PUČKO OTVORENO UČILIŠTE ŽIŽIĆ

GORIVA I MAZIVA

NAFTA Zalihe i proizvodnja nafte u svijetu

Starogrčka riječ NAFTA potječe od staroperzijske riječi NAFADA (znojiti se, znoj Zemlje). Nafta ili zemno ulje jedino je prirodno tekuće gorivo. U industriji je postala značajna krajem 19. stoljeća kada se počela razvijati automobilska industrija.

Nafta se ubraja među najvažnije sirovine za proizvodnju važnih gorivih tvari i mnogih spojeva (eksplozivi, umjetni kaučuk, sredstva za pranje, umjetna gnojiva, lijekovi, kozmetika, plastične mase, boje i lakovi, umjetna vlakna).

Godišnje se u svijetu proizvede 3,0 milijarde tona nafte. Najveće zalihe nafte ima područje Srednjeg istoka. Južna Amerika ima osiguranu potrošnju za više od 50 godina, dok su u Sjevernoj Americi poznate zalihe dostatne za samo 10 godina.

Prema prognozi eksperata Ujedinjenih naroda nafte će biti dostatno za potrošnju idućih 75 godina.

Nafta u hrvatskom gospodarstvu

Naša su najveća nalazišta nafte u području Panonske nizine, zatim dinaridski bazen i jadransko podmorje.

Prva rafinerija nafte u Hrvatskoj, Riječka rafinerija, započela je s radom 1882. godine.

Industrija nafte Zagreb, INA, osnovana je udruživanjem poduzeća Naftaplin Zagreb s rafinerijama nafte u Rijeci i Sisku.

Potrebe nafte podmiruju se dijelom domaćom naftom (oko 30%), a i ostali dio naftom iz uvoza.

INA obuhvaća i organsku i anorgansku petrokemijsku industriju.

Postanak i pridobivanje nafte

0 postanku nafte postoji više teorija, a uglavnom je prihvaćena organska teorija po kojoj je nafta nastala od ostataka različitih morskih životinja (osobito, planktona) i biljaka, koji su se taložili na dno mora. U muljevitoj masi, gdje su se ti ostaci nalazili, odvijao se anaerobni proces gnjiljenja i nastao je talog koji se zove sapropel. Zbog mnogih tektonskih poremećaja tijekom milijuna godina sapropel je dospio u zone visokih tlakova i temperatura, gdje je od njega tijekom dugoga razdoblja nastala nafta.

Geološki sloj u kojem se nalazi nafta naziva se matičnom stijenom - primarnim nalazištem. Tjerana tlakom vode i plina nafta prolazi, migrira kroz porozne , stijene (stijena nosilac) u okolni geološki prostor. Na mjestu gdje migrirani ugljikovodici (sastojci nafte) naiđu na nepropusne slojeve počnu se nakupljati i tvore akumulaciju plina, nafte, a prisutna je i voda.

Dosad su najveće akumulacije nafte utvrđene u zemljama Srednjeg Istoka, oko Perzijskog zaljeva, oko Kaspijskog mora i Meksičkog zaljeva.

U Hrvatskoj INA-Naftaplin istražuje naftu u tri velika sedimentna bazena: panonskom, dinaridskom i jadranskom podmorju.

Nafta se crpi iz dubokih slojeva Zemlje. U tu se svrhu buše sonde ili bušotine do naftonosnog sloja. Za bušenje se upotrebljava posebno svrdlo koje se učvrsti na cijev.

Pri bušenju svrdlo usitnjava stijene, a tako nastali sitni materijal izbacuje se iz bušotine zajedno s vodom. Voda se, naime, uvodi kroz cijev. To je tzv. vodena isplaka (suspenzija gline i vode). Zadaća isplake je smanjiti trenje, hladiti svrdlo, iznositi na površinu razdrobljeni materijal, te tako čistiti bušotinu i omogućavati dobivanje uzoraka bušenih stijena.

Nafta se u ležištu nalazi pod tlakom, zbog kojeg može kroz bušotinu nekontrolirano izbiti na površinu zemlje. To je prirodna erupcija nafte. Takve su erupcije opasne, a uz to se gubi nafta. Zbog toga se, kad analize pokažu da je naftonosni sloj blizu, bušotina cementira i ugradi uređaj za kontrolirano izlaženje nafte (preventer). Ona izbija iz bušotine samo dok je tlak u nalazištu dovoljno visok.

Da bi se iskorištenje nafte povećalo, nužno je povećati tlak u ležištu ili crpiti naftu crpkama.

Nafta se sakuplja u sabirnim stanicama, u kojima se nalaze separator i spremnik. U separatom se od nafte odvajaju plinovi i voda, koja je emulgirana u nafti. Tako pripremljena nafta odvodi se u spremnike, a iz njih na preradu.

Sirova nafta je gusta tamna tekućina, gustoće 0,7 do 0,9 g/cm3. Njezina je energetska vrijednost veća od 40 000 kJ/kg. Prije prerade maseni udio vode ne smije biti veći od 0,2%.

Po kemijskom sastavu nafta je smjesa ugljikovodika.

