Bugün öğrendim ki: Dizel yakıt 1892'de icat edildi ve mucidi Rudolf Diesel, 1900 Paris Sergisi'nde yer fıstığı yağıyla çalışan motorunu sergiledi.
Dizel motorlarda kullanılan sıvı yakıt
"Gaz yağı" buraya yönlendirir. Diğer yakıt yağı sınıfları olan gaz yağı için bkz. Yakıt yağı.
"Dizel yakıtı" buraya yönlendirir. Dizel motorlar için kullanılan yağlama yağı ile karıştırılmamalıdır.
Dizel yakıtı, diğer adlarıyla dizel yağı, yakıt yağı (tarihsel olarak) veya kısaca dizel, yakıt ateşlemesinin giriş havasının sıkıştırılması ve ardından kıvılcımsız yakıt enjeksiyonu sonucu gerçekleştiği bir içten yanmalı motor türü olan dizel motorlarda kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmış herhangi bir sıvı yakıttır. Bu nedenle, dizel yakıtın iyi sıkıştırma ateşleme özelliklerine sahip olması gerekir.
En yaygın dizel yakıt türü, petrol yakıt yağının belirli bir fraksiyonel damıtığıdır, ancak biyodizel, biyokütleden sıvıya (BTL) veya gazdan sıvıya (GTL) dizel gibi petrolden elde edilmeyen alternatifler giderek daha fazla geliştirilmekte ve benimsenmektedir. Bu türleri ayırt etmek için, petrolden elde edilen dizele bazı akademik çevrelerde bazen petrodizel denir.[1] Dizel, petrol rafinerilerinin yüksek hacimli bir ürünüdür.[2]
Birçok ülkede dizel yakıt standartlaştırılmıştır. Örneğin Avrupa Birliği'nde dizel yakıt standardı EN 590'dır. Ultra düşük kükürtlü dizel (ULSD), kükürt içeriği önemli ölçüde düşürülmüş bir dizel yakıtıdır. 2016 yılı itibarıyla, Birleşik Krallık, kıta Avrupası ve Kuzey Amerika'da bulunan petrol bazlı dizel yakıtların neredeyse tamamı ULSD türündedir. Dizel yakıt standartlaştırılmadan önce, çoğu dizel motor tipik olarak ucuz yakıt yağları ile çalışıyordu. Bu yakıt yağları hala deniz taşıtı dizel motorlarında kullanılmaktadır. Dizel motorlar için özel olarak tasarlanmasına rağmen, dizel yakıt Akroyd motoru, Stirling motoru veya buharlı makineler için kazanlar gibi dizel olmayan birkaç motor için yakıt olarak da kullanılabilir. Dizel genellikle ağır kamyonlarda kullanılır. Ancak, özellikle eski motorlardan çıkan dizel egzozu sağlık sorunlarına yol açabilir.[3][4]
İsimler
Dizel yakıtın birçok konuşma dilinde adı vardır; en yaygın olarak sadece dizel olarak adlandırılır. Birleşik Krallık'ta, karayolu kullanımına yönelik dizel yakıta genellikle dizel veya bazen, kırmızı dizel olarak bilinen tanımlayıcı bir boya içeren, indirimli vergi uygulanan sadece tarımsal kullanıma yönelik bir üründen ayırt edilmesi gerekiyorsa beyaz dizel denir. Beyaz dizel için resmi terim, dizel motorlu yol aracı anlamına gelen DERV'dir.[5] Avustralya'da dizel yakıt aynı zamanda damıtık (distillate) olarak da bilinir[6] (farklı bir motor yakıtını ifade eden eski anlamdaki "damıtık" ile karıştırılmamalıdır) ve Endonezya ile Orta Doğu'nun çoğunda, ülkenin ulusal petrol şirketi Pertamina'nın ticari markası olan Solar olarak bilinir. Gaz yağı (Fransızca: gazole) terimi bazen dizel yakıtı ifade etmek için de kullanılır.
