Μέτρηση και αξιολόγηση ιδιοτήτων μέσων κλασμάτων πετρελαίου - Αργύρης, Παναγιώτης - Αλέξανδρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίμων και Λιπαντικών, 2015)
Ο σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας, ήταν η μέτρηση και αξιολόγηση των ιδιοτήτων των μέσων κλασμάτων του πετρελαίου που αφορούν σε κύριο βαθμό στο καύσιμο ντήζελ. Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του ντήζελ συσχετίζονται μεταξύ τους με ποικίλους τρόπους. Η βασική πηγή διαμόρφωσης των ιδιοτήτων του ντήζελ, προέρχεται αποκλειστικά από τη χημική του σύσταση. Το ντήζελ είναι ένα καύσιμο που περιέχει ένα μεγάλο πλήθος υδρογονανθράκων μεταξύ των οποίων παραφίνες, ολεφίνες, αρωματικά και ναφθένια σε ποικίλα μοριακά βάρη και δομές. Επίσης είναι δυνατόν να περιέχει ποσότητες ετεροατομικών υδρογονανθράκων που περιέχουν άζωτο, θείο ή οξυγόνο. Κάθε μία από τις ενώσεις που περιέχονται στο ντήζελ συμβάλει διαφορετικά στις ιδιότητες του ανάλογα με τη δομή της και το μοριακή της βάρος. Κατά καιρούς έχουν δημοσιευθεί πάρα πολλές συσχετίσεις μεταξύ των ιδιοτήτων του ντήζελ. Με εξαίρεση ελάχιστες που βρίσκουν κοινή παραδοχή (όπως ο δείκτης κετανίου), οι περισσότερες συσχετίσεις φαίνεται να έχουν αποκλίσεις μεταξύ τους. Η απόκλιση αυτή προέρχεται από το γεγονός ότι κάθε καύσιμο ντήζελ έχει πολύ μεγάλο εύρος ενώσεων που επιδρούν διαφορετικά με αποτέλεσμα να είναι δύσκολο να παρατηρηθεί κάποιος σαφής συσχετισμός. Σκοπός της εργασίας ήταν να μελετηθεί το κατά πόσο βρίσκουν εφαρμογή οι συσχετίσεις αυτές σε ένα δείγμα καυσίμων με ιδιότητες που αποκλίνουν σε μεγάλο βαθμό μεταξύ τους. Στην παρούσα εργασία μετρήθηκαν 26 διαφορετικά καύσιμα, με μεγάλο εύρος τιμών των ιδιοτήτων τους, εκ των οποίων τα 8 ήταν καύσιμα βάσης και τα υπόλοιπα 18 ήταν μείγματα μεταξύ των 8 καυσίμων βάσης. Ένα από τα 8 καύσιμα βάσης ήταν το HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) ένα καύσιμο που προέρχεται από την υδρογονοεπεξεργασία φυτικών ελαίων. Το HVO είναι ένα παραφινικό καύσιμο του οποίου οι ιδιότητες διαφέρουν αισθητά από εκείνες των συμβατικών ντήζελ της αγοράς. Η απουσία αρωματικών και ο πολύ μεγάλος αριθμό κετανίου του το καθιστούν άκρως δελεαστικό στην πρόσμειξή του με καύσιμα χαμηλής ποιότητας ώστε να προκύψει ένα τελικό προϊόν εντός των προδιαγραφών του ισχύουν για το EN 590. Επίσης στην παρασκευή των μειγμάτων χρησιμοποιήθηκε κηροζίνη κυρίως για να φανεί ο τρόπος με τον οποίο επηρεάζει τις ιδιότητες των ντήζελ καυσίμων αλλά και για να παραχθούν ντήζελ καύσιμα χαμηλών προδιαγραφών τα οποία στη συνέχεια αναμείχθηκαν με HVO. Στα αποτελέσματα που παρουσιάστηκαν όσον αφορά τις καμπύλες απόσταξης, φάνηκε πως η κηροζίνη επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τη μετωπική πτητικότητα του καυσίμου ντήζελ με το οποίο αναμειγνύεται αλλά σε πολύ μικρό βαθμό την πτητικότητα ουράς, που είναι και αυτή που παρουσιάζει ενδιαφέρον αναφορικά με το ντήζελ. Αναφορικά με τους συσχετισμούς ιδιοτήτων του ντήζελ, από τα αποτελέσματα των μετρήσεων προκύπτει πως δεν είναι ασφαλές να θεωρούνται δεδομένες οι διάφορες δημοσιευμένες συσχετίσεις όσον αφορά καύσιμα με μεγάλη απόκλιση στις ιδιότητές τους. Πολλά από τα δείγματα παρουσίασαν μεγάλη απόκλιση από τις αναμενόμενες τάσεις σε διάφορους συσχετισμούς των ιδιοτήτων τους. Εστιάζοντας τις μετρήσεις σε ένα εύρος κοντά στις ιδιότητες που επιτάσσει το πρότυπο EN 590 παρουσιάστηκε πολύ μεγαλύτερος συσχετισμός ιδιοτήτων που συμφωνούν και με τη θεωρία. Η κύρια αιτία απόκλισης από τις αναμενόμενες τάσεις ήταν οι περιεκτικότητες σε αρωματικά, οι οποίες δίνουν ποικίλα αποτελέσματα και δεν επιτρέπουν να εξαχθεί κάποιο ασφαλές συμπέρασμα όσον αφορά την επιρροή τους στις υπόλοιπες ιδιότητες του καυσίμου. Επίσης από τα αποτελέσματα των τιμών που έδωσε ο δείκτης κετανίου της μεθόδου EN ISO 4264, φάνηκε πως υπάρχει σαφές περιθώριο βελτίωσής του. Επίσης κρίνεται απαραίτητο να διεξαχθούν ερευνητικές διαδικασίες ως προς τον προσδιορισμό του δείκτη κετανίου καυσίμων που περιέχουν HVO μιας και ο πρότυπος δείκτης κετανίου έδωσε μεν καλά αποτελέσματα για τα περισσότερα από τα μείγματα με HVO, αλλά παρουσίασε μεγάλη απόκλιση στο καθαρό HVO. Όσον αφορά γενικότερα τη μελέτη του HVO ως προϊόν βελτίωσης των ιδιοτήτων των καυσίμων ντήζελ, τα αποτελέσματα ήταν αρκετά ενθαρρυντικά όπως αναμένονταν κιόλας. Σε όλες τις περιπτώσεις η προσθήκη HVO βελτίωσε αισθητά τον αριθμό κετανίου και μείωσε τα αρωματικά και την πτητικότητα ουράς του τελικού καυσίμου.