The Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is a promising engine concept that emits low concentrations of NOx and particulates and still has a high efficiency. Since the charge is auto-ignited, the auto-ignition quality of the fuel is of major importance. It has been shown in several studies that neither of the classical measures of auto-ignition quality of gasoline-like fuels, RON and MON, can alone describe this in all conditions in HCCI combustion. However, even in such cases it is possible to combine RON and MON into an octane index, OI, that describes the auto-ignition quality well in most conditions. The octane numbers are combined into the OI with the variable K according to the following equation: OI = (1-K)RON + K MON = RON – K S The OI of a sensitive fuel is the equivalent of the octane number of a primary reference fuel with the same resistance to auto-ignition in the tested condition. The K-value is dependent on the temperature and pressure history. A generic parameter Tcomp15, the temperature at 15 bar during the compression, was introduced to describe the temperature and pressure history. It was found that the K-value increases with increasing Tcomp15 and two linear equations have been suggested to describe this relationship. At high or low Tcomp15 it has been found that the sensitivity of the fuel octane quality on combustion phasing is small and the auto-ignition quality defined by the OI scale does no longer play a big role. NO affects the combustion phasing of gasoline-like fuels. This effect is most significant at low concentration where it advances the combustion phasing considerably. At higher conditions its influence is different for different fuels. A sensitive fuel is considered a good HCCI fuel since its OI changes in the same direction as the octane requirement of the engine, which would make the engine management easier. It is also likely that a sensitive fuel will enable a wider operating range. The auto-ignition quality of diesel-like fuels was studied in tests with three different strategies of mixture formation. In these tests it was found that the ignition delay increased with lower cetane number and that the cetane number described the auto-ignition quality well, even for fuels of significantly different physical properties. The experiments were, however, made at a limited range of operating conditions and low load. A good diesel-like HCCI fuel should be easy to vaporize to facilitate homogeneity. It should have a high resistance to auto-ignition, not necessarily the highest, one that allows both high and low loads at a given compression ratio. Finally, it should also function well with the injection system without a significant decrease in injection system life length. / QC 20100917

As correntes pesadas do refino de petróleo podem ser utilizadas para a produção de óleos combustíveis para uso industrial ou marítimo, sendo esse último conhecido como óleo bunker. Para tal, é necessária a diluição dessas correntes pesadas com frações de refino mais leves para ajuste da viscosidade. Enquanto o uso industrial do óleo combustível vem sendo significativamente reduzido em função de restrições ambientais, o mercado de óleo bunker apresenta crescimento importante face a expansão do comércio marítimo mundial. No Brasil, há um aumento da produção de petróleos pesados, extrapesados e asfálticos, que exigem complexos esquemas de refino para a sua conversão em frações mais leves. Dessa forma, ocorre uma redução da quantidade de correntes disponíveis para a produção de bunker, além da variação da qualidade das correntes usadas na sua formulação. Esta dissertação avalia a utilização de petróleos pesados e asfálticos na produção de bunker, sem a necessidade do processamento tradicional em refinarias de petróleo. A comparação da qualidade de ignição e de combustão da nova formulação deste produto com o combustível marítimo preparado a partir de correntes residuais é realizada por duas metodologias diferentes. Após a realização de um pré-tratamento, a mistura formulada a partir dos cortes dos petróleos apresenta melhor desempenho que os combustíveis formulados com as correntes residuais. Além disso, este trabalho compara o efeito de diferentes diluentes e a contribuição da corrente pesada utilizada na qualidade de ignição e de combustão do produto / Heavy streams from crude oil refining can be used to prepare fuel oils for industrial or maritime purposes, the latter known as bunker fuel. In order to prepare them, it is necessary to set viscosity to its appropriate value by dilution with lighter fractions from petroleum refining. While industrial usage of fuel oils is decreasing significantly due to environmental restrictions, the bunker fuel market shows an important increasing face to the growing in world maritime trading. Production of heavy, extra heavy and asphaltic crude oils in Brazil is rising and more complex refining process are required to convert them into lighter petroleum products. Because of that, the amount and the quality of available streams to prepare bunker fuel are decreasing. The present dissertation evaluates the feasibility of using heavy and asphaltic crude oils to prepare bunker fuel without traditional processing into petroleum refineries. The comparison of ignition and combustion quality considering the bunker fuel prepared from residual streams are made considering two different methodologies. After pre-treating the crude oils to prepare bunker fuels, that mixture shows a better ignition and combustion performance than those prepared with residual streams. Finally, this study compares the effect of different diluent streams and the heavy fraction contribution to products ignition and combustion quality