Tarihçe
Kökenler
Dizel yakıt, Alman bilim insanı ve mucit Rudolf Diesel'in 1892 civarında icat ettiği sıkıştırmalı ateşlemeli motoru için yaptığı deneylerden kaynaklanmıştır. Başlangıçta Diesel, belirli bir yakıt türü kullanmayı düşünmedi. Bunun yerine, rasyonel ısı motorunun çalışma prensibinin herhangi bir madde halindeki herhangi bir yakıtla çalışacağını iddia etti.[7] İlk dizel motor prototipi ve ilk işlevsel dizel motor sadece sıvı yakıtlar için tasarlanmıştı.[8]
Diesel ilk başta Pechelbronn'dan gelen ham petrolü test etti, ancak ham petrol çok viskoz olduğu için kısa sürede bunu benzin ve gaz yağı ile değiştirdi[9] ve dizel motor için ana test yakıtı gaz yağı (parafin) oldu.[10] Diesel, dizel motor yakıtı olarak da iyi çalışan çeşitli kaynaklardan lamba yağı türlerinin yanı sıra benzin ve ligroin türleri ile denemeler yaptı. Daha sonra Diesel, sonunda aynı şekilde çalışan kömür katranı kreozotu,[11] parafin yağı, ham petrol, benzin ve yakıt yağını test etti.[12] İskoçya ve Fransa'da, diğer yakıtlar çok pahalı olduğu için ilk 1898 üretim dizel motorları için yakıt olarak şeyl yağı kullanıldı.[13] 1900 yılında, Fransız Otto şirketi, 1900 Paris Fuarı'nda[14] ve 1911 Paris Dünya Fuarı'nda sergilenen[15] ham petrol kullanımı için bir dizel motor inşa etti. Motor aslında ham petrol yerine yer fıstığı yağı ile çalışıyordu ve yer fıstığı yağı ile çalıştırmak için hiçbir değişiklik yapılması gerekmedi.[14]
İlk dizel motor testleri sırasında, Diesel yakıt olarak aydınlatma gazı da kullandı ve hem pilot enjeksiyonlu hem de pilot enjeksiyonsuz işlevsel tasarımlar yapmayı başardı.[16] Diesel'e göre, 1890'ların sonlarında ne kömür tozu üreten bir endüstri vardı ne de ince, yüksek kaliteli kömür tozu ticari olarak mevcuttu. Dizel motorun asla kömür tozu motoru olarak tasarlanmamasının veya planlanmamasının nedeni budur.[17] Diesel sadece Aralık 1899'da, harici karışım oluşumu ve sıvı yakıt pilot enjeksiyonu kullanan bir kömür tozu prototipini test etti.[18] Bu motorun işlevsel olduğu kanıtlandı, ancak kömür tozu birikmesi nedeniyle birkaç dakika sonra piston segmanı arızası yaşadı.[19]
20. yüzyıldan itibaren
Dizel yakıt standartlaştırılmadan önce, dizel motorlar tipik olarak ucuz yakıt yağları ile çalışıyordu. Amerika Birleşik Devletleri'nde bunlar petrolden damıtılırken, Avrupa'da kömür katranı kreozot yağı kullanılıyordu. Bazı dizel motorlar, o zamanlar vergilendirilmedikleri için daha ucuz olan benzin, gaz yağı, kolza yağı veya yağlama yağı gibi yakıt karışımlarıyla çalışıyordu.[20] 1930'larda Mercedes-Benz OM 138 gibi motorlu taşıt dizel motorlarının piyasaya sürülmesi, uygun ateşleme özelliklerine sahip daha kaliteli yakıtlara ihtiyaç duyulduğu anlamına geliyordu. Başlangıçta motorlu taşıt dizel yakıt kalitesinde hiçbir iyileştirme yapılmadı. İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra, ilk modern yüksek kaliteli dizel yakıtlar standartlaştırıldı. Bu standartlar örneğin DIN 51601, VTL 9140–001 ve NATO F 54 standartlarıydı.[21] 1993 yılında DIN 51601, o zamandan beri Avrupa Birliği'nde kullanılan yeni EN 590 standardı ile kullanımdan kaldırıldı. 1970'lerdeki enerji krizi nedeniyle artan yakıt maliyetleri nedeniyle dizel tahrikinin yaygınlaştığı deniz taşıtlarında, konvansiyonel motorlu taşıt dizel yakıtı yerine hala ucuz ağır yakıt yağları kullanılmaktadır. Bu ağır yakıt yağları (genellikle Bunker C olarak adlandırılır) dizel ve buharla çalışan gemilerde kullanılabilir.[22]
Türler
Dizel yakıt, en yaygını petrol olmak üzere çeşitli kaynaklardan üretilir. Diğer kaynaklar arasında biyokütle, hayvansal yağ, biyogaz, doğal gaz ve kömür sıvılaştırma bulunur.
Petrol dizeli
Petrol dizeli en yaygın dizel yakıt türüdür. Ham petrolün atmosferik basınçta 200 ile 350 °C (392 ve 662 °F) arasında fraksiyonel damıtılmasıyla üretilir ve molekül başına tipik olarak 9 ile 25 karbon atomu içeren karbon zincirlerinin bir karışımı ile sonuçlanır.[23] Bu fraksiyon hidrodesülfürizasyona tabi tutulur.
