %), benzeno (<0,02 %), tolueno, ksilenų ir metilbenzeno (0,25−0,5 %).

Cetaninio skaičiaus pagerinimui į dyzeliną gali būti maišomi priedai (organiniai nitratai). Tarp kitų galimų priedų: oksidacijos inhibitoriai, korozijos inhibitoriai ir metalų deaktivatoriai, saugantys dyzeliną nuo degradacjos sandėliavimo metu. Kartais gali būti įmaišyta biocidų, slopinančių bakterijų augimą, ir rūdžių inhibitorių, saugojančių talpyklų paviršių. Cetaninio skaičiaus gerintojai ir oksidacijos inhibitoriai paprastai įmaišomi gamyklose, kai apie kitų priedų reikiamumą sprendžia tiekėjas ir pirkėjas. Galutinės dyzelino savybės nustatomos testuojant.

Iš kitų medžiagų gaunamas dyzelinas

Dyzelinu paprastai vadinamas iš naftos gaunamas produktas, tačiau dabar dyzelinu vadinamas ir iš kitokios žaliavos gaunamas kuras:

• Iš aliejų, juos chemiškai modifikuojant gaunamas biodyzelinas.
• Iš bet kokios augalinės žaliavos. Tokia žaliava perdirbama naudojant technologiją, kuri angliškai vadinama biomass to liquid (BTL) ('biomasė į skystį').
• Iš gamtinių dujų ar kitų dujinių angliavandenilių. Iš šios žaliavos susintetinami angliavandeniliai, atitinkantys naftos dyzelines frakcijas. Technologinis procesas angliškai vadinamas gas to liquids (GTL) ('dujos į skystį').

Šaltiniai

• IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans, Vol. 45, 1989 m. p. 219−235
• Encyclopaedia Britannica