Тема 1 Характеристика використання пально-мастильних матеріалів

1. Стуканов В. А. Автомобильные эксплуатационные материалы. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003.- 208 с.

2. Колесник П.А. Материаловедение на автотранспорте. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 320 с.

3. Кузнецов А. В. Топливо и смазочные материалы. – М.: Колос, 2007. – 320 с.

4. Полянський С.К., Коваленко В.М. Експлуатаційні матеріали для автомобілів і будівельно дорожніх машин: Підручник. – К.: Либідь, 2005. – 504 с.

5. Зеркалов Д. В. Довідник споживача нафтопродуктів. – К.: Науковий світ, 2000. – 196 с.

6. Грушевский А. И. Автомобильные эксплуатационные материалы. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. – 136 с.

7. Костенко В. И. Эксплуатационные материалы для автомобильного

транспорта. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005. – 165 с.

8. Бойкачев М. А. Эксплуатационные материалы. Ч.1: Моторные топлива. - Гомель: БелГУТ, 2004. – 65 с.

9. Бойкачев М. А. Эксплуатационные материалы. Ч.2: Смазочные

материалы и технические жидкости. - Гомель: БелГУТ, 2004. – 82 с.

10. Зеркалов Д.В. Використання нафтопродуктів. Довідник. – К.: Основа, 2009.- 259 с. (Енергозбереження в Україні).

12. Паливо-мастильні матеріали, технічні рідини та системи їх забезпечення./ Упор. В.Я.Чабанний. – Кіровоград: Центрально-Українське видавництво, 2008. – 500с.

Тема 1 Характеристика використання пально-мастильних матеріалів.

1. Основні завдання, які ставляться при вивченні предмету.

2. Основні питання курсу.

3. Поділ пально-мастильних матеріалів за походженням.

4. Класифікація палив.

5. Заглиблення в історію розвитку паливної галузі.

6. Сьогоднішній стан нафтової галузі України.

7 Загальні відомості про нафту.

1. Основний зміст дисципліни «Автомобільні експлуатаційні матеріали».

Матеріали,що використовуються при експлуатації автомобільного транспорту умовно можна поділити на групи, зображені на класифікаційній схемі (рис.1)

2. Основні питання курсу.

Протягом семестру нами будуть розглянуті такі питання:

- Характеристика використання паливо--мастильних матеріалів

- Короткі відомості про переробку нафти.

- Паливо для карбюраторних та інжекторних двигунів внутрішнього

згоряння

- Паливо для дизельних двигунів внутрішнього згоряння.

- Газоподібне паливо для двигунів внутрішнього згоряння.

- Експлуатаційні властивості олив та методи оцінки.

- Пластичні (консистентні) мастила.

- Спеціальні технічні рідини для автотранспорту

- Організація раціонального використання пально-мастильни

матеріалів

- Гумові, лакофарбові та інші неметалічні матеріали.

- Техніка безпеки та охорона навколишнього середовища при використанні автомобільних експлуатаційних матеріалів.

3. Поділ пально-мастильних матеріалів за походженням.

Для одержання пального та мастил 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.

4. Класифікація палив.

Паливо – це горюча речовина (основна складова частина якого – вуглець), що здатна до виділення ймовірно більшої кількості тепла, розвиваючи при цьому високу температуру. Крім того, паливо при згорянні не повинне виділяти токсичних сполук. Таким чином, до палива можна віднести не усі речовини, які здатні горіти. Паливо може знаходитися у надрах землі у готовому виді або бути отримане штучно. Палива, в свою чергу, підрозділяють по чотирьох загальних признаках на групи, сорт, марки і види:

1) по походженню – на природні і штучні;

2) по хімічному складу – на вуглеводні і не вуглеводні;

3) по агрегатному стану – на газоподібні, рідкі й тверді

4) в залежності від області застосування

Нафта – основна сировина для отримання палив і олив.