Genellikle bu tür "doğrudan damıtılmış" dizel, arz ve kalite açısından yetersizdir, bu nedenle diğer dizel yakıt kaynakları karıştırılır. Ek dizel yakıtın bir ana kaynağı, visbreaking ve koklaştırma kullanılarak daha ağır fraksiyonların parçalanmasıyla elde edilir. Bu teknoloji daha az yararlı fraksiyonları dönüştürür, ancak ürün, istenen doymuş hidrokarbonları elde etmek için hidrojenasyon gerektiren olefinler (alkenler) içerir. Dizel yakıta katkıda bulunan bir diğer rafineri akışı hidrokrakingdir. Son olarak, viskozitesini değiştirmek için gaz yağı eklenir.[24]
Sentetik dizel
Sentetik dizel birçok karbonlu öncüden üretilebilir ancak doğal gaz en önemlisidir. Hammaddeler, Fischer-Tropsch işlemi ile sentetik dizele dönüştürülen sentez gazına dönüştürülür.[25] Bu şekilde üretilen sentetik dizel genellikle düşük kükürt ve aromatik içeriğine sahip esas olarak parafinlerdir. Bu malzeme genellikle yukarıda belirtilen petrolden elde edilen dizele karıştırılır.[24]
Biyodizel
Biyodizel, esas olarak yağ asidi metil esterleri (FAME) oluşturmak için metanol ile transesterifiye edilen bitkisel yağ veya hayvansal yağlardan (biyolipidler) elde edilir. Avrupa'da en yaygın olanı kolza yağı (kolza metil esteri, RME) ve ABD'de soya fasulyesi yağı (soya metil esteri, SME) olmak üzere birçok yağ türünden üretilebilir. Metanol ayrıca transesterifikasyon işlemi için etanolden de değiştirilebilir, bu da etil esterlerin üretimi ile sonuçlanır. Transesterifikasyon işlemleri, bitkisel yağı ve metanolü biyodizele ve metanol izleriyle birlikte yakıttan uzaklaştırılması gereken istenmeyen yan ürünler olan gliserin ve suya dönüştürmek için sodyum veya potasyum hidroksit gibi katalizörler kullanır. Biyodizel, üreticinin böyle bir kullanıma izin verdiği motorlarda saf (B100) olarak kullanılabilir, ancak daha sıklıkla dizel ile bir karışım olarak, XX'in yüzde olarak biyodizel içeriği olduğu BXX şeklinde kullanılır.[26][27]
Yakıt olarak kullanılan FAME, DIN EN 14214[28] ve ASTM D6751 standartlarında belirtilmiştir.[29]
Depolama ve katkı maddeleri
ABD'de dizelin, tipik olarak mavi kaplarda tutulan gaz yağı ve tipik olarak kırmızı kaplarda tutulan benzinden ayırt edilmesi için sarı bir kapta saklanması önerilir.[30] Birleşik Krallık'ta dizel, sırasıyla yeşil ve kırmızı kaplarda saklanan kurşunsuz veya kurşunlu benzinden ayırt edilmesi için normalde siyah bir kapta saklanır.[31]
Etilen-vinil asetat (EVA), dizele "soğuk akış iyileştirici" olarak eklenir. 50–500 ppm EVA, yakıt filtrelerini tıkayabilen mumların kristalleşmesini engeller. Köpük önleyici maddeler (silikonlar), antioksidanlar (örneğin bütillenmiş hidroksitoluen) ve metal deaktive edici maddeler diğer katkı maddeleridir. Kullanımları, dizel yakıtların özel bileşimi ve depolama planları tarafından belirlenir. Her biri 5–50 ppm seviyesinde eklenir.[24]
Standartlar
Dizel motor çok yakıtlı bir motordur ve çok çeşitli yakıtlarla çalışabilir. Ancak, 1930'larda arabalar ve kamyonlar için yüksek performanslı, yüksek hızlı dizel motorların geliştirilmesi, bu tür motorlar için özel olarak tasarlanmış uygun bir yakıta ihtiyaç duyulduğu anlamına geliyordu: dizel yakıtı. Tutarlı kaliteyi sağlamak için dizel yakıt standartlaştırılmıştır; ilk standartlar İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra getirilmiştir.[21] Tipik olarak, bir standart; setan sayısı, yoğunluk, parlama noktası, kükürt içeriği veya biyodizel içeriği gibi yakıtın belirli özelliklerini tanımlar. Dizel yakıt standartları şunları içerir:
Dizel yakıt
EN 590 (Avrupa Birliği)
ASTM D975 (Amerika Birleşik Devletleri)
GOST R 52368 (Rusya; EN 590'a eşdeğer)
NATO F 54 (NATO; EN 590'a eşdeğer)
DIN 51601 (Batı Almanya; kullanımdan kaldırıldı)
Biyodizel yakıt
EN 14214 (Avrupa Birliği)
ASTM D6751 (Amerika Birleşik Devletleri)
CAN/CGSB-3.524 (Kanada)
Ölçümler ve fiyatlandırma
Setan sayısı
Dizel yakıt kalitesinin temel ölçüsü setan sayısıdır. Setan sayısı, bir dizel yakıtın ateşleme gecikmesinin bir ölçüsüdür.[32] Daha yüksek bir setan sayısı, yakıtın sıcak basınçlı havaya püskürtüldüğünde daha kolay ateşlendiğini gösterir.[32] Avrupa (EN 590 standardı) yol dizesi, minimum 51 setan sayısına sahiptir. Bazı pazarlarda ek temizlik maddeleri ve bazı sentetik içeriklere sahip, normalde "premium" dizel yakıtlar olan daha yüksek setan sayılı yakıtlar mevcuttur.