Ugljikovodici - sastojci nafte

Ugljikovodici su spojevi građeni samo od ugljika i vodika. U ugljikovodicima atomi ugljika se međusobno vežu preko elektrona koji stvaraju zajedničke elektronske parove. Ako svaki susjedni ugljik daje po jedan elektron u vezu nastaje jedan zajednički par elektrona (tzv: jednostruka kovalentna veza). Ako su dva susjedna ugljika vezana tako da svaki daje po dva elektrona u vezu, nastaju dva para, pa se takva veza među atomima naziva dvostruka kovalentna veza. Ugljikovi se atomi mogu povezivati i preko tri zajednička elektronska para stvarajući trostruku kovalentnu vezu. U kemijskom prikazivanju ugljikovodika, simbolom C označuje se ugljik, simbolom H vodik, a crticom par elektrona.

•ALKANI su ugljikovodici u kojima su atomi ugljikovodika međusobno povezani jednostrukom kovalentnom vezom: Ako su lančasti spojevi, nazivaju se parafini, a ako su prstenasti nafteni ili cikloalkani. Parafini mogu biti razgranati i nerazgranati.

•ALKENI (olefini) su ugljikovodici u kojima se nalazi bar jedna dvostruka kovalentna veza. Najjednostavniji alken je bezbojan plin eten.

•ALKINI su ugljikovodici sa trostrukom kovalentnom vezom. Najpoznatiji alkin je etin ili acetilen.

Alkini i alkeni se nazivaju još i nezasićeni spojevi (jer nisu potpuno zasićeni vodikom), a alkani se nazivaju zasićeni ugljikovodici.

Fizička svojstva ugljikovodika ovise o broju ugljikova atoma, pa su npr. alkani; sa 1-4 ugljikovih atoma plinovi; sa 5-16 ugljikovih atoma tekućine; a sa 17-30 čvrste tvari.

• ARENI ili AROMATSKI ugljikovodici su posebna skupina spojeva. Areni u svojoj građi imaju benzensku jezgru (prsten od šest ugljikovih atoma povezanih preko delokaliziranih elektrona koji se prikazuju kao naizmjenično poredane tri dvostruke i tri jednostruke kovalentne veze).

Utvrđeno je da sve nafte sadrže tri osnovne vrste ugljikovodika:

- alkane (parafine)

- cikloalkane (naftene)

- arene (aromate)

Alkeni su u nafti rijetki, a alkina nema. Sastav nafte mijenja se ovisno o nalazištu.

Nafta još sadrži:

- sumpor 0,1 - 2%

- dušik 0,05-1%

- kisikove spojeve do 2%

- metali

Prerada nafte (primarna i sekundarna)

Nafta se prerađuje u rafinerijama. Naše su rafinerije u Rijeci, Sisku i Zagrebu.

U proizvode određenih svojstava i određene namjene nafta se prerađuje frakcijskom destilacijom (primarna prerada). Pri tome se nafta razdvaja na pojedine dijelove ili frakcije, koje sadrže ugljikovodike bliskih vrelišta. Pojedinu frakciju čine ugljikovodici s određenim brojem ugljikovih atoma. Ugljikovodici manjih relativnih molekulskih masa imaju niža vrelišta, što znači da su lakše hlapljivi.

Razmotrimo kako se u koloni za frakcijsku destilaciju odvajaju pojedine frakcije. Kolona za frakcijsku destilaciju je visoka od 25 do 30 metara i u njoj se nalaze vodoravni podovi (tavani). Svaki tavan ima otvore prekrivene tzv. zvonima. Kroz njih prolaze naftne pare, prethodno zagrijane na 360°C. Tavan ima oko tisuću takvih "zvona".

Pošto prođu kroz "zvono", pare moraju proći kroz kondenziranu naftu, koja se prethodno nakupila na tom podu. Pri tome se kondenzat zagrije, a para hladi.

Zbog zagrijavanja kondenzata ispare iz njega lakše hlapive komponente i odlaze na viši tavan, a iz ohlađene pare kondenziraju teže hlapive komponente. Višak kondenzata slijeva se na niže tavane i ponovno destilira. Tako se teže frakcije, tj. ugljikovodici većih molekulskih masa s višim vrelištem, skupljaju na nižim tavanima, a lakše frakcije na višim tavanima.

Ostatak koji nije predestilirao u koloni za destilaciju pod atmosferskim tlakom sastoji se od ugljikovodika s vrelištem iznad 360 °C, iz kojih se mogu dobiti mnogi vrijedni proizvodi.

Oni bi se, međutim, pri destilaciji iznad navedene temperature raspali, pa se zato destiliraju u vakuumu, da im se snizi vrelište.

Pri vakuumskoj destilaciji dobiva se plinsko ulje, maziva ulja, vakuumski ostatak. 

Slika: Kolona za frakcijsku destilaciju nafte pod atmosferskim tlakom,. lijevo: detalj kolone

Iz atmosferske kolone dobivaju se sljedeće frakcije:

•vršna frakcija - plin,

•tekući plinovi,

•laki benzin,

•teški benzin,

•petrolej,

•lako plinsko ulje,

•teško plinsko ulje,

•atmosferski ostatak,

Slika: Vakuumska kolona za destilaciju nafte

Osnovne frakcije vakuumske frakcionacije su:

•vretensko ulje,

•maziva ulja,

• cilindrično ulje (motorno ulje)

•vakuumski ostatak (bitum ili asfalt koji se upotrebljava u cestogradnji). 