Нафта – горюча масляниста рідина, що добувається з надр землі, від темно-бурого до ясно-жовтого кольору з характерним запахом. Нафта – суміш рідких вуглеводнів, атоми вуглецю яких складають основу складних молекул, з'єднаних з воднем і між собою у ланцюгові, кільцеві, гіллясті та інші форми (парафінові, нафтенові і ароматичні), у якій розчинені газоподібні і тверді вуглеводні. У невеликих кількостях містить сірчисті та азотисті з'єднання, органічні кислоти і деякі інші хімічні сполуки.

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.

4. Заглиблення в історію розвитку паливної галузі.

Точно не відомо, коли людина вперше застосувала летючі нафтові фракції. При дослідженні цього питання ми змушені задовольнятися малюнками, рідше написами. Однак чим стародавніша епоха, до якої ми прагнемо проникнути, тим їх стає менше і зрозуміти їх важче.

В усякому разі, достовірно встановлено, що вже більше 6000 років тому шумерам, що населяли до вавілонян і ассірійців територію між Тигр і Євфрат, був відомий в'язкий смолоподібний нафтовий бітум, що утворюється з виступила на поверхню нафти, після того як з неї зникли найбільш летючі частини.

Застосовували нафту і для лікарських цілей. Бітумними мазями лікували коросту і нариви, а тривалими "ваннами" в нафтових калюжах намагалися позбавитися від болю в суглобах. При захворюваннях шлунку жували пігулки з нафтового бітуму. Тепер здається сумнівним, щоб ці ліки допомагали.

Під час своїх походів грекам і римлянам стали відомі багато родовищ нафти в Малій Азії. Римляни називали нафту oleum petrae - кам'яне масло. Це назва перейшла в інші мови. Звідси походить і російське "петролеум", а один з продуктів перегонки нафти називається петролейним ефіром.

Згідно літературних джерел, нафта в Галичині була відома ще у тринадцятому столітті. А в наступні століття зафіксовано чимало

документальних згадок про те, що її застосовували при лікуванні різних

хвороб і як мастило для возів. Цілком ймовірно, що й на території м. Борислава нафта (місцева назва -„кип'ячка”) була відома ще в давнину. Але справжнім, хоча примітивним,видобутком нафти підприємливі люди почали займатися на кількагектарному громадському пасовиську, в самому центрі міста, де у середині дев’ятнадцятого століття прокопали і спорудили кілька тисяч копанок.

Вирішальним в історії промислового освоєння Бориславського нафтового родовища став 1872 рік. Цього року введено в експлуатацію залізничну колію, що з’єднала Борислав не лише з Дрогобичем, а й зі столицею монархії – Віднем (перед цим нафту возили возами).

5. Сьогоднішній стан нафтової галузі України.

Україна – нафтовидобуваюча країна. Промисловий видобуток нафти розпочався наприкінці ХVІІІ сторіччя. Як свідчить геологорозвідка, Україна має власні ресурси нафти – 8417,8 млн. т

октановим числом до 85 од. і гасово-газойлеві фракції, використовувані як дизельне паливо. Гідрокрекінг відбувається при тиску до 20 МПа і температурі 480- 500 °С, в середовищі водню з каталізатором, що виключає утворення ненасичених вуглеводнів. Хімічна стабільність продукту висока. Сировина - напівгудрон. Каталітичний риформинг застосовують для підвищення якості бензину прямої перегонки. Процес йде у присутності водню при температурі 460…510 °С і тиску 4 МПа. При цьому йде перебудова молекул і утворення ароматичних вуглеводнів (бензолу, толуолу, ксилолов та ін.) з алканів і нафтенів, що підвищує детонаційну стійкість пального.

Пальне для сучасних двигунів - бензин і дизельне паливо - є суміш різних вуглеводнів і речовин, що додаються, - присадок, що значно підвищують якість. Саме суміш різних речовин може забезпечити легкий запуск і безперебійну, економічну роботу потужних і високооборотних сучасних двигунів на усіх режимах.

