Dízel üzemanyag: Minőségi Jellemzők, Kéntartalom Csökkentése és Fenntartható Megoldások

A dízel üzemanyagok minősége és összetétele alapvetően befolyásolja a motorok teljesítményét, élettartamát és a környezeti hatásokat. Az elmúlt évtizedekben jelentős lépéseket tettek a dízel meghajtású járművek károsanyag-kibocsátásának csökkentése érdekében, kiemelten fókuszálva a kéntartalomra és az üzemanyag-hatékonyságra.

A Dízel üzemanyag főbb minőségi jellemzői

A dízel üzemanyagoknak számos kulcsfontosságú tulajdonsága van, amelyek meghatározzák teljesítményüket és alkalmazhatóságukat:

• Cetánszám: Ez fontos a dízel égési teljesítményének méréséhez. Minél magasabb az érték, annál teljesebb és teljesebb az égés, annál erősebb a motor robbanásveszélyes teljesítménye, és annál alacsonyabb az üzemanyag-fogyasztás. Ez határozza meg az üzemanyag-keverék égésének késleltetését. Minél magasabb a cetánszám, annál rövidebb az égés késleltetése, és annál zavartalanabbul ég el az üzemanyag.
• Kéntartalom: A kéntartalom a dízel kéntartalmának mértéke. A nemzeti standard kimondja, hogy a dízel kéntartalma nem haladhatja meg az 500ppm-et.
• Sűrűség: A dízelolaj sűrűsége fontos minőségi mutató, amelyet általában kg/m³-ben fejeznek ki. Minél nagyobb a sűrűség, annál nagyobb a dízelolaj energiatartalma, a szokásos index 0.82 ~ 0. A sűrűség az összetételtől függ, és minél sűrűbb, annál hatékonyabb a motor működése.
• Viszkozitás: A viszkozitás egy bizonyos hőmérsékleten folyó dízel belső súrlódására utal. Ehhez kapcsolódó a viszkozitás is, mely főleg télen fontos.
• Lobbanáspont: A lobbanáspont fontos mutató a dízel tűzveszélyének mérésére.
• Dermedéspont: Az öntési pont fontos index a dízelolaj alacsony hőmérsékleti folyékonyságának méréséhez. Minél alacsonyabb a fagyasztási pont, annál jobb a dízel folyékonysága alacsony hőmérsékleten.
• Szénmaradvány: A szénmaradék a széntartalmú anyagra utal, amelyet a dízel bizonyos körülmények között égetve hagytak.
• Szennyeződések és nedvesség: A szennyeződések és a dízelben lévő nedvesség befolyásolja annak égési hatékonyságát és élettartamát.

A motor élettartama a dízelmotorokban nagymértékben függ az üzemanyag minőségétől. Fontos, hogy tisztában legyünk ezekkel a tulajdonságokkal a hatékony és környezetbarát üzemeltetés érdekében.

A kéntartalom jelentősége és veszélyei

A kéntartalom a dízel üzemanyagban kritikus tényező, amely számos negatív hatással járhat a berendezésekre, a termék minőségére és a környezetre.