Sekundarni procesi prerade nafte

Izvode se radi povećanja količine pojedine frakcije nafte (više benzina ili plinskog ulja) ili poboljšanja svojstava određenog derivata. To su procesi:

- termičko i katalitičko krekiranje,

- reformiranje i izomerizacije,

- polimerizacija i alkilacija.

Krekiranje je postupak cijepanja velikih molekula na male. Time se teške frakcije nafte prevode u lake, ponajprije benzin.

Polimerizacija je postupak suprotan krekiranju, tj. spajanje malih molekula u veće. Sirovine su rafinerijski plinovi, a proizvod benzin.

Reformiranje je prevođenje niskooktanskih benzina u visokooktanske promjenom strukture spojeva uz pogodnu temperaturu, tlak, katalizatore i postupak dehidrogenacije (oduzimanje vodika).

Izomerizacija je postupak povećanja oktanskog broja benzina prevođenjem lančastih alkana u razgranate.

Alkilacija je postupak spajanja plinovitih razgranatih alkana s alkenima u svrhu dobivanja visokooktanskih spojeva.

Rafinacija je postupak čišćenja derivata nafte od nepoželjnih sastojaka.

a) Hidrogenska rafinacija je postupak rafinacije goriva vodikom radi uklanjanja organskih spojeva sumpora, dušika, kisika, halogenih elemenata, te prevođenja nezasićenih spojeva u zasićene ugljikovodike i cijepanja policikličkih arena.

b) Rafinacija otapalima postiže se odabirom pogodnih otapala u kojem se nepoželjna tvar otapa, a koja. se ne miješa sa sirovim derivatom. Derivat namijenjen rafinaciji time će se podijeliti na otapalo s nepoželjnom tvari i na pročišćeni derivat (rafinat)

GORIVAMotorna vozila uglavnom pokreću: Ottov, Dieselov i Wankelov motor. To su motori s unutarnjim izgaranjem u kojima se kemijska energija goriva pretvara u mehaničku energiju.

U cilindru motora izgara gorivo pomiješano sa zrakom. Proizvodi izgaranja djeluju svojim tlakom neposredno na stap i pokreću ga, te tako potencijalnu energiju pretvaraju u kinetičku, a ovu u mehanički rad.

U Ottovu motoru goriva se smjesa stvara izvan cilindra, a pali se električnom iskrom.

U Dieselovu motoru goriva se smjesa stvara u cilindru, a pali se visokom temperaturom komprimiranog zraka.

Motori za pogon motornih vozila koriste uglavnom tekuća i plinovita goriva.

SVOJSTVA GORIVA ZA MOTORNA VOZILA

l)Oktanska vrijednost goriva jedna je od najznačajnijih karakteristika goriva za benzinske motore. Ona označava otpornost goriva prema detonaciji, tj. prema nepoželjnog eksplozivnog izgaranja pri kojem se javljaju neuobičajeno visoki tlakovi i temperature.

Motori s unutarnjim izgaranjem mogu biti četverotaktni i dvotaktni. U cilindru motora klip se pomiče (klipni hod) od gornje mrtve točke (GMT) do donje mrtve točke (DMT). Pomak klipa od jedne do druge točke naziva se taktom.

Četverotaktni motori rade u četiri takta:

1. usisavanje

2. kompresija

3. ekspanzija

4. ispuhivanje izgorjelih plinova.

Rad motora je kružni proces koji se stalno ponavlja.

U prvom taktu klip se giba od gornje mrtve točke do donje točke, zbog čega u cilindru nastaje podtlak te dolazi do usisavanja gorive smjese. Omjer goriva i zraka ovisi o kemijskom sastavu goriva.

Teorijski maseni omjer (benzina i zraka) pri izgaranju je 1 : 13 (na 1 kilogram benzina, 13 kilograma zraka) no zbog potpunijeg izgaranja idealnim omjerom smatra se 1 :14.

U drugom taktu klip se giba prema gornjoj nultoj točci, volumen smjese se smanjuje od 7 do 12 puta, a temperatura i tlak rastu. Volumni omjer usisane i komprimirane gorive smjese zove se omjer kompresije. Što je omjer kompresije veći, veća je specifična snaga motora.

Od kvalitetnog goriva se traži da izdrži visok stupanj kompresije, da se upali tek kad preskoči iskra i da zatim "normalno" izgara. Normalnim izgaranjem smatra se izgaranje u dvije faze. Prva faza je trenutak paljenja (nešto prije GMT), a druga faza Širenje granice plamena po kompresijskom prostoru brzinom od 10 do 25 m/s. To je vrijeme dovoljno da se klip na prelasku iz drugog u treći takt nađe na putu prema donjoj mrtvoj točci, te nastali gorivi plinovi mogu ekspanzijom potisnuti klip prema dolje.

Ukoliko gorivo, s obzirom na sastav, ne izdrži traženi stupanj kompresije, umjesto ujednačenog izgaranja dolazi do pojave nepravilnog i brzog izgaranja, kad je brzina širenja plamena 300 - 1000 m/s. Tu pojavu zovemo "detonacija". Detonacija se čuje kao lupanje u motoru, jer gorivi plinovi tlače na klip koji se nalazi u gornjoj mrtvoj točki.