Yakıt değeri ve fiyatı
Dizel yakıt kütlesinin yaklaşık %86,1'i karbondur ve yakıldığında, benzinin 43,2 MJ/kg değerine karşılık 43,1 MJ/kg net ısıtma değeri sunar. Daha yüksek yoğunluk nedeniyle, dizel yakıt daha yüksek hacimsel enerji yoğunluğu sunar: EN 590 dizel yakıtın yoğunluğu 15 °C'de (59 °F) 0,820 ila 0,845 kg/L (6,84 ila 7,05 lb/ABD galonu) olarak tanımlanmıştır, bu da 15 °C'de EN 228 benzininin 0,720–0,775 kg/L (6,01–6,47 lb/ABD galonu) değerinden yaklaşık %9,0–13,9 daha fazladır; hacimsel yakıt fiyatları karşılaştırılırken bu dikkate alınmalıdır. Dizelden kaynaklanan CO2 emisyonları 73,25 g/MJ'dir, bu da benzinin 73,38 g/MJ değerinden biraz daha düşüktür.[33]
Dizel yakıtın petrolden rafine edilmesi genellikle benzinden daha kolaydır. Kükürdü gidermek için ek rafine gereklidir, bu da bazen daha yüksek bir maliyete katkıda bulunur. Amerika Birleşik Devletleri'nin birçok yerinde ve Birleşik Krallık ve Avustralya genelinde,[34] dizel yakıt galon veya litre başına benzinden daha yüksek fiyatlandırılabilir.[35][36] Daha yüksek fiyatlı dizelin nedenleri arasında Meksika Körfezi'ndeki bazı rafinerilerin kapatılması, toplu rafineri kapasitesinin benzin üretimine yönlendirilmesi ve yakın zamanda altyapısal komplikasyonlara neden olan ultra düşük kükürtlü dizele (ULSD) geçiş yer almaktadır.[37] İsveç'te, MK-1 (1. sınıf çevresel dizel) olarak adlandırılan bir dizel yakıt da satılmaktadır. Bu, %5'lik bir sınıra sahip, daha düşük aromatik içeriğine sahip bir ULSD'dir.[38] Bu yakıtın üretimi normal ULSD'den biraz daha pahalıdır. Almanya'da dizel yakıt üzerindeki yakıt vergisi, benzin yakıt vergisinden yaklaşık %28 daha düşüktür.
Vergilendirme
Dizel yakıt, merkezi ısıtmada kullanılan kalorifer yakıtına benzer. Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da, dizel yakıt üzerindeki vergiler, yakıt vergisi nedeniyle kalorifer yakıtından daha yüksektir ve bu bölgelerde kalorifer yakıtı, vergi dolandırıcılığını önlemek ve tespit etmek için yakıt boyaları ve izleyici kimyasallarla işaretlenir. "Vergisiz" dizel (bazen kırmızı boyası nedeniyle "arazi dizesi" veya "kırmızı dizel" olarak adlandırılır), öncelikle traktörler, eğlence ve hizmet araçları veya halka açık yolları kullanmayan diğer ticari olmayan araçlar için yakıt gibi tarımsal uygulamalarda kullanılmak üzere bazı ülkelerde mevcuttur. Bu yakıt, bazı ülkelerde (örneğin ABD) yol kullanımı için sınırları aşan kükürt seviyelerine sahip olabilir.