A kőolaj túlzott kéntartalmának veszélyei

1. A kéntartalom súlyosan korrodálja a berendezéseket: A kőolajfeldolgozás során a különféle kéntartalmú vegyületek magas hőmérséklet hatására lebomlanak, és H₂S keletkezik. Ha a H₂S vízzel együtt él, súlyos korróziót okozhat a fémberendezéseken. Például az atmoszférikus és vákuumegységekben a magas hőmérsékletű nehézolaj korróziója főként a légköri torony alján koncentrálódik. Ha az olaj ként és sót is tartalmaz, a fémberendezések korróziója súlyosabb lesz. A kőolajtermékekben lévő szulfidok szintén korrodálják a fémeket használat és tárolás során. Ugyanakkor a kéntartalmú tüzelőanyagok elégetésekor keletkező kén-dioxid és kén-trioxid vízzel találkozva kénsavat és kénessavat termel, ami erős korróziót okoz a gépalkatrészeken. A benzinben lévő kén hatással lehet a fejlett járműdiagnosztikai rendszerekre is, és hatástalanná teheti azokat; könnyen kopik a benzinmotor hengereit és az üzemanyag-szivattyúkat; és a dízelben lévő kén is hátrányosan befolyásolhatja a motor élettartamát. A dízel üzemanyag kéntartalmának növekedésével a motor élettartama csökken. Az aktív kén közvetlenül korrodálhatja a fémeket.
2. A kéntartalom befolyásolja a termék minőségét: A kéntartalmú vegyületek jelenléte súlyosan befolyásolja az olaj tárolási stabilitását, felgyorsítja a finomított olaj oxidatív károsodását, és viszkózus lerakódásokat hoz létre. A szulfidok a finomítási folyamat során a reformáló egységekben és az autók kipufogógáz-tisztító egységeiben is megmérgezhetik és inaktiválhatják a katalizátorokat.
3. A kéntartalom szennyezi a környezetet: A kőolajfeldolgozás során a H₂S és a kis molekulatömegű merkaptánok erős szagú, mérgező gázok, amelyek környezetszennyezést okozhatnak és károsíthatják az emberi egészséget. A benzinben lévő kén mérgezővé és hatástalanná teszi a kipufogógáz-reformert, nagymértékben csökkenti az átalakítás hatékonyságát és növeli a HC, CO és NOx kibocsátását. Legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a kén a járművek károsanyag-kibocsátására is hatással van. A kísérletek azt mutatják, hogy minél alacsonyabb a kéntartalom a benzinben, annál nagyobb a katalizátor nitrogén-oxid konverziós hatékonysága. A magas NOx-konverzió elérése és fenntartása érdekében ultra-alacsony kéntartalmú vagy akár kén-mentes benzint kell használni. A dízel üzemanyag kéntartalma nagy hatással van a motor élettartamára. Amikor az égés során keletkező SO₂ és SO₃ találkozik az égés során keletkező vízzel és gőzzel, magas hőmérsékleten kénsav és kénessav képződik, ami súlyosan korrodálja a motor alkatrészeit. Amikor a kéntartalmú kipufogógáz belép a hengerfalba és a forgattyúházba, a kenőolaj minősége romlik. A gázban lévő SO₂ és SO₃ is lerakódásokat hoz létre a palackban, korróziót és mechanikai kopást egyaránt, és az általuk okozott kopás sokkal komolyabb, mint önmagában a mechanikai kopás. Ezenkívül a szulfidot tartalmazó kipufogógáz súlyosan szennyezi a környezetet. Az autóipari dízelmotorok esetében a kéntartalom minden 0,1 százalékos növelése 0,034 g/(kW/h)-val növeli a részecske-kibocsátást.

Környezetvédelmi szabályozások és a kéntartalom csökkentése

Jó visszagondolni arra, hogy milyen lenyűgöző lépéseket tettek már a dízel meghajtású tehergépkocsik károsanyag-kibocsátásának csökkentése érdekében. Jelentős csökkenés az NOx- és koromkibocsátás terén. Az Euro 6 dízelmotorral felszerelt modern tehergépkocsi körülbelül 95%-kal kevesebb nitrogén-oxidot bocsát ki, mint egy 25-30 évvel ezelőtti tehergépkocsi. A koromrészecskék kibocsátása ugyanakkor nem kevesebb, mint 97%-kal csökkent. Más perspektívába helyezve: egy 1994-es Euro 1-es tehergépkocsi 20 mai tehergépkocsihoz hasonló mennyiségű nitrogén-oxidot bocsátott ki.

Útmutató a Nissan Terrano 2700 dízel vezérléséhez

A Nemzetközi Tengerészeti Szervezet (IMO) új szabályokat vezetett be, amelyek értelmében a tengeri hajóknak világszerte 0,5% m/m kéntartalmú tengeri hajózásban használatos tüzelő- és üzemanyagokat kell használniuk 2020 januárjától. Az irányelv magában foglalja a hajókról történő levegőszennyezés megelőzéséről szóló nemzetközi jogban bekövetkezett fő módosításokat is. Uniós jogszabályba ülteti át az 1978. évi jegyzőkönyvvel módosított, a hajókról történő szennyezés megelőzéséről szóló 1973. évi nemzetközi egyezmény (MARPOL) módosított VI. mellékletét.