Zbog tog nepravilnog izgaranja motor se pregrijava, pa može doći do samozapaljenja goriva prije pojave električne iskre. Kaže se da jedna detonacija izaziva drugu, pa osim lupanja u motoru može doći do opadanja snage motora, oštećenja klipova i ventila, lomova radilice, pa čak i glave motora.

Otpornost goriva na pojavu detonacije naziva se oktanskom vrijednošću goriva, a iskazuje se oktanskim brojem. Goriva koja pri visokom stupnju kompresije normalno izgaraju imaju visoku oktansku vrijednost.

• Izooktan je zbog svoje razgranate strukture vrlo otporan na detonaciju, pa mu je oktanski broj 100 (OB = 100).

• Heptan je zbog svoje lančaste strukture neotporan na kompresiju, lako se raspada i detonativno izgara, pa ima oktanski broj 0 (OB = 0).

Oktanski broj nekog goriva pokazuje da gorivo izgara kao da se upotrebljava mješavina i-oktana i n-heptana u kojoj je maseni udio i-oktana jednak oktanskom broju.

Povećanje oktanskog broja postiže se postupkom reformiranja, krekiranja i. polimerizacije, zatim izdvajanjem nepoželjnog sastojka iz goriva i uporabom aditiva.

Aditivi su dodaci za poboljšanje svojstva neke tvari. Aditivi za povišenje oktanskog broja benzina mogu biti:

- antidetonatori (organometalni spojevi) i

- goriva visokog oktanskog broja (izospojevi, aromati, alkoholi, eteri i dr.)

Antidetonatori su organometalni spojevi koji nisu, dakle, goriva, ali povećavaju otpornost na detonaciju.

Najdjelotvorniji antidetonator je organoolovni spoj Pb (C2H5)4, tetraetilolovo. To je žućkasta otrovna tekućina jer djeluje na kožu i dišne organe. Benzini kojima je dodano tetraetilolovo zovu se olovni benzini. To su visokooktanski benzini (super 96 -98).

Bezolovni benzin upotrebljava se u automobilima s automobilima s ugrađenim katalizatorom koji utječe na kemijski sastav ispušnih plinova i smanjuje njihov štetan utjecaj.

2) Cetanska vrijednost goriva karakteristika je goriva za Dieselove motore.

Pod pojmom Dieselov motor podrazumijeva se dvotaktni ili četverotaktni klipni motor koji usisava zrak. Zrak se u cilindru motora komprimira na više od 3 Mpa, te se time ugrije na temperaturu iznad 1000 K (726,85 °C). Omjer kompresije iznosi od 16:1. do 24:1, što znači da se volumen zraka smanji 16 do 24 puta. U užareni zrak ubrizga se pod tlakom mlaz goriva koji se sitno rasprši kako bi se mješavina u što kraćem vremenu samozapalila i izgorjela bez ostataka. Gorivo se ne zapali odmah, nego tek kad se ubrizga jedna trećina mlaza. Vremenski razmak između početka ubrizgavanja i početka izgaranja (paljenja) zove se zakašnjenje

paljenja. Ako je zakašnjenje paljenja veće, gorivo naglo eksplozivno izgara te kažemo da dolazi do detonacije.

Gorivo se ubrizgava nešto prije nego klip dosegne gornju mrtvu točku (GMT) kako bi vrijeme samozapaljenja bilo dovoljno da najveći tlak-izgaranja potisne klip prema donjoj mrtvoj točki (DMT).

Sklonost goriva prema samozapaljenju ovisi o kemijskom sastavu goriva.

Cetanska vrijednost goriva je sklonost goriva prema samopaljenju, a izražava se cetanskim brojem.Za ispitivanje cetanske vrijednosti goriva koristi se standardna smjesa n-cetana i metilnaftalena. Cetan je sklon samopaljenju i ima cetanski broj 100 (CB = 100), a druga dva spoja imaju stabilnu strukturu, kasne u samopaljenju, te imaju cetanski broj nula (CB =0). Cetanski broj ispitivanog goriva je maseni udio cetana u smjesi koja detonira na istom stupnju kompresije kao ispitivano gorivo.

3) Isparljivost goriva (volatitliet) ukazuje na količinu lako i teško hlapivih sastojaka u gorivu.

Laki i teški sastojci u gorivu utječu na zapaljivost i izgaranje goriva, te ispiranje ulja sa stijenki cilindra motora.

Benzin s dovoljno lako isparljivih sastojaka omogućuje lako puštanje motora u rad i pri niskim temperaturama, daje homogeniju smjesu, veću snagu, manju potrošnju i ne razrjeđuje ulje.

Da bi iskra svjećice mogla zapaliti smjesu benzina i zraka, benzin mora biti u plinovitom stanju. Zbog toga je zimi teško staviti hladan motor u pogon.

Na vrijednost isparljivosti goriva ukazuju pri standardizaciji goriva:

- standardna destilacija (određene su temperature vrijednosti pri kojima isparava 10,50,90 % goriva, te početak i kraj destilacije tog goriva),

- napon para po Reidu,

- omjer volumena para-tekućina.

Kod dizel goriva nije tako važno ovo svojstvo isparljivosti.

4) Postojanost prema niskim temperaturama. Benzini su uglavnom vrlo postojani prema niskim temperaturama. Neki se počinju zamućivati na -50 °C, dok se destilacijski benzini počinju očvršćivati na -80 °C, a potpuno očvrsnu tek na -120 °C. Dakle, u čistih benzina ne postoji opasnost od očvršćivanja.