Отримувані компоненти палив містять різні небажані домішки, від яких необхідно позбавитися. Тому усі отримувані нафтопродукти піддають очищенню.Очищення є завершальною стадією підготовки базових продуктів. Їх необхідно очистити від надлишку сірчистих з'єднань, органічних кислот, речовин смолянисто-асфальтенів і що застигають при високих температурах, парафінових і деяких циклічних вуглеводнів. Гідроочищення застосовується для видалення сірчистих, азотистих, кисневих, металло-органических і неграничних з'єднань. В процесі гідроочищення з'єднання, що містять сірку, азот або кисень при реакції з воднем переводять в газоподібні продукти, такі, що легко видаляються. Гідроочищення проводять при температурі 300…430 °С і тиску 5-7 МПа у присутності водню і каталізатора. Гідроочищення застосовують для знесірчення дизельних палив, а також при підготовці сировини для деяких вторинних процесів переробки нафти.

Контрольні запитання.

9. Які є гіпотези походження нафти?

10. Які загальні фізичні властивості нафти?

11. Який фракційний склад нафти?

12. Який груповий склад нафти?

13. Який елементарний склад нафти?

14. Як позначається нафта згідно ГОСТ 9965–76.

15. Як здійснюється пряма перегонка нафти?

16. Що таке вторинна переробка нафти?

17. Як здійснюється отримання пального?

7 Загальні відомості про нафту.

Існує три гіпотези походження нафти. Найбільш сучасною та поширеною є гіпотеза органічного (біогенного) походження, згідно якої нафта утворилася з останків рослин та тварин.

Є прихильники гіпотези неорганічного (абіогенного) походження нафти. Є прихильники і комплексного підходу до питання походження нафти. Вони вважають, що могли існувати обидва механізми утворення нафти (органічний і неорганічний) в певному ступені доповнюючи один одного або діючих на різних стадіях процесу.

Нафта це в’язка, масляниста рідина з характерним запахом. Колір її залежить від розчинених в ній смол: темно-бура, буро-зеленувата, а інколи світла, майже безбарвна. На світлі нафта злегка флоуорисціює. Вона легша за воду і завжди утворює на водяній поверхні розчинні (до мономолекулярного шару) плями. Густина нафти залежить від родовищ і коливається від 770 до 900 кг/м3. Кінематична в’язкість більшості нафт рідко перевищує 40-60 мм2/с при 20 град.С. У воді нафта не розчиняється, а при інтенсивному перемішуванні утворює стійкі емульсії, що

повільно розшаровуються.

Фракційний склад нафти:

Фракції: температура:

Бензин 30-215

Паливо для реактивних двигунів 120-315

Дизельне паливо 180-360

Газойль 230-360

Після відгону цих фракцій залишається в’язка темна рідина, яка називається мазутом (від арабського слова макзулат, що означає «покидь»).

Груповий хімічний склад нафти та продуктів її переробки.

Груповим хімічним складом нафти називають вміст в ній вуглеводнів певних хімічних груп, які характеризуються співвідношенням та структурою сполучень атомів вуглецю та водню.

1 група –метанові або парафінові (АЛКАНИ), загальна формула СnH2n+2,

2-га група -нафтенові вуглеводні (ЦИКЛАНИ), загальна формула СnH2n.

3-тя група – ненасичені вуглеводні (АЛКЕНИ), загальна хімічна формула СnH2n.

4-та група – ароматичні вуглеводні (АРЕНИ),

загальна формула СnHn.

Елементний склад нафти.

Основні елементи, які входять в склад нафти та в продукти її переробки, це вуглець та водень. Вміст вуглецю в середньому 84-85%, а водню 12-14%. Крім вуглецю та водню в нафті міститься сірки 0,01-5,5%, кисню 0,1-1,3%, азоту 0,02-1,7% та сліди металів.

ГОСТ 9965–76. У залежності від масової частки сірки, нафти підрозділяються на три класи:

1 – малосірчисті (до 0,60%); 2 – сірчисті (від 0,61 до 1,80%);

3 – багатосірчасті (більш 1,80%).

У залежності від густини при 20 °С, кожен клас нафти підрозділяється на три типи:

1 – легкі (до 850 кг/м³); 2 – середні (від 851 до 885 кг/м³);

3 – важкі (більш 885 кг/м³).

