4 Методичні рекомендації з вивчення окремих тем дисципліни і питання для самоперевірки знань

4.1 Вступ. Виробництво паливно – мастильних матеріалів

При вивченні даної теми необхідно з’ясувати, що витрати на паливо, оливи і пластичні мастила складають до 30% собівартості перевезень. Витрати на експлуатацію автомобілів, а також надійність їх роботи залежить від якості і культури використання експлуатаційних матеріалів.

Двигуни з високою мірою стискування володіють більшою економічністю, тому їх виробництво зростає. Сучасні двигуни вимагають палив з доброю детонаційною стійкістю, тому виробництво високооктанових бензинів збільшується. Постійно покращується і якість палив для дизельних двигунів - перш за все зменшується вміст сірки в них, що призводить до зменшення спрацювання двигунів. Правильний підбір моторних олив вирішально впливає на степінь зношування двигуна. При експлуатації автомобілів також застосовуються спеціальні рідини – охолоджуючі, пускові, гальмівні, амортизаційні і рідини для гідравлічних передач. Їх якість значно впливає на надійність двигунів.

В задачі дисципліни “Використання експлуатаційних матеріалів і економія паливно – енергетичних ресурсів“ входять:

- ознайомлення з основними відомостями з виробництва і використання автомобільних експлуатаційних матеріалів;

- вивчення основних показників якості паливно – мастильних матеріалів і технічних рідин, які нормуються стандартами та вплив їх на надійність, довговічність і економічність роботи автомобілів;

- вивчення асортименту експлуатаційних матеріалів і шляхів їх раціонального використання на автомобільному транспорті.

Основною сировиною для виробництва паливно мастильних матеріалів (ПММ) і на дальше залишаються нафта і газ. Автомобільний транспорт є основним споживачем (більше 65%) найбільш дефіцитних і цінних світлих нафтопродуктів, які одержують на нафтопереробних заводах (НПЗ), а двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ) залишається найбільш масовими силовими установками автомобілів. За останні 30 років за кордоном створена і успішно функціонує ціла індустрія виробництва зрідженого природного газу (ЗПГ), яка забезпечує одержання 100 млд м³ продукту в рік. Це зв’язано з його низькою вартістю і економічними показниками.

Нафта в якості сировини для виробництва різних видів палив і олив володіє безперечними перевагами. Так як нафта є основною сировиною для виробництва ПММ, тому необхідно вивчити її елементний і груповий склади, а також мати поняття про способи одержання палив і мінеральних олив з нафти. Властивості одержуваних нафтопродуктів залежать від хімічного складу нафти і способів її переробки.

Нафта і нафтопродукти в основному складаються з вуглецю – 83-87 %, водню – 12-14% і сірки – 0,3-4,0%, решта азот і кисень, тобто основу складної за хімічним складом і структурою маслянистої рідини складають вуглеводні: парафінові, нафтенові і ароматичні.

При вивченні цього розділу необхідно засвоїти як впливає хімічний склад нафти на властивості одержуваних палив і олив. Так, у великих кількостях до 50-60 % в нафті можуть міститися парафінові вуглеводні (алкани) і їх похідні загальної формули CnH_2n+2. Вони можуть бути нормальної та ізомерної будови. Нормальні парафіновані вуглеводні легко окислюються при підвищених температурах і тому знижують дегонаційну стійкість бензинів. В той же час, зменшуючи час з моменту подачі палива в камеру згоряння до його самозаймання, сприяють м’якій роботі дизельного двигуна. Ізопарафінові вуглеводні мають високу дегонаційну стійкість і складають основну частину сучасних бензинів.

Парафінові вуглеводні мають високі температури застигання, часто плюсові, що затруднює їх використання в зимових сортах дизельних палив і олив.

Нафтенові вуглеводні (циклани) мають загальну формулу C_nH_2n і містяться в нафті у вигляді циклопентану C₅H₁₀ і циклогексану C₆H₁₂ та їх похідних. Вони є основною складовою олив і придають їм більшу вязкість та маслянистість. Нафтени бажані в карбюраторному паливі, так як мають високу дегонаційну стійкість, а також в дизельному, особливо у зимових сортах, так як мають низьку температуру застигання.

Ароматичні вуглеводні (арени) загальної формули С_nH_2n-x (де x>6) містяться в нафті і нафтопродуктах у вигляді бензолу С₆H₆ і його гомологів. Арени підвищують октанове число бензинів, завдяки їх високої стійкості до окислення, але за цією ж причиною в дизельному паливі їх вміст небажаний, так як вони викликають жорстку роботу двигуна. Із – за високого нагароутворення допустимий вміст аренів в бензинах складає 40...50%.

В нафті не містяться , але утворюються в процесі її переробки ненасичені вуглеводні (олефіни) загальної формули С_nH_2n. Вони погіршують хімічну стабільність нафтопродуктів, так як легко вступають в реакції приєднання; окислюються киснем повітря з утворенням смолистих речовин і органічних кислот, які забруднюють жиклери карбюраторів і впускний трубопровід. Основну масу олефінів вилучають при очистці палив і олив.

Усі сірчані, кисневі, азотні сполуки і асфальтосмолисті речовини нафти погіршують якість одержуваних ПММ. Їх необхідно вилучати при очищенні нафтопродуктів.

При вивченні методів одержання палив і олив з нафти необхідно усвідомити, що способи отримання бензинів можуть бути фізичні і хімічні, дизельних палив і олив - тільки фізичні. Фізичні основані на розділенні нафти на окремі фракції, які відрізняються за температурами кипіння, хімічні – на зміні хімічного складу вихідної сировини і одержанні нових продуктів.

Обов’язковим процесом переробки нафти в паливо і оливи є пряма перегонка, яка здійснюється в атмосферно – вакуумних установках.

Вторинні методи переробки (деструктивні) дозволяють одержувати додаткові кількості палива або поліпшувати їхню якість. До них відносяться: каталітичний крекінг, каталітичний реформінг, алкілювання, ізомеризація, полімеризація.

Палива і олива одержані первинною переробкою нафти не придатні до використання тому, що містять небажані компоненти: сірчані, азотні, кисневі сполуки, смолисті речовини, органічні кислоти, тверді парафінові вуглеводні і олефіни. Тому відповідальною і важливою частиною при отриманні ПММ є очистка нафтопродуктів. Існуючі способи очистки діляться на хімічні і фізичні. До перших відносять сірчанокислотна, лужна і гідрогенізація, до других – селективна і адсороційна. Особливо важливо знати селективну очистку, яка широко використовується при очистці моторних олив і гідроочистку для вилучення сірчаних сполук з газойлево – солярових дистилятів та одержання малосірчаних дизельних палив.

Запитання для самоперевірки

1.З яких елементів складається нафта?

2.Назвіть основні групи вуглеводнів, які входять до складу нафти та нафтопродуктів і дайте їх коротку характеристику.

3.Як впливає хімічний склад нафти на властивості одержуваних нафтопродуктів?

4.Які гетероорганічні сполуки входять в склад нафти і нафтопродуктів та як вони впливають на якість одержуваних продуктів?

5.Які дистиляти одержують при прямій перегонці нафти?

6.В чому полягає суть процесів каталітичного крекінгу і реформінгу? Які палива одержують в результаті цих процесів?

7.Які існують методи облагородження бензинів і в чому полягає їх суть?

8.Яку мету переслідує очистка нафтопродуктів?

9.Назвіть способи очистки ПММ і дайте їх характеристику.