Bu vergisiz dizel, tanımlama için kırmızıya boyanır[39] ve bu vergisiz dizel yakıtın tipik olarak vergilendirilen bir amaç için (sürüş kullanımı gibi) kullanılması para cezasına çarptırılabilir (örneğin ABD'de 10.000 ABD Doları). Birleşik Krallık, Belçika ve Hollanda'da kırmızı dizel (veya gaz yağı) olarak bilinir ve ayrıca tarım araçlarında, ev ısıtma tanklarında, gıda ve ilaç gibi bozulabilir maddeleri içeren kamyonet/kamyonlardaki soğutma ünitelerinde ve deniz taşıtlarında kullanılır. Dizel yakıt veya işaretli gaz yağı, İrlanda Cumhuriyeti ve Norveç'te yeşile boyanır. "Dizel motorlu yol aracı" (DERV) terimi, İngiltere'de işaretsiz yol dizel yakıtının eş anlamlısı olarak kullanılır. Hindistan'da dizel yakıt üzerindeki vergiler benzinden daha düşüktür, çünkü ülke genelindeki tahıl ve diğer temel emtiaların nakliyesinin çoğu dizel ile çalışır.
ABD'de biyodizel üzerindeki vergiler eyaletler arasında farklılık gösterir. Bazı eyaletlerin (örneğin Teksas) biyodizel üzerinde vergisi yoktur ve biyodizel karışımlarında karışımdaki biyodizel miktarına eşdeğer indirimli bir vergi vardır, böylece B20 yakıtı saf petrodizelinden %20 daha az vergilendirilir.[40] Kuzey Carolina gibi diğer eyaletler, biyodizeli (herhangi bir karışım konfigürasyonunda) petrodizel ile aynı şekilde vergilendirir, ancak tüm biyoyakıt üreticilerine ve kullanıcılarına yeni teşvikler getirmişlerdir.[41]
Kullanım Alanları
Dizel yakıt çoğunlukla yüksek hızlı dizel motorlarda, özellikle motorlu taşıt (örneğin araba, kamyon) dizel motorlarında kullanılır, ancak tüm dizel motorlar dizel yakıtla çalışmaz. Örneğin, büyük iki zamanlı deniz taşıtı motorları tipik olarak dizel yakıt yerine ağır yakıt yağları kullanır[22] ve MAN M-System motorları gibi belirli dizel motor türleri, 86 RON'a kadar vuruntu direncine sahip benzinle çalışacak şekilde tasarlanmıştır.[42] Diğer taraftan, gaz türbini ve diğer bazı içten yanmalı motor türleri ve dıştan yanmalı motorlar da dizel yakıt alacak şekilde tasarlanabilir.
Dizel yakıtın viskozite gereksinimi genellikle 40 °C'de (104 °F) belirtilir.[32] Dizel yakıtın soğuk iklimlerdeki bir dezavantajı, viskozitesinin sıcaklık düştükçe artması ve yakıt sistemlerinde akamayan bir jele dönüşmesidir (bkz. Sıkıştırma Ateşlemesi – Jelleşme). Özel düşük sıcaklıklı dizel, daha düşük sıcaklıklarda sıvı kalmasını sağlamak için katkı maddeleri içerir.
Karayolu araçları
1920'lerden 1950'lere kadar genellikle otto motorlu olan kamyonlar ve otobüsler artık neredeyse tamamen dizel motorludur. Ateşleme özellikleri nedeniyle, dizel yakıt bu araçlarda yaygın olarak kullanılır. Dizel yakıt otto motorları için çok uygun olmadığından, genellikle otto veya otto türevi motorlar kullanan binek otomobiller tipik olarak dizel yakıt yerine benzinle çalışır. Ancak, özellikle Avrupa ve Hindistan'da, birçok binek otomobil daha iyi motor verimliliği[43] nedeniyle dizel motorlara sahiptir ve bu nedenle normal dizel yakıtla çalışır.