Gorivo za Dieselove motore po kemijskom je sastavu smjesa visokomolekularnih ugljikovodika lančaste strukture, koji se pri niskim temperaturama izdvajaju u obliku parafina, te se može dogoditi da gorivo ne može prolaziti kroz filtere napojnog sustava.

Prolaznost goriva kroz filtere napojnog sustava naziva se filtrabilnost. Filtrabilnost dizelovih goriva povećava se dodavanjem lakih derivata nafte ili odgovarajućih aditiva,

5) Oksidacijska stabilnost goriva. Pri duljem čuvanju ili skladištenju benzina, naročito onih dobivenih krekiranjem, a uslijed prisutnosti zraka, vode, svjetla i metala kao katalizatora, može doći do oksidacije.

Produkti oksidacije su smole koje ometaju normalnu uporabu goriva. Za benzin je dopuštena masena koncentracija smole od 5 do 6 mg/L.

VRSTE POGONSKIH GORIVA

1) Benzini su po kemijskom sastavu kompleksne smjese vrelišta od 30 °C do 200°C, sastavljene od ugljikovodika s jednim do dvanaest ugljikovih atoma u molekuli. Ti su ugljikovodici pretežno iz reda alkana, naftena, aromata, alkena.

Po kemijsko-tehnološkom postupku dobivanja, benzini mogu biti:

- destilacijski

- kreking

- reforming benzin.

Svi zahtjevi kojima moraju zadovoljiti benzini određeni su standardima,

a) Motorni benzini su po kemijskom sastavu mješavina ugljikovodika sa od 4 do 12 ugljika u molekuli, a sastoje se od alkana, naftena, aromata i djelomično alkena s područja destilacije 50 - 200 °C.

Postoje olovni motorni benzini kojima je kao antidetonator dodano tetraetilolovo. Uz njih, postoje i bezolovni benzini koji se upotrebljavaju za motore s ugrađenim katalizatorom.

Katalizator je uređaj koji se ugrađuje u ispušni sustav vozila, a katalitički utječe na proces izgaranja pri čemu se ugljik-monoksid, dušikovi oksidi, i ugljikovodici pretvaraju u kisik, dušik, vodu i ugljik-dioksid.

Uporabom bezolovnog benzina u vozilu bez katalizatora ispušni plinovi postaju daleko otrovniji zbog visoke koncentracije ugljikovodika kao posljedica kemijskih sastojaka goriva. S obzirom da na katalizator nepovoljno djeluje olovo u benzinu, vozila s ugrađenim katalizatorom mogu trošiti isključivo bezolovni benzin.

b) Avionski benzini su visokooktanski benzini s područja destilacije 50 do 150°C.

c) Kerozin je frakcija nafte s područja destilacije od 150 do 300 °C, a upotrebljava se kao rasvjetni petrolej i pogonsko gorivo.

d) Specijalni benzini su primarni benzini dobiveni atmosferskom destilacijom do 150 °C i kao laka frakcija rijetko se rafinira. Destilacijom dobivene frakcije izdvajaju se petroleter, laki benzini za ekstrakciju i ligroin. Upotrebljavaju se uglavnom kao otapala ili za posebne svrhe.

2)Dizelska goriva ("plinsko ulje") je frakcija nafte koja se dobiva u temperaturnom intervalu od 190 do 385 °C.

Jedan od osnovnih čimbenika koji određuje karakteristike dizelskog goriva je . broj okretaja motora baziran na samopaljenju goriva.

• Dl, dizelsko gorivo upotrebljava se za pogon brzohodnih motora sa preko 1000 okretaja u minuti.

• D2, dizelsko gorivo upotrebljava se za pogon brzohodnih motora sa preko 1000 okretaja u minuti i veće specifične snage motora (teška dizelska vozila). Nije otporno na niske temperature.

• D3, dizelsko gorivo upotrebljava se za Dieselove motore srednjih snaga preko 600 okretaja u minuti (brodarstvo i željeznički promet).

• D2S je gorivo s malom količinom sumpora, otporno na niske temperature. Zbog skupe proizvodnje za sada se ne primjenjuje u širokoj potrošnji.

3)Alternativna goriva su goriva koja bi u bližoj budućnosti mogla zamijeniti derivate nafte. Ona su uglavnom ekološki čišća goriva.

a) Plinovita alternativna goriva: tekući plin (propan, butan)

zemni plin (metan),

vodik.

b) Tekuća alternativna goriva: alkoholi (metanol, etanol)

benzen,

repičino ulje.

ISPUŠNI PLINOVI - ZAGAĐIVAČI ATMOSFERE

U ispušnim se plinovima nalaze neškodljive tvari (ugljik-dioksid, voda, dušik,

kisik) i štetne tvari po čovjeka i okoliš (sumporni i metalni oksidi i njihove soli).

Ispušni plinovi motora s unutarnjim izgaranjem mogu imati sljedeće skupine

kemijskih spojeva:

1) proizvodi potpune oksidacije ugljika - ugljik-dioksid, vodena para,

2) proizvodi nepotpune oksidacije ugljika - ugljik-monoksid, policiklički ugljikovodici, čađa,

3) neoksidirani ugljikovodici - alkani; alkeni, areni

4) djelomično oksidirani ugljikovodici - aldehidi, ketoni, karboksilne kiseline

5) proizvodi termičkog krekiranja - etin, eten, vodik

6) ostali sastojci iz zraka i goriva - kisik, dušik, oksidi dušika, oksidi sumpora, sumporovodik, olovo i njegovi spojevi.