Умовне позначення нафти складається з трьох цифр, що відповідають класу, типу і групі.

Приклад: «Нафта Самотлорського родовища з масовою часткою сірки 0,96% (клас 2), густиною 842,6 кг/м³ (тип 1), концентрацією хлористих солей 72 мг/дм³, масовою долею води 0,3% (група 1) – позначають 2.1.1.».

Отримання нафтопродуктів з нафти ведеться по двох напрямах:

пряма перегонка (дистиляція) і деструктивна переробка. Спочатку нафту піддавали тільки дистиляції, зараз цей спосіб переробки називають первинним або фізичним. При цьому середній вихід бензинових компонентів коливається залежно від складу нафти від 15 до 25%, а інших палив зазвичай припадає на частку 20-30% отримуваних дистилятів. При деструктивній (вторинній, хімічній) переробці дистилятів, отриманих атмосферно-вакуумною перегонкою, застосовують методи хімічної переробки важких нафтопродуктів. Важкі вуглеводні при зміні трьох основних складових процесу температури, тиску і каталізаторів розщепляються на легші, у тому числі і бензинові фракції.

Пряма перегонка є первинним і обов'язковим процесом переробки нафти. Практично вона здійснюється випаром нафти в трубчастій печі при нагріві до 300…350 оС

Очищення є завершальною стадією підготовки базових продуктів. Їх необхідно очистити від надлишку сірчистих з'єднань, органічних кислот, речовин смолянисто-асфальтенів і що застигають при високих температурах парафінових і деяких циклічних вуглеводнів.

Рис. 1 Принципова схема одержання нафтового палива

Схема отримання пального з нафти показана на рис.1.

Каталітичний крекінг дозволяє переробляти соляровую фракцію, що отримується в результаті вакуумної перегонки. Вона є сумішшю вуглеводнів з числом атомів вуглецю від 16 до 20. Процес відбувається при температурі 450-550°С і тиску 0,07- 0,3 МПа. Як каталізатор зазвичай застосовують алюмосиликаты (75-80% окисли кремнію і 10-20% окислу алюмінію). За допомогою каталітичного крекінгу отримують бензин з

При імпорті нових марок автомобільного бензину з країн ближнього і дальнього зарубіжжя сертифікуватися вони будуть відповідно вимог нормативної документації, яка діє в Україні.

Корозію металів (резервуарів, двигунів автомобілів, паливоподаючої і випускної системи, баків) може спричинювати бензин, якщо в його складі є корозійні сполуки. Вуглеводні, які є основною складовою палив, корозії не викликають.

Корозійні властивості бензинів залежать від вмісту в них водорозчинних (неорганічних) кислот та лугів, органічних кислот та сірчаних сполук. Сірчані сполуки, що можуть бути в нафтопродуктах, умовно розподіляються на активні і неактивні. Активні сірчані сполуки (елементарна сірка, сірководень, меркаптани) спричинюють корозію будь-яких металів у різних умовах, тому вміст їх у паливах недопустимий.

Стійкість бензину до окислення оцінюється індукційним періодом - часом у хвилинах від початку випробування до початку окислення в стандартних умовах. Чим більший індукційний період, тим стійкіший бензин до окислення. Перед експлуатацією паливо зберігається протягом різного терміну і в різних умовах: в підземних і наземних резервуарах.

Контрольні запитання:

1. Які основні фізичні властивості автомобільних бензинів?

2. Які вимоги до якості автомобільних бензинів?

3. Які властивості і показники бензинів впливають на сумішоутворення?

4. Які характеристики фракційного складу бензину?

5. Що таке нормальне, детонаційне і розжарювальне згоряння?

6. Що таке детонаційна стійкість і яким показником вона визначається?

7. Які є методи визначення октанового числа?

8. Які є способи підвищення октанового числа бензинів?

9. Як позначаються і які є марки автомобільних бензинів?

10. Які основні правила зберігання бензинів?

Тема 2. Паливо для карбюраторних та інжекторних двигунів внутрішнього згоряння.

1. Умови застосування та вимоги до якості бензинів.

2.Фізичні властивості бензину.