Demiryolu
Dizel, 20. yüzyılın ikinci yarısında buharlı araçlar için kömür ve yakıt yağının yerini aldı ve şimdi neredeyse tamamen kendinden tahrikli demiryolu araçlarının (lokomotifler ve vagonlar) içten yanmalı motorları için kullanılmaktadır.[44][45]
Hava taşıtları
Genel olarak, dizel motorlar uçaklar ve helikopterler için çok uygun değildir. Bunun nedeni dizel motorun nispeten düşük güç-kütle oranıdır, yani dizel motorlar genellikle oldukça ağırdır, bu da uçaklarda bir dezavantajdır. Bu nedenle, uçaklarda dizel yakıt kullanmaya çok az ihtiyaç vardır ve dizel yakıt ticari olarak havacılık yakıtı olarak kullanılmaz. Bunun yerine benzin (Avgas) ve jet yakıtı (örneğin Jet A-1) kullanılır. Ancak, özellikle 1920'lerde ve 1930'larda, birçok seri üretim uçak dizel motoru yakıt yağlarıyla çalışıyordu, çünkü birkaç avantajları vardı: yakıt tüketimleri düşüktü, güvenilirdiler, yangın çıkarmaya meyilli değillerdi ve minimum bakım gerektiriyorlardı. 1930'larda benzin doğrudan enjeksiyonunun piyasaya sürülmesi bu avantajların önüne geçti ve uçak dizel motorları hızla kullanımdan kalktı.[46] Dizel motorların güç-kütle oranlarındaki iyileşmelerle birlikte, 21. yüzyılın başlarından bu yana birkaç karayolu dizel motoru uçak kullanımı için dönüştürülmüş ve sertifikalandırılmıştır. Bu motorlar tipik olarak Jet A-1 uçak yakıtı ile çalışır (ancak dizel yakıtla da çalışabilirler). Jet A-1, dizel yakıta benzer ateşleme özelliklerine sahiptir ve bu nedenle belirli (ancak hepsi değil) dizel motorlar için uygundur.[47]
Askeri araçlar
İkinci Dünya Savaşı'na kadar, yüksek motor performansı gerektiren birkaç askeri araç (zırhlı savaş araçları, örneğin M26 Pershing veya Panther tankları) geleneksel otto motorları kullandı ve benzinle çalıştı. İkinci Dünya Savaşı'ndan bu yana, dizel yakıtla çalışabilen dizel motorlu birkaç askeri araç yapıldı. Bunun nedeni, dizel motorların daha yakıt verimli olması ve dizel yakıtın yangın çıkarmaya daha az meyilli olmasıdır.[48] Bu dizel motorlu araçların bazıları (Leopard 1 veya MAN 630 gibi) hala benzinle çalışıyordu ve bazı askeri araçlar hala dizel yakıtla çalışamayan otto motorlarıyla (örneğin Ural-375 veya Unimog 404) yapılıyordu.
Traktörler ve ağır ekipmanlar
Günümüzün traktörleri ve ağır ekipmanları çoğunlukla dizel motorludur. Traktörler arasında sadece daha küçük sınıflar benzinli motorlar da sunabilir. Traktörlerin ve ağır ekipmanların dizelleşmesi Almanya'da İkinci Dünya Savaşı'ndan önce başladı ancak Amerika Birleşik Devletleri'nde bu savaştan sonrasına kadar olağandışıydı. 1950'ler ve 1960'lar boyunca ABD'de de ilerledi. Dizel yakıt, bazı bölgeler elektrikli veya doğal gazla çalışan ekipmanlar kullansa da, petrol ve gaz çıkarma ekipmanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Traktörler ve ağır ekipmanlar 1920'lerden 1940'lara kadar genellikle çok yakıtlıydı ve kıvılcımlı ateşlemeli ve düşük sıkıştırmalı motorlar, akroyd motorları veya dizel motorlarla çalışıyordu. Bu nedenle, dönemin birçok tarım traktörü, herhangi bir zamanda bir bölgede en uygun fiyatlı olanına göre benzin, alkol, gaz yağı ve kalorifer yakıtı veya traktör buharlaştırıcı yağı gibi herhangi bir hafif yakıt yağı derecesini yakabiliyordu. Bu dönemde ABD çiftliklerinde "damıtık" adı genellikle yukarıda belirtilen hafif yakıt yağlarının herhangi birini ifade ederdi. Kıvılcımlı ateşlemeli motorlar damıtık ile o kadar iyi başlamıyordu, bu nedenle tipik olarak soğuk çalıştırma için küçük bir yardımcı benzin deposu kullanılıyordu ve yakıt valfleri birkaç dakika sonra, ısınmadan sonra, damıtığa geçmek için ayarlanıyordu. Buharlaştırıcılar ve radyatör örtüleri gibi motor aksesuarları da ısıyı yakalamak amacıyla kullanılıyordu, çünkü böyle bir motor damıtık ile çalıştırıldığında, hem kendisi hem de soluduğu hava ortam sıcaklığında değil de daha sıcak olduğunda daha iyi çalışıyordu. Özel dizel motorlarla (mekanik yakıt enjeksiyonlu ve sıkıştırmalı ateşlemeli yüksek sıkıştırmalı) dizelleşme, bu tür sistemlerin yerini aldı ve yakılan dizel yakıtın daha verimli kullanılmasını sağladı.