Boja ispušnih plinova (do crne) proizlazi od čestica čađe. Miris ispušnog plina potječe od spojeva sumpora, dušika i ugljikovodika, te ukazuje na otrovnost ispušnog plina.

Međunarodni propisi su sve zahtjevniji u pogledu štetnih ispušnih plinova. Dopušten udio štetnih tvari sve je manji.

Tri su moguća načina promjene sastojaka ispušnih plinova:

- konstrukcijske promjene osnovnih dijelova motora

- kemijska prerada ispušnih plinova (npr. katalizatorom)

- uporaba "čistih" goriva (alternativna goriva).

Neki primjeri štetnosti navedenih sastojaka ispušnih plinova po zdravlje ljudi:

Ugliik-monoksid - krvni otrov koji ima veću sposobnost vezanja za hemoglobin crvenih krvnih stanica od kisika. Već male koncentracije ovog plina uzrokuju nestašicu kisika u krvi koja pogađa srce, mozak, smanjuje sposobnost vida i pogoršava psihomotorne sposobnosti.

Ugljikovodici - njihove pare djeluju štetno na centralni živčani sustav. Ispušni plinovi Dieselovog motora su kancerogeni.

Dušikovi oksidi. Vrlo opasan je spoj dušik-dioksid koji već pri malim udjelima u zraku oštećuje dišne organe, uz pojavu glavobolje i kašlja. Posebno je otrovna smjesa ugljik-monoksida i dušik-dioksida jer ima izrazito kancerogeno djelovanje.

Spojevi sumpora. Izgaranjem goriva nastaju oksidi sumpora koji izazivaju kašalj, gušenje, a duljim djelovanjem oštećenje plućnog tkiva. U prirodi ovaj spoj je jedan od uzročnika tzv. kiselih kiša.

Dim i čađa su nedvojbeno najopasniji sastojci ispušnih plinova Dieselova motora. Kako se udisanjem čađe zadržavaju u plućima, svojim sastojcima izrazito kancerogeno djeluju na čovjeka.

Olovo i njegovi spojevi. Olovo je kumulativni otrov, sakuplja se u organizmu. U organizam većinom ulazi kroz pluća. Taloži se u kostima i zubima, no za meko tkivo je još opasnije. Olovo izaziva promjene u tkivu i funkcionalne smetnje, te potiče staranje genetskih promjena.

Velike koncentracije ugliik-dioksida u atmosferi dovele su do pojave efekta staklenika jer povećana koncentracija tog plina djeluje kao staklo u stakleniku propuštajući sunčeve zrake do Zemlje, a spriječavajući povrat toplinskih zraka sa Zemlje natrag u atmosferu. Uslijed toga dolazi do porasta temperature na Zemlji.

MAZIVAMaziva za vozila možemo podijeliti na:

- motorna ulja

- ulja za zupčaste prijenosnike vozila

- tekućine za kočnice

- mazive masti.

Upotrebom maziva smanjuje se trenje, ali i sprječava korozija, poboljšava brtvljenje, prijenos snage, hlađenje, čišćenje, ispiranje taloga.

Za proizvodnju maziva koriste se bazna ulja koja po podrijetlu mogu biti:

- mineralna

- biljna ili

- sintetička.

Postupak proizvodnje baznih ulja iz nafte zasniva se na preradi uljnih destilata dobivenih vakuumskom destilacijom.

OSOBINE ULJA ZA PODMAZIVANJE:

1) Trenje i podmazivanje

Trenje je sila što se opire gibanju opterećenih površina koje su u međusobnom dodiru.

Trenje se najdjelotvornije smanjuje kontinuiranim filmom maziva među tarnim površinama, tj. podmazivanjem.

2) Viskoznost

Viskoznost je otpor prema proticanju (strujanju) koje se javlja između slojeva tekućina.

Ovisnost viskoznosti maziva o temperaturi u praksi se često iskazuje, kao indeks viskoznosti. Indeks viskoznosti ukazuje na promjenu viskoznosti ulja s promjenom temperature.

To je vrlo važno svojstvo ulja. Viskoznost dobrog ulja ne smije se mijenjati promjenom temperature. Tada se kaže da ulje ima visoki indeks viskoznosti. Radi povišenja indeksa viskoznosti dodaju se uljima specijalni aditivi.

3) Temperatura tečenja (stinjavanja)

Temperatura tečenja je najniža temperatura pri kojoj ulje još može teći. Strnište temperatura pri kojoj ulje ne može više pod određenim uvjetima teći (u ulju se taloži čvrsti parafin).

4) Plamište i gorište

Plamište je najniža temperatura pri kojoj pare zagrijanog ulja planu u dodiru s plamenom ili iskrom.

Gorište je temperatura pri kojoj se pare ulja u dcjdiru s plamenom ili iskrom zapale i nastave gorjeti.

Ni jedno ulje koje se upotrebljava za podmazivanje ne smije imati plamište ispod 150 "C.