A MARPOL VI. melléklete a tengeri hajózásban használatos tüzelőanyagok kéntartalmára vonatkozó szigorúbb határértékeket vezet be az SOx-kibocsátás-ellenőrzési területeken, amelyek az EU-ban a Balti- és Északi-tengeren, valamint a La Manche-csatorna vidékén találhatók. Ezeket a határértékeket 2010. július 1-jétől 1%-ban, 2015. január 1-jétől pedig 0,1%-ban határozták meg. 2012. január 1-je óta a SOx-kibocsátás-ellenőrzési területeken kívüli területeken a tüzelőanyagok kéntartalma nem haladhatja meg a 3,5%-ot, 2020. január 1-jétől ez az érték pedig 0,5% lesz. Ugyanez a követelmény - amely a kénre vonatkozó globális felső határ néven is ismert - nemzetközi szinten is hatályba lép a Nemzetközi Tengerészeti Szervezet 2016 októberében hozott határozata értelmében.

A 2012/33/EU irányelv, majd az (EU) 2015/253 bizottsági végrehajtási határozat célja a tengeri hajózásban használatos tüzelőanyagok égetésből származó kibocsátás jelentős csökkentése volt. Az (EU) 2016/802 irányelv az egyes folyékony tüzelőanyagok kéntartalmának csökkentéséről szóló kodifikált szöveg. Kibocsátáscsökkentési módszer lehet bármely olyan, a hajóba szerelt alkatrész, anyag, eszköz vagy berendezés, vagy egyéb eljárás, alternatív tüzelőanyag vagy megfelelési módszer, amelyet az alacsony kéntartalmú, tengeri hajózásban használatos tüzelőanyagok helyett használnak.

Az alábbi táblázat összefoglalja a tengeri üzemanyagok kéntartalmára vonatkozó legfontosabb határértékeket:

Emissziós határértékek a mezőgazdasági és munkagépeknél

A nagy globális piacokon már bevezették és alkalmazzák azokat az emissziós határértékeket, amelyeknek az újonnan forgalomba hozott mezőgazdasági és egyéb munkagépeknek meg kell felelniük. A szabályozások meghatározzák a kibocsátható nitrogén-oxidok (NOx) és szilárd részecskék (PM) maximális mennyiségét. Ennek következtében a 56 kilowatt feletti dízelmotorral szerelt gépeknél a kipufogógáz-utókezelő-rendszerek, különösen a nitrogén-oxidokat csökkentő technológiák, ma már alapfelszerelésnek számítanak. Ezek a működésük során a kipufogórendszerbe karbamidoldatot (AdBlue) fecskendeznek. A vegyület hő hatására ammóniává alakul, majd az SCR (szelektív katalitikus redukció) katalizátorban a nitrogén-oxidok ártalmatlan nitrogénné és vízzé válnak szét. A mezőgazdasági és egyéb munkagépeknél eddig főként a helyi légszennyező anyagokat korlátozták szigorúan, a szén-dioxid-kibocsátás szabályozása viszont háttérbe szorult.

Dízel üzemanyag összehasonlítás

Fejlett Kéntelenítési Technológiák

A folyékony szénhidrogén üzemanyagok, mint például a benzin, dízel és tengeri üzemanyagok kéntartalmának csökkentése érdekében számos technológia létezik. Az oxidatív kéntelenítés (ODS) környezetbarát és gazdaságos alternatívája a hidrogénezéses kéntelenítésnek (HDS), mivel az oxidált kénvegyületek jelentősen könnyebben elválaszthatók a nehéz fűtőolajoktól.

Ultrahanggal segített oxidatív kéntelenítés (UAOD)

Míg a hidrogén-kénmentesítés (HDS) magasabb beruházási költségeket, magas, akár 400 °C-os reakcióhőmérsékletet és akár 100 atm magas nyomást igényel a reaktorokban, az ultrahanggal segített oxidatív kéntelenítési folyamat (UAOD) sokkal kényelmesebb, hatékonyabb és zöldebb. Az UAOD nagymértékben növeli a katalitikus kéneltávolítás reakcióképességét, ugyanakkor alacsonyabb üzemeltetési költségeket, nagyobb biztonságot és környezetvédelmet kínál.

Az ipari ultrahangos áramlási reaktorrendszerek növelik a kéntelenítési sebességet a rendkívül hatékony diszperzió és ezáltal a jobb reakciókinetika miatt. Ultrahangos (akusztikus) kavitáció növeli a reakciósebességet és a tömegátadást a szélsőséges körülmények között, amelyeket a kavitációs forró pontokon belül érnek el. A kavitációs buborék implóziója során nagyon magas, kb. 5 000 K hőmérséklet, nagyon gyors hűtési sebesség, kb. 2 000 atm nyomás és ennek megfelelően extrém hőmérséklet- és nyomáskülönbségek érik el lokálisan. A kavitációs buborék implóziója akár 280 m/s sebességű folyékony fúvókákat is eredményez, ami nagyon nagy nyíróerőket hoz létre.

Míg a merkaptánok, tioéterek, szulfidok és diszulfidok eltávolíthatók a hagyományos HDS eljárással, a tiofének, benzotiofének (BT), dibenzotiofének (DBT) és 4,6-dimetil-dibenzotiofének (4,6-DMDBT) eltávolításához kifinomultabb módszerre van szükség. Az ultrahangos oxidatív kéntelenítés rendkívül hatékony, ha még alig eltávolítható kén tűzálló vegyületek (pl. 4,6-dimetil-dibenzotiofén és más alkil-szubsztituált tiofénszármazékok) eltávolítására kerül sor.

Kutatások szerint (Ebrahimi et al., 2018) a kéntelenítési hatékonyság elérheti a 98,25%-ot Hielscher szonoreaktor segítségével. Shayegan et al. (2013) kimutatta, hogy az oxidatív kéntelenítés során a reakciósebesség-állandók jelentősen növelhetők fémionok katalizátorként történő hozzáadásával és szonikálással. Az ultrahang energia csökkentheti a reakció aktiválási energiáját.

Üzemanyagtank méret - Smart Forfour 454

Az oxidatív deszuphurizációs lépés után az extrahált kénvegyületeket fizikai módszerekkel, pl. nem elegyedő poláris oldószer alkalmazásával, majd gravitációs, adszorpciós vagy centrifugális szétválasztással választják szét. A kénkivonási folyamat kulcsfontosságú lépés a kéntelenítés során, amelynek célja a kéntelenített gázolaj teljes mennyiségének visszanyerése. A metanolt oldószerként használó folyékony-folyadék extrakció használata egyszerű extrakciós folyamat, de a nagy hatékonyság biztosítása érdekében elengedhetetlen a nem elegyedő fázisok hatékony keverése. Csak akkor, ha a fázisok között maximális interfész és ezt követően maximális tömegátadás történik, nagy extrakciós sebesség érhető el.

Prajapati et al. (2018) is leírja a Hielscher ultrahangos reaktor előnyeit az UAOD-hez, kiemelve, hogy az UAOD a hagyományos hidrogénezés életképes alternatív technológiájává vált. Optimalizált feltételek mellett a kőolajtermék-alapanyagokban lévő modellvegyületek esetében akár 99%-os kéneltávolítást is elértek H₂O₂: ecetsav: kén 64: 300: 1 mólarány alkalmazásával, 9 perces ultrahangos kezelés után 90 °C-on, majd metanolos extrakcióval. Akbari et al. (2014) is megerősítette az ultrahang hatását a katalizátor tulajdonságaira, aktivitására és stabilitására, elérve több mint 98%-os DBT átalakítást ultrahanggal segített kéntelenítéssel.