Diğer kullanımlar
Düşük kaliteli dizel yakıt, nitrik asit karışımlarından paladyumun sıvı-sıvı ekstraksiyonu için bir ekstraksiyon maddesi olarak kullanılmıştır.[49] Böyle bir kullanım, kullanılmış nükleer yakıttan gelen PUREX rafinesinden fisyon ürünü paladyumu ayırmanın bir aracı olarak önerilmiştir.[49] Bu solvent ekstraksiyon sisteminde, dizelin hidrokarbonları seyreltici olarak hareket ederken, dialkil sülfitler ekstraktan olarak hareket eder.[49] Bu ekstraksiyon bir solvatasyon mekanizması ile çalışır.[49] Şimdiye kadar, nükleer yakıtın kullanımıyla yaratılan nükleer atıklardan paladyum, rodyum veya rutenyumu geri kazanmak için ne bir pilot tesis ne de tam ölçekli bir tesis inşa edilmiştir.[50]
Dizel yakıt genellikle yağ bazlı çamur sondaj sıvısında ana bileşen olarak kullanılır.[51] Dizel kullanmanın avantajı, düşük maliyeti ve şeyl, tuz ve alçı taşı formasyonları dahil olmak üzere çok çeşitli zorlu tabakaları delme yeteneğidir.[51] Dizel-yağ çamuru tipik olarak %40'a kadar tuzlu su ile karıştırılır.[52] Sağlık, güvenlik ve çevresel kaygılar nedeniyle, dizel-yağ çamuru genellikle bitkisel, mineral veya sentetik gıda sınıfı yağ bazlı sondaj sıvıları ile değiştirilir, ancak dizel-yağ çamuru hala belirli bölgelerde yaygın kullanımdadır.[53]
İkinci Dünya Savaşı sırasında Almanya'da roket motorlarının geliştirilmesi sırasında, J-2 Dizel yakıtı, BMW 109-718 dahil olmak üzere birçok motorda yakıt bileşeni olarak kullanıldı.[54] J-2 dizel yakıtı ayrıca gaz türbini motorları için yakıt olarak da kullanıldı.[54]
Kimyasal analiz
Kimyasal bileşim
Amerika Birleşik Devletleri'nde petrolden elde edilen dizel, yaklaşık %75 doymuş hidrokarbonlar (öncelikle n, izo ve sikloparafinler dahil parafinler) ve %25 aromatik hidrokarbonlardan (naftalinler ve alkilbenzenler dahil) oluşur.[55] Yaygın dizel yakıt için ortalama kimyasal formül C12H23'tür ve yaklaşık C10H20'den C15H28'e kadar değişir.[56]
Kimyasal özellikler
Çoğu dizel yakıt yaygın kış sıcaklıklarında donar, ancak sıcaklıklar büyük ölçüde değişir.[57] Petrodizel tipik olarak -8,1 °C (17,4 °F) civarındaki sıcaklıklarda donarken, biyodizel 2 ila 15 °C (36 ila 59 °F) arasındaki sıcaklıklarda donar.[57] Dizelin viskozitesi, sıcaklık düştükçe gözle görülür şekilde artar ve -19 ila -15 °C (-2 ila 5 °F) arasındaki sıcaklıklarda yakıt sistemlerinde akamayan bir jele dönüşür. Konvansiyonel dizel yakıtlar 149 °C ile 371 °C arasındaki sıcaklıklarda buharlaşır.[32]
Konvansiyonel dizel parlama noktaları 52 ile 96 °C arasında değişir, bu da onu benzinden daha güvenli kılar ve kıvılcımlı ateşlemeli motorlar için uygun hale getirmez.[58] Benzinin aksine, bir dizel yakıtın parlama noktasının motordaki performansıyla veya kendiliğinden ateşleme kalitesiyle hiçbir ilgisi yoktur.[32]
Karbondioksit oluşumu
İyi bir yaklaşım olarak dizelin kimyasal formülü CnH2n'dir. Dizel, farklı moleküllerin bir karışımıdır. Karbon 12 g/mol mol kütlesine ve hidrojen yaklaşık 1 g/mol mol kütlesine sahip olduğundan, EN 590 dizel yakıtındaki ağırlıkça karbon fraksiyonu kabaca 12/14'tür.
Dizel yanma reaksiyonu şöyledir:
2 CnH2n + 3n O2 ⇌ 2n CO2 + 2n H2O
Karbondioksit 2 atom oksijen (16 g/mol) ve 1 atom karbondan (12 g/mol) oluştuğu için 44 g/mol mol kütlesine sahiptir. Yani 12 g karbon 44 g karbondioksit verir.
Dizel, litre başına 838 g yoğunluğa sahiptir.