5) Kemijske karakteristike ulja

Kemijske karakteristike ulja jesu: kiselinski broj, sadržaj pepela, sadržaj sumpora i vode.

Legiranje ulja - ADITIVI

Aditivi su tvari koje se dodaju uljima da im poboljšaju svojstva. Ulja koja sadrže aditive zovu se legirana ulja. Najpoznatiji aditivi su:

• EP aditivi (poboljšavaju mazivu sposobnost ulja izloženih najvišim tlakovima)

• antioksidacijski (inhibitori oksidacije)

• aditivi za poboljšavanje indeksa viskoznosti

• aditivi za sniženje stiništa

• antikorozivni aditivi

VRSTE ULJA ZA PODMAZIVANJE

l)Motorna ulja

Motorno ulje mora smanjiti trenje i trošenje klipova, ležaja i drugih dijelova motora.. Osim toga, ono poboljšava brtvljenje, pomaže hlađenju motora, sprječava koroziju, ispire dio štetnih ostataka izgaranja i utječe na smanjenje potrošnje goriva.

Motorna ulja klasificirana su s obzirom na:

1. viskoznost ulja (SAE - klasifikacija)

2. radna svojstva; karakteristike i vrste motora i goriva, uvjete rada motora

(API - klasifikacija i CCMC - ACEA klasifikacija)

Najčešće korišteni sustav klasifikacije motornih ulja prema viskoznosti izradilo je društvo automobilskih inžinjera iz SAD, pa se ta klasifikacija skraćeno naziva SAE.

• Monogradna su ulja sezonska, te se trebaju mijenjati prema godišnjim dobima.

Za monogradna ulja uvedene su gradacije: zimska SAE - 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W i ljetna SAE - 20,30,40,50,60.

• Multigradna ulja se upotrebljavaju cijele godine.

Gradacije za multigradna ulja: SAE 0W-40, 5W-40, 10W-40, 15W-40, 20W-40,25W-40.

Prvu podjelu motornih ulja po radnim svojstvima načinio je Američki petrolejski institut (API) 1951. godine. Taje klasifikacija priznata i u Europi 1972. godine, a posljednja revizija bila je 1993.

• Gradacije po API - klasifikaciji motornih ulja:

- za benzinske motore: SA, SB, SC, SD, SE, SF (zastarjele), SG i SH

- za dizelske motore: CA, CB, CC (zastarjele), CD, CDII, CE, CF4

- za benzinske i dizelske motore: SF/CD ili SF/CC.

Komitet konstruktora motora i vozila Europskog zajedničkog tržišta CCMC klasificirao je motorna ulja prema radnim svojstvima, a 1991. godine formirana je nova udruga ACEA- Udruženje europskih konstruktora vozila, koja je naslijedila prijašnju klasifikaciju.

• Gradacije motornih ulja prema ACEA jesu:

- za benzinske motore: Gl, G2, G3 (zastarjelo), G4 i G5

- za dizelske motore: D1,D2, D3 (zastarjele), D4 i D5

- za dizelske motore osobnih vozila: PD1, PD2

2) Ulja za zupčaste prijenosnike vozila

Namijenjena su podmazivanju mehaničkih prijenosnih dijelova vozila koji prenose snagu motora do pogonskih kotača automobila. To su spojka, mjenjač, kardansko vratilo, diferencijal i pogonsko vratilo. Koriste se legirana ulja s EP aditivima.

•SAE - gradacije motornih ulja za zupčaste prijenosnike vozila jesu:

-monogradna ulja: - zimska: SAE - 70W, 75W, 80W, 85W

- ljetna: SAE - 90,140,250.

- multigradna ulja: SAE - 75W/90, 80W/90, 85W/140.

• API - gradacije jesu: GL-1, GL-2, GL-3, GL-4, GL-5, GL-6 (PG-2, PG-1).

Klimatskim uvjetima u našoj zemlji odgovara ulje s oznakom SAE-90, dok se za zimske uvjete preporučuje broj 80, a za ljetne 140. SAE-250 se preporučuje za istrošene zupčanike.

3) Tekućine za kočničke sustave vozila

Tekućine za hidrauličke kočnice koje imaju gumice od prirodne gume proizvode se na bazi biljnih ulja jer mineralno ulje nagriza prirodnu gumu.Pri uporabi tekućina na bazi mineralnih ulja moraju se rabiti gumice od sintetičke gume.

INA proizvodi: TJKA - 4 (gumice od prirodne gume), LMH

MAZIVE MASTI

Masti za podmazivanje se upotrebljavaju na sklopovima vozila gdje bi ulje isteklo. To su uglavnom otvorena ležišta i ona na kojima se javljaju visoke temeperature.

Masti su ulja ugušena pogodnim ugušćivačem.

Za proizvodnju masti najčešće se koriste rafinirana mineralna ulja (derivati nafte) ugušćena sapunima uz dodatak antikorozivnih ili nekih drugih aditiva. Takve masti kojima su kao

ugušćivači dodani sapuni zovu se sapunske masti. Svojstva tih masti ovise o svojstvima dodanih sapuna.

Najvažnija svojstva mazivih tvari jesu:

1) konzistencija (čvrstoća),

2) temperatura (točka) kapanja,

3) otpornost prema vodi.