As correntes pesadas do refino de petróleo podem ser utilizadas para a produção de óleos combustíveis para uso industrial ou marítimo, sendo esse último conhecido como óleo bunker. Para tal, é necessária a diluição dessas correntes pesadas com frações de refino mais leves para ajuste da viscosidade. Enquanto o uso industrial do óleo combustível vem sendo significativamente reduzido em função de restrições ambientais, o mercado de óleo bunker apresenta crescimento importante face a expansão do comércio marítimo mundial. No Brasil, há um aumento da produção de petróleos pesados, extrapesados e asfálticos, que exigem complexos esquemas de refino para a sua conversão em frações mais leves. Dessa forma, ocorre uma redução da quantidade de correntes disponíveis para a produção de bunker, além da variação da qualidade das correntes usadas na sua formulação. Esta dissertação avalia a utilização de petróleos pesados e asfálticos na produção de bunker, sem a necessidade do processamento tradicional em refinarias de petróleo. A comparação da qualidade de ignição e de combustão da nova formulação deste produto com o combustível marítimo preparado a partir de correntes residuais é realizada por duas metodologias diferentes. Após a realização de um pré-tratamento, a mistura formulada a partir dos cortes dos petróleos apresenta melhor desempenho que os combustíveis formulados com as correntes residuais. Além disso, este trabalho compara o efeito de diferentes diluentes e a contribuição da corrente pesada utilizada na qualidade de ignição e de combustão do produto / Heavy streams from crude oil refining can be used to prepare fuel oils for industrial or maritime purposes, the latter known as bunker fuel. In order to prepare them, it is necessary to set viscosity to its appropriate value by dilution with lighter fractions from petroleum refining. While industrial usage of fuel oils is decreasing significantly due to environmental restrictions, the bunker fuel market shows an important increasing face to the growing in world maritime trading. Production of heavy, extra heavy and asphaltic crude oils in Brazil is rising and more complex refining process are required to convert them into lighter petroleum products. Because of that, the amount and the quality of available streams to prepare bunker fuel are decreasing. The present dissertation evaluates the feasibility of using heavy and asphaltic crude oils to prepare bunker fuel without traditional processing into petroleum refineries. The comparison of ignition and combustion quality considering the bunker fuel prepared from residual streams are made considering two different methodologies. After pre-treating the crude oils to prepare bunker fuels, that mixture shows a better ignition and combustion performance than those prepared with residual streams. Finally, this study compares the effect of different diluent streams and the heavy fraction contribution to products ignition and combustion quality

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 1573543 bytes, checksum: 0b63370ad035d100bd7ca434e78b1c47 (MD5) Previous issue date: 2012-09-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In Brazil, the major employability of diesel oil is in the road system of cargo transport which is necessary for a rigorous accompaniment of the ignition quality of this fuel. Among the physical and chemical properties, Cetane Number (CN) is one of the most common indicators of the diesel quality. Beyond the standard method (ASTM D613) for CN determination, there are others alternative methods, such as ASTM D6890, ASTM D4737, through infrared spectroscopy and the portable IROX DIESEL. This work aimed to evaluate and compare alternative methods for CN determination and applying non-parametric statistical tests (Friedman, Wilcoxon). There were selected randomly 80 samples that were in accordance with ANP specifications and subsequently assayed in triplicate. According to statistical analysis, the CN determinations through ASTM D6890 and infrared spectroscopy have no significant differences at a significance level of 5%. CN results through ASTM D4737 and IROX DIESEL were statistically different from each other and when they are compared with the previous mentioned methods at a significance level of 5%. The infrared spectroscopic technique shows to be an alternative for obtaining CN if it is included in diesel oil specifications because it is a technique that requires less cost of implementation and maintenance, fast and accurate determination requiring no external calibration and easy operability. / No Brasil, a maior empregabilidade do óleo diesel é no sistema rodoviário de transporte de cargas, tornando necessário um rigoroso acompanhamento da qualidade de ignição deste combustível Dentre os parâmetros físicos e químicos, o Número de Cetano (NC) é um dos mais comuns indicadores da qualidade do óleo diesel. Além do método padrão (ASTM D-613) para determinação do NC, existem outros métodos alternativos, como, ASTM D-6890, ASTM D-4737, por técnicas de espectroscopia no infravermelho e pelo aparelho portátil IROX DIESEL. O presente estudo teve como objetivo avaliar e comparar métodos alternativos para determinação do NC, utilizando-se teste de estatísticas não paramétricas (Friedman, Wilcoxon). Foram selecionadas aleatoriamente 80 amostras que estivessem em conformidade com as especificações da ANP e posteriormente ensaiadas em triplicatas. De acordo com análise estatística, os resultados das determinações de NC pelo método ASTM D-6890 e por técnicas de espectroscopia no infravermelho, não possuem diferenças significativas ao nível de significância de 5%. Já os resultados de NC dos métodos ASTM D-4737 e IROX DIESEL, foram estatisticamente diferentes entre si e também quando comparados com os métodos anteriores mencionados ao nível de significância de 5%. A técnica de espectroscopia no infravermelho mostra ser uma alternativa para obtenção do NC se incluído nas especificações de óleo diesel, pois é uma técnica que requer menor custo de implementação e manutenção, determinação rápida e precisa não requerendo calibração externa e de fácil operação.