Her şeyi bir araya getirdiğimizde, 1 litre dizel yakıtın yakılmasıyla üretilen karbondioksit kütlesi şu şekilde hesaplanabilir:
0,838 kg/L * 12/14 * 44/12 = 2,63 kg/L
Bu tahminle elde edilen rakam literatürde bulunan değerlere yakındır.
0,75 kg/L yoğunluğa ve yaklaşık 6'ya 14 karbon-hidrojen atom oranına sahip benzin için, 1 litre benzinin yakılması durumunda tahmin edilen karbon emisyonu değeri şöyledir:[59]
0,75 kg/L * (6*12)/(6*12+14) * 44/12 = 2,3 kg/L
Tehlikeler
Kükürdün çevresel tehlikeleri
Geçmişte dizel yakıt daha yüksek miktarlarda kükürt içeriyordu. Avrupa emisyon standartları ve tercihli vergilendirme, petrol rafinerilerini dizel yakıtlardaki kükürt seviyesini önemli ölçüde düşürmeye zorladı. Avrupa Birliği'nde kükürt içeriği son 20 yılda önemli ölçüde azaldı. Otomotiv dizel yakıtı, Avrupa Birliği'nde EN 590 standardı kapsamındadır. 1990'larda özellikler, Euro 3 spesifikasyonlarının tanıtılmasıyla 21. yüzyılın başlarında 350 ppm sınırına düşürülen maksimum 2000 ppm kükürt içeriğine izin veriyordu. Sınır, 2006 yılına kadar Euro 4'ün tanıtılmasıyla 50 ppm'ye (ULSD, Ultra Düşük Kükürtlü Dizel) düşürüldü. 2009 yılı itibarıyla Avrupa'da yürürlükte olan dizel yakıt standardı, maksimum 10 ppm içeriği ile Euro 5'tir.[60]
Emisyon standardı En son Kükürt içeriği Setan sayısı
N/a 1 Ocak 1994 maks. 2000 ppm min. 49
Euro 2 1 Ocak 1996 maks. 500 ppm min. 49
Euro 3 1 Ocak 2001 maks. 350 ppm min. 51
Euro 4 1 Ocak 2006 maks. 50 ppm min. 51
Euro 5 1 Ocak 2009 maks. 10 ppm min. 51
Amerika Birleşik Devletleri'nde, 2006'dan başlayarak ve 1 Haziran 2010'da zorunlu hale gelerek ULSD'ye geçişle birlikte daha katı emisyon standartları benimsenmiştir (ayrıca bkz. dizel egzozu).
Alg, mikrop ve su kirliliği
Dizel yakıttaki algler hakkında çok fazla tartışma ve yanlış anlama olmuştur. Alglerin yaşaması ve büyümesi için ışığa ihtiyacı vardır. Kapalı bir yakıt deposunda güneş ışığı olmadığı için hiçbir alg hayatta kalamaz, ancak bazı mikroplar hayatta kalabilir ve dizel yakıtla beslenebilir.[61]
Bu mikroplar, yakıt ve suyun arayüzünde yaşayan bir koloni oluşturur. Daha sıcak sıcaklıklarda oldukça hızlı büyürler. Yakıt deposu ısıtıcıları takıldığında soğuk havalarda bile büyüyebilirler. Koloninin parçaları kopabilir ve yakıt hatlarını ve yakıt filtrelerini tıkayabilir.[62]
Yakıttaki su, bir yakıt enjeksiyon pompasına zarar verebilir. Bazı dizel yakıt filtreleri de suyu tutar. Dizel yakıttaki su kirliliği, yakıt deposundayken donmaya yol açabilir. Yakıtı doyuran donan su bazen yakıt enjektör pompasını tıkar.[63] Yakıt deposunun içindeki su donmaya başladığında, jelleşmenin meydana gelmesi daha olasıdır. Yakıt jelleştiğinde, sıcaklık yükselene ve yakıt sıvı hale dönene kadar etkili değildir.
Yol tehlikesi
Dizel, benzinden daha az yanıcıdır. Ancak, yavaş buharlaştığı için, yola dökülen herhangi bir döküntü araçlar için kayma tehlikesi oluşturabilir.[64] Hafif fraksiyonlar buharlaştıktan sonra, yolda lastik tutuşunu ve çekişi azaltan ve araçların savrulmasına neden olabilen yağlı bir tabaka kalır. Çekiş kaybı, siyah buz üzerinde karşılaşılan duruma benzer, bu da özellikle döner kavşaklarda motosiklet ve bisiklet gibi iki tekerlekli araçlar için tehlikeli durumlara neden olur.