Konzistencija se definira dubinom prodora (penetracije) standardnog konusa u ispitivani uzorak mazive masti pri 25 °C. Prema penetraciji masti su podijeljene na devet stupnjeva i označene brojevima od 000 do 6. Svakom broju pripada opis konzistencije od polutekuće (000) do vrlo tvrde (6).

Temperatura ili točka kapanja je temperatura pri kojoj masti prelaze u tekuće stanje. Najveću točku kapanja imaju natrijeve masti od sapunskih i sintetičke nesapunske masti.

A) Sapunske masti:

1)Litiiske masti su višenamjenske, što znači da se mogu koristiti na različitim mjestima trenja pri različitim uvjetima. Netopljive su u vodi, visokog su tališta, dobre mehaničke i oksidacijske stabilnosti i štite od korozije. Prepoznaju se po nazivu LIS (litijev sapun).

2)Kalcijske masti otporne su na vodu, ali nisu otporne na visoke temperature.

3)Natriiske masti nisu otporne na vodu, no otporne su na visoku temperaturu.

Njima se podmazuju kotrljajući ležajevi.

4) Kompleksne miješane) masti (pripremaju se iz mineralnih ulja i smjese sapuna što im daje višenamjenske osobine. Za pripremu se koriste litijev, barijev, natrijev i kalcijev sapun.

B) Nesapunske masti su one kod kojih je ugušćivač neko drugo sredstvo, kao npr. silika-gel ili bentonit (vrsta prirodne gline). Otporne su na temperature.

Kao dodatak mazivima koriste se često čvrsta maziva grafit i molibdenit (za popunu pora nastalih trošenjem, tj. na jače istrošenim mjestima).

POSTUPCI S GORIVIMA I MAZIVIMA

Prijevoz goriva

Gorivo se pakira i isporučuje u tankerima, čeličnog lima. Zatvarači na svim transportnim posudama, ako se pune, moraju biti plombirani. Svaka posuda napunjena gorivom sa oznakama proizvoda, težine, proizvođača. Vozilo treba biti označeno odgovarajućim pločama opasnosti i listicama (klasa 3 - zapaljive tekućine).

Kapljeviti naftni plinovi se skladište i prijevoze kao kapljevita goriva. Sve posude za manipulaciju i skladištenje bit će projektirane za povišene tlakove kako bi se produkt, a to je u standardnim uvjetima plin, održao u kapljevitu stanju.

Prijevoz maziva

Maziva ulja i masti isporučuju se najčešće u velikim limenim bačvama od 180 kg ili u manjoj ambalaži od 40, 19, 7, 2 i 0,85 kg. Istovaru iz kamiona ili vagona valja posvetiti posebnu pozornost, bačve ili druge posude ne smiju se probiti i na drugom mjestu. Najbolje je bačve istovariti klizanjem po čeličnim šinama uz polagano pridržavanje, a ne kotrljanjem.

Zaštita od požara

Benzin je lakozapaljiva tekućina koja brzo isparava. Pare benzina su teže od zraka. Sa zrakom daju eksplozivnu smjesu, a ako se zapali, veoma jako eksplodira. Paljenje benzinskih para može prouzročiti:

otvoreni plamen (cigareta, šibica)

iskra (npr. trenje)

povećanje temperature (kod zagrijanih dijelova motora)

Dizelsko gorivo je tekućina koja znatno manje isparava od benzina te je zbog toga i manje opasna. Pare dizelskog goriva stvaraju sa zrakom eksplozivne smjese. Zagrijano dizel gorivo vrlo se lako pali otvorenim plamenom ili iskrom. Temperatura paljenja mazivih ulja je iznad 150 °C.

U slučaju požara za gašenje se najčešće primjenjuje pjena, a može i ugljik- dioksid ili suhi prah. Pri gašenju vodom moglo bi doći do širenja požara. Manji požari mogu se gasiti zemljom ili pijeskom ukoliko nisu pri ruci aparati za gašenje.

OSTALI MATERIJALI

Korozija je pojava postupnog razaranja metala. Za zaštitu dijelova vozila od korozije koriste se: zaštitna ulja i zaštitne masti.

U hladnjaku motora valja upotrebljavati destiliranu vodu, jer se iz obične tvrde vode taloži kamen kotlovac koji sprječava odvođenje topline. Antifrizi su sredstva protiv smrzavanja koji se koriste u rashladnom sustavu vozila.

Za pripremu antifriza koriste se najčešće alkoholi etilenglikol i glicerol. Za primjenu su pripremljeni gotovi antifrizi koji se mogu izravno puniti, ili koncentrati koji se miješaju s vodom.

Koncentrirani i razrijeđeni antifrizi mogu se miješati samo ako su od istog proizvođača.

INA proizvodi za rashladne sustave vozila tekućine ANTIFRIZ AL 40 i ANTIFRIZ ALSIJPER.

INA ANTIFRIZ AL 40 je rashladna tekućina na osnovi glikola, pripremljena za izravno punjenje rashladnih sustava motora.

INA ANTIFRIZ AL SUPER je koncentrat koji valja miješati s vodom.

LITERATURA:

- Ivanka Filipan: Goriva i maziva za motorna vozila, Škola za cestovni promet

- Grupa autora: Podmazivanje i maziva, Tehnička enciklopedija sv. 4

- Grupa autora: Motori s unutrašnjim izgaranjem, Nafta Tehnička enciklopedija sv. 9