Adalékanyagok a Dízel üzemanyagban

Sokan pontosan azért adnak adalékanyagokat az üzemanyaghoz, hogy javítsák a dízel minőségét és meghosszabbítsák a motor élettartamát. Tekintsük át, milyen adalékanyagok találhatóak meg a dízel üzemanyagokban:

• Égésmódosítók: Ide tartoznak a füst-, korom-, illetve az üledékgátló anyagok, melyek meggyorsítják a korom elégését.
• Mosóadalékok (detergensek): Ezek feloldják a lerakódásokat, különösen a befecskendezőkben. A csapos vagy furatos befecskendezők eltömődése egy folyamat eredménye, mely általában az első 2000-6000 km megtétele után következik be az új vagy megtisztított motorban, ha az üzemanyag nem tartalmaz detergens adalékot. A lerakódások megakadályozzák a hozamszabályozó szelep optimális működését, melynek kiemelkedő szerepe van indításkor a nyomás gyors felépülésében, valamint megakadályozza a túlnyomás létrejöttét a hengerben. A túlnyomás nagyobb károsanyag-kibocsátással, magasabb üzemanyag-fogyasztással és zajos motorüzemmel jár. Az eltömődést a levegő áramlás csökkenésével mérik, melyet a befecskendezőkben lévő lerakódás okoz. Egy teszt során adalékolatlan üzemanyagot használó flottánál a MaxPower adalékot tartalmazó üzemanyaggal való tankolás után 5 000, 10 000 és 20 000 km után ellenőrizték a lerakódás mértékét, mely indirekt módon a teljesítmény csökkenéséből állapítható meg.
• Kopásgátló adalékok: Ezek a nevéhez illően a hatékonyabb kenést teszik lehetővé. Használatukkal csökkenteni lehet a motor alkatrészeinek kopását, valamint az üzemanyag-fogyasztást is.
• Antigél (dermedéspont-csökkentők): Az üzemanyag alacsony hőmérsékleten lévő jellemzőit javítják, meggátolják besűrűsödését, és megakadályozzák az üzemanyagszűrő és -vezeték eltömődését.
• Habzásgátló adalékok: A MaxPower DIESEL AO adalékkal ellátott üzemanyag használatával elkerülhető a tankolásokkor fellépő, habzásból adódó túlfolyás.

Látható, hogy milyen sok területen hasznosak a dízel üzemanyaghoz adott adalékanyagok. Használatukkal javítani lehet a motor kopásán, valamint hatékonyabban lehet tisztán tartani a rendszert is.

Fenntartható Dízel Megoldások és Alternatív üzemanyagok

A jövőben az üzemanyag-technológia további fejlődésével még nagyobb javulás várható a kibocsátások terén. Már elérhetőek olyan új üzemanyagtípusok, amelyek jelentősen csökkentik a környezeti terhelést.

Megújuló dízel (HVO) és biodízel (B100)

A HVO (Hydrotreated Vegetable Oil), vagyis hidrogénezett növényi olaj, más néven Renewable Diesel, már elérhető a piacon, és akár 90%-kal is képes csökkenteni a CO₂-kibocsátást. A HVO üzemanyag különféle keverékekben elérhető, tiszta formában (100%-os koncentrációban) és fosszilis dízellel keverve is használható. A Neste MY Renewable Diesel egy HVO100 termék, amely a HVO legtisztább formáját jelenti. A NEXBTL finomítási technológia révén a Neste kiváló minőségű, megújuló termékeket állít elő 100%-ban megújuló alapanyagokból. Ez az üzemanyag kémiai összetételében hasonló a fosszilis dízelhez, motor módosítás nélkül használható, és keverhető más dízel üzemanyagokkal is. Használatával az üvegházhatású gázok kibocsátása akár 90%-kal is csökkenthető, emellett segíthet csökkenteni a helyi kipufogógáz-kibocsátást, ami előnyös a helyi levegőminőség és a motorok számára, különösen a régebbi motorokra érvényes.

A B100, vagyis a 100%-os biodízel, természetes, megújuló erőforrásokból, például repcéből (RME: repce-metil-észter) vagy újrahasznosított növényi olajokból (UCO - Used Cooking Oils) előállított dízelüzemanyag. A hagyományos (fosszilis) dízelhez képest a B100 RME felhasználásával történő előállítása akár 60%-kal is csökkentheti a CO₂-kibocsátást. Ezek az üzemanyagok maradék- és hulladékanyagokból készülnek hidrogénezési eljárással, és szükség szerint keverhetők a hagyományos dízellel.

A Jövő Mezőgazdasági Gépei: Hidrogén és Elektromos Meghajtás

Még sokáig a dízelmotorok lesznek a meghatározók a mezőgazdasági gépekben, de a szintetikus üzemanyagok is egyre fontosabb szerepet kaphatnak a jövőben. Mellettük a hidrogénnel működő belsőégésű motorok, valamint az elektromos meghajtás szintén egyre több eszközben jelenhetnek meg. A tavaly gyártott több mint kétmillió traktor és mezőgazdasági jármű kilencven százalékába dízelmotor került, ami mutatja a szektorban közkedvelt hajtáslánc egyeduralmát. Az előrejelzések szerint még 2035-ben is a földeken dolgozó tíz gép közül kilenc dízel lesz. A Bosch elkötelezett a kipufogógáz-kezeléshez szükséges befecskendező és karbamid-adagoló technológiák fejlesztése és gyártása mellett, és bemutatta, hogy szintetikus üzemanyagok alkalmazásával jelentősen csökkenthető a belsőégésű erőforrások CO₂-kibocsátása drasztikus átalakítás nélkül.

Középtávon a hidrogénnel működő belsőégésű erőforrások is megoldást jelenthetnek, hiszen jelentős előrelépést kínálnak a környezetbarát üzemeltetésben, különösen, ha a hajtáshoz szükséges hidrogént megújuló energiával állítják elő. A Bosch szívócső- és közvetlen befecskendezéses rendszereken is dolgozik, a technológia mintegy 80 százaléka átvihető a hagyományos erőforrásokból. A hidrogénmeghajtást világszerte már több mint 100 fejlesztési projektben tesztelik szántóföldi körülmények között. A mezőgazdasági járműveket alacsony sebesség mellett nagy terheléssel üzemeltetik, és pontosan itt tudnak kiemelkedni a hidrogénmotorok, amelyek hatékonyak és robusztusak. A Bosch technológiával felszerelt hidrogénmotorok várhatóan még idén piacra kerülhetnek.

Az elektromos megoldások terén a mezőgazdasági gépek villamosítása már nem elméleti lehetőség, hanem kézzelfogható technológia. A Bosch Rexroth AG rendszerszintű megoldásokat kínál motorok, inverterek, fedélzeti töltők, DC/DC konverterek, szoftverek és kiegészítők terén. Az eLION elektromos portfólióval a Bosch Rexroth átfogó választékot kínál a mezőgazdasági gépekhez. A Bosch Engineering egy új, nagy teljesítményű elektromos hajtáslánc-rendszert mutatott be, amely tisztán akkumulátoros kis- és közepes méretű gépekben, vagy hibridként - dízelmotorral kombinálva - nagy mezőgazdasági gépekben is használható. A segédrendszerek elektromos hajtásláncai mellett a Bosch nagyfeszültségű mechatronikus alrendszereket is kínál elektromos haszongépjárművekhez és terepjárókhoz.

A Bosch Digital Fuel Twin (DFT) riport és elszámolási rendszer segítségével követhető a flottán belül az egyes járművek üzemanyag-felhasználása, így pontosan számszerűsíthető, hogy a megújuló szintetikus üzemanyagok milyen mértékben csökkentik a szén-dioxid-kibocsátást. A rendszer adatai alapján a szolgáltatók tanúsítványokat állíthatnak ki, amelyek rögzítik a járműveikben felhasznált fosszilis és megújuló üzemanyagok arányát.

tags: #dizel #kentartalom #novelo #információ

• A KRESZ modernizációjának nemzetközi háttere
• Vezeték nélküli töltés autóban – Xiaomi teszt
• tudnivalók a Dacia Duster váltókar rögzítéséről
• Motoros előregurulás szabályai
• Használt Lada Samara vélemények