135

Міністерство освіти і науки України

Національний транспортний університет

Кафедра “Виробничі системи і сервіс на транспорті”

Д.С.Колосюк

Використання експлуатаційних матеріалів та економія паливно-енергетичних ресурсів

Конспект лекцій

КИЇВ 2003

Лекція 1

Для одержання палив, мастильних матеріалів (ПММ) використовуються різні сировинні джерела, в першу чергу, нафта і газ. Серед паливних корисних копалин нафта та газ мають перевагу, передусім, технологією переробки та простотою використання продуктів переробки, більш високою калорійністю. Останнє обумовлене найбільшою кількістю водню, що міститься в них. Водень має найвищу теплоту згоряння порівняно з теплотою згоряння інших елементів та сполук. В табл.1 наведено приблизний елементарний склад деяких паливних корисних копалин. В нафті майже відсутні неорганічні домішки, в тому числі, зола. Остання є великою перешкодою переробки багатьох корисних копалин на рідкі палива. Вугілля, наприклад, містить до 3…5% золи і має малу кількість водню.

Таблиця 1. Приблизний елементарний склад паливних корисних копалин

Назва	Елементарний склад, % ваг.
	вуглець	водень	Кисень+сірка+азот
Нафта Сланці Торф Вугілля: Кам’яне Буре	83 - 87 72 – 77 52 – 58 82 – 85 70 - 75	12-14 9,0 – 9,5 6,0 – 6,5 5,0 – 5,2 5,0 – 5,1	0,1 – 3,0 15,0 – 220 34,0 – 36,0 10,0 – 13,5 20,0 – 30,0

Хімічний склад нафти (це, в основному, - вуглеводні) дає можливість переробити її термічними та хімічними методами на різні палива, мастильні та інші матеріали високої якості. Палива, одержані з нафти, мають високу теплоту згоряння завдяки високому вмісту водню. Так, при згорянні 1 кг нафтового палива виділяється більше 41700 кДж, а при згорянні 1 кг вугілля – 33300 кДж.

На жаль, при видобутку нафти певна її кількість залишається в надрах, запаси нафти виснажуються і не відновлюються. Тому особливе місце посідають проблеми розширення енергетичних ресурсів, раціональне використання нафтової сировини і економії паливно-мастильних матеріалів.

Виробництво рідких палив з вугілля, сланців відомо давно, але їх застосування стримується великою вартістю переробки. Якість отриманих з них продуктів відрізняється від якості нафтових продуктів.

Не знаходять широкого використання електромобілі. На виготовлення акумуляторних батарей (кислотних, лужних) витрачаються величезні паливно-енергетичні ресурси, а енергоємність їх незначна; має місце забруднення оточуючого середовища при виготовленні батарей. Батареї потребують регулярної дозаправки, не вирішене питання довгопрацюючих батарей і їх утилізації.

Найближчими замінниками нафтових палив слід вважати вуглеводневі газові палива (метан, пропан, бутан), спирти, ефіри, які можуть використовуватись як самостійне паливо і як добавки до рідкого нафтового палива. Введення в експлуатацію водню як палива і як добавки до нафтового палива потребує більш ретельного вивчення деяких аспектів щодо особливостей його якості та методів збереження (на автомобілі). Можливості використання водню як автомобільного палива для двигунів вивчається на протязі більше 100 років.

Оптимізація якості ПММ викликана тим, що не завжди високий показник якості веде до зменшення їх витрат, підвищення довговічності та безвідмовності техніки. Наприклад, високе цетанове число дизельного палива, яке забезпечує швидке самозапалювання палива, пов’язане з високими температурами помутніння та застигання, тобто, не забезпечуються належні низькотемпературні властивості; високі нейтралізуючі якості моторних олив запобігають корозійному зношуванню двигуна, але одночасно можуть провокувати підвищене механічне зношування та нагароутворення.

Необхідність створення та удосконалення системи і методів оцінки якості палив і мастильних матеріалів викликана, насамперед, неповною відповідністю між лабораторними дослідженнями і експлуатаційними показниками якості.

Крім того, термін і безвідмовність роботи техніки залежить від якості експлуатаційних матеріалів так само, як і від конструкційних матеріалів (металів, металокераміки, гуми, пластмас, оргскла тощо).

Технологічні процеси виготовлення товарних палив, олив дуже складні, супроводжуються процесами очистки, змішування, додаванням компонентів та присадок.

При переробці нафти фізичними методами (атмосферна та вакуумна перегонки) одержують палива (бензини, дизельні палива, палива для реактивних двигунів, гас, газойль в залежності від варіанту переробки), оливні фракції (індустріальні, моторні, циліндрові). Вторинні методи переробки важких нафтопродуктів та деяких дистилятів дозволяють одержувати додаткову кількість палива, в основному, бензин та деякі інші продукти. Сировинна база для одержання дизельних палив менша порівняно з сировинною базою для одержання бензинів. Дизельні палива одержують, в основному, в такій кількості, яка міститься в нафті (максимально – 27…28%), тоді як методи переробки, включаючи вторинні, дозволяють одержувати бензини із загальним виходом на нафту до 70%.

Для одержання газових вуглеводневих палив та “газових” бензинів як сировина можуть використовуватись гази нафтопереробних та нафтохімічних заводів, газоконденсатних та газових родовищ. Але газові, газоконденсатні родовища також виснажуються і не відновлюються.

Все більшого використання набувають синтетичні продукти, в тому числі оливи та технічні рідини. Сировиною для їх одержання є індивідуальні вуглеводні, органічні та неорганічні сполуки, вузькі нафтові фракції. Складність технологічних процесів одержання синтетичних олив, обмеженість сировинної бази, іноді екологічні питання стримують широке їх використання.