Development of a method that quantifies the filtration efficiency of soft particles in drop-in fuels

• Main Author: Shriharsha, Swarga
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) 2019
• Subjects: Chemical Engineering; Kemiteknik; Environmental Sciences; Miljövetenskap
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-261143

The global carbon footprint is increasing with course of time. World is moving towards fossil free and reduce the dependency of fossil fuels to meet their daily needs. Transportation industry is the major user of fossil fuels today and major contributor to the CO2 emissions which leads to global warming. Biofuels are promising and sustainable alternative to the fossil fuels. If biofuel is used in its pure form in the vehicles, it asks for engine modifications. Hence, the concept of drop-in fuels are introduced. Drop-in fuels are those fuels in which conventional fossil fuel is blended with biofuel. This blending leads to several advantages like less amount of unburnt hydrocarbons, less toxic and leads to better lubricity of the fuel. On the other hand, in case of blending fossil diesel in biodiesel lead to formation of insoluble organic compounds called as soft particles. These soft particles get accumulated on fuel filter and in turn reduce the amount of fuel entering the engine causing a pressure drop in the flow. This reduction in amount of fuel entering the engine leads to lower engine performance. The study conducted here was successful in developing a method to quantify the soft particles in drop-in fuels where B10 was used as test fuel. The earlier phase of the work comprises literature study on the contaminants in biofuels, working of fuel filters and on some chemical analysis techniques. Literature study is followed by series of experiments that guide through to successfully quantify the soft particles. The earlier stage of experiments included, finding a method to synthesize soft particles in a laboratory scale. This was followed by adding soft particles to fuel and making a synthetic test fluid. Analyzing the filter deposit after filtration helped to quantify the soft particles. The chemical analysis techniques like Gas Chromatography and Mass Spectroscopy (GC/MS) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) were used for analysis. === Det globala koldioxidavtrycket ökar med tidens gång. Världen rör sig mer mot ökad fossilfrihet och minskat beroende av fossila bränslen för dagliga behov. Transportsektorn är idag den största användaren av fossila bränslen och den största bidragaren till de CO2-utsläpp som leder till global uppvärmning. Biobränslen utgör ett lovande och hållbart alternativ till fossila bränslen. Om biobränslen används i sin rena form i fordonen krävs det att motorerna anpassas. Därför introduceras konceptet drop-in fuels. Drop-in fuels är fossila bränslen som blandats med biobränslen. Dessa bränsleblandningar har flera fördelar, som en minskad mängd oförbrända kolväteföreningar och en minskad toxicitet. Å andra sidan leder blandandet av fossila bränslen och biobränslen till bildandet av olösliga organiska föreningar även kallade mjuka partiklar. Dessa mjuka partiklar ackumuleras i bränslefiltret och leder till ett tryckfall som minskar bränsleflödet in i motorn. Ett minskat inflöde av bränsle till motorn leder till en försämrad motorprestanda. Denna studie ämnar utveckla en metod för att kvantifiera mängden mjuka partiklar i drop-in fuels med en filtreringsteknik. Den första fasen av studien innefattar en litteraturstudie om föroreningar i drop-in fuels, olika filtreringstekniker och några olika analysmetoder. Litteraturstudien följs av en serie experiment som ämnar kvantifiera mängden mjuka partiklar. Den första delen av denna experimentserie ämnade utveckla en metod för att framställa dessa mjuka partiklar. Efterföljande experimentserie innefattade att tillsätta dessa mjuka partiklar till en bränslevätska för att framställa en syntetisk testvätska. Slutligen, genom att filtrera denna testvätska och analysera vätskan före och efter filtret, kan effektiviteten av filtreringsprocessen bestämmas. Analysmetoder som Gaskromatografi och masspektroskopi (GC/MS) och Fourier Transform Infraröd Spektroskopi (FTIR) användes